Информатика и вычислительная техника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Разработка искусственной нейронной сети для прогнозирования прихватов колонн бурильных труб
Статья научная
Прихват колонны бурильных труб является одним из самых тяжелых видов аварий в бурении нефтяных и газовых скважин и оказывает существенное влияние на эффективность процесса бурения и стоимость скважины. Прогнозирование прихвата на стадии проектирования и в процессе бурения скважин позволяет минимизировать риск возникновения прихвата за счет выбора оптимального способа предупреждения для конкретных геолого-технических условий. Статья посвящена разработке искусственной нейронной сети для прогнозирования прихвата колонны бурильных труб. Также приведен литературный обзор существующих методов прогнозирования прихватов. В качестве входных данных применяются важные и обобщающие факторы, влияющие на возникновение всех видов прихватов, что позволяет прогнозировать все виды прихватов колонн бурильных труб. С целью повышения восприимчивости входных данных к обучению нейронной сети производится преобразование элементов данных на субэлементы с последующей нормализацией. Экспериментальным методом выбирается тип и архитектура сети, а также ее гиперпараметры. Оценка качества работы сети производится методом кросс-валидация по k-блокам. Для нахождения оптимальной комбинации активационных функций с различными оптимизаторами проводятся экспериментальные исследования с дальнейшим анализом результатов. Эксперименты реализованы на языке программирования Python c пакетами библиотек KERAS, TensorFlow и Matplotlib, а также в облачной платформе Colaboratory от компании Google. Отличительной особенностью предлагаемого метода является то, что полученная модель прогнозирования легко может адаптироваться к новым данным, что часто происходит при бурении скважин на новых месторождениях.
Бесплатно
Статья научная
В представленной работе рассматривается программный комплекс для обеспечения мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов. Срок службы цифровых измерительных трансформаторов составляет 25 лет, а межповерочный интервал - 8 лет. Для достижения таких высоких эксплуатационных характеристик необходимо проведение большого количества испытаний для подобных изделий. Одним из таких испытаний является испытание на вибростенде. Уникальность применяемого в диагностическом вибростенде гидропривода заключается в его длительном ресурсе работоспособности в эксплуатационных нагрузках (до 100 млн циклов). Такая надежность достигается за счет применения в конструкции гидропривода специальных гидростатических направляющих и требует наличия специального программного обеспечения. Создана архитектура программного комплекса для вибростенда. Для тестирования функционала пакета выполнено имитационное моделирование работы компонентов программного комплекса. Цель исследования: на основе анализа функционирования технологического оборудования и вариантов реализации управляющего программного обеспечения разработать архитектуру программного комплекса для реализации системы мониторинга состояния следящего гидропривода с гидростатическими направляющими в составе диагностического вибростенда для цифровых трансформаторов.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что компании стараются сократить свои затраты на производство. Одним из эффективных способов сокращения затрат является автоматизация процессов. Например, замещение сотрудников различными роботами или информационными системами. Зачастую при строительстве или другом масштабном производстве требуется мониторинг работы сотрудников. В самом простом варианте мониторинг может осуществляться с помощью видеокамер и сотрудников, которые просматривают записи с этих камер. Это влечет за собой затраты на оплату труда сотрудников, налоги и другие отчисления. Изменить такой процесс мониторинга можно с помощью систем слежения за перемещением рабочих. Внедрив такую информационную систему в производство, можно сократить расходы, которые были описаны выше. На сегодняшний день алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения довольно сильно развились и позволяют реализовывать такие системы слежения. Существуют уже готовые варианты систем слежения на базе алгоритмов компьютерного зрения, но они имеют высокую стоимость, что подходит только для крупных производств. Другим вариантом является разработка собственной системы слежения, которая будет учитывать специфику организации, в которой планируется ее внедрение. Цель исследования: рассмотреть технологии, с помощью которых можно построить систему слежения, и предложить реализацию системы слежения за рабочими с применением алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей. Материалы и методы. Рассматриваются существующие решения систем мониторинга на базе технологий RFID, компьютерного зрения, GPS и датчиков движения. Приводятся их плюсы и минусы. Рассматриваются существующие способы для детекции движения с использованием компьютерного зрения. Приводится обзор существующих алгоритмов для обнаружения рабочего в специализированном костюме. Рассматривается алгоритм YOLOv5, который состоит из backbone, neck и head. Результаты. В статье авторами приводится описание рассматриваемых алгоритмов машинного обучения, компьютерного зрения и нейронных сетей. Предлагается реализация системы мониторинга за рабочими. Дается описание модулей, из которых состоит система слежения, приводится схема взаимодействия модулей. Описывается разработка алгоритма детекции движения и алгоритма определения рабочего в специальной форме.
Бесплатно
Разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства
Статья научная
Введение. Важнейшей тенденцией современного глобального развития является переход к новым, умным технологиям, основанным на оперативной обработке большого количества данных при помощи современных математических методов, осуществляемый с применением новейших средств коммуникации и информационных технологий. Подобная тенденция прослеживается в большинстве сфер человеческой деятельности, в том числе и в молочном производстве - важнейшей отрасли сельского хозяйства. Цель работы - разработка системы поддержки принятия решений для повышения продуктивности молочного животноводства. Материалы и методы. В качестве базы исследования использованы труды различных авторов по вопросам исследования критериев, оказывающих ключевое влияние на продуктивность животноводства, на основе чего определена взаимозависимость между факторами, обеспечивающими продуктивность молочного животноводства, а также исследована возможность управления продуктивностью молочного животноводства посредством изменения кормового рациона животных. Важное место отведено оценке микроэлементного статуса животных, которая является индикатором продуктивности животноводства. Результаты. В рамках исследования построены модели зависимости продуктивности молочного животноводства от кормовой базы, которая, в свою очередь, зависит от урожайности кормовых культур. Построенные модели позволили выявить возможности управляющего воздействия на урожайность кормовых культур посредством внесения удобрений и общую производительность молочного животноводства посредством регулирования рациона кормовыми добавками. При этом в работе в качестве индикатора состояния системы использован микроэлементный статус, который может быть измерен как у кормовой базы, так и у животных. Отслеживание изменений в элементном статусе позволяет оперативно реагировать на изменение условий и корректировать кормовую базу для оптимизации молочного производства. Заключение. Выявленные зависимости позволили разработать систему поддержки принятия решения для повышения продуктивности молочного животноводства, включающую в себя модули оценки урожайности и производительности, а также алгоритмы их корректировки.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится результат эксперимента по применению трансферного обучения с помощью сверточной нейронной сети Visual Geometry Group with 16 layers (VGG-16) применительно к задаче распознавания пыльцевых зерен на изображениях. Анализ информационно-теоретической базы по применению алгоритмов машинного обучения к задаче классификации пыльцевых зерен за последние несколько лет показал необходимость разработки (применения) нового метода к распознаванию изображений пыльцевых зерен, полученных с помощью оптического микроскопа. В настоящее время автоматическая классификация для идентификации пыльцы становится очень активной областью исследований. В статье обоснована задача автоматизации классификации пыльцевых зерен. Целью исследования является анализ эффективности и точности классификации микроскопических изображений пыльцевых зерен с помощью трансферного обучения сверточной нейронной сети VGG-16. Трансферное обучение было выполнено с помощью нейронной сети VGG-16, имеющей 13 сверточных слоев, группируемых в 5 блоков с пулингом и 3 сглаживающих слоя на выходе. Поскольку применяется трансферное обучение, то количество эпох обучения можно выбрать небольшим. У данной сети меняются только сглаживающие выходные слои, а извлечение признаков осуществляется с весами классической модели. Поэтому было выбрано использовать 10 эпох обучения. Другие гиперпараметры - регуляризация Drop Out с вероятностью 50 %, метод оптимизации - ADAM, функция активации - sigmoid, функция потерь - кросс-энтропия, размер батча - 32 изображения. В результате за счет настройки гиперпараметров модели и использования аугментаций удалось достичь доли верных распознаваний порядка 80 %. При этом в связи с разным количеством обучающих примеров частные характеристики по классам несколько отличаются. Так, максимальные точность и полнота достигают 94 и 83 % соответственно для типа Одуванчик. В будущем планируются исследования для применения аугментации в качестве предобработки для создания сбалансированной выборки. За счет применения сверточной нейронной сети VGG-16 к задаче распознаваний изображений пыльцевых зерен были достигнуты высокие показатели точности и эффективности метода.
Бесплатно
Ретроспектива развития веб-технологий в создании корпоративных информационных систем
Статья научная
Введение. Первые упоминания о корпоративных информационных системах появились в 60-х гг. XX в. Со временем эти системы развивались, становились более сложными, но при этом позволяли решать широкий круг задач. Начиная с 90-х гг. XX в. стали активно развиваться веб-технологии. Естественным образом они нашли свое применение и при разработке корпоративных информационных систем различного назначения. Цель исследования. Описание основных этапов развития веб-технологий, начиная от появления языка гипертекстовой разметки до современных одностраничных веб-приложений, а также их влияния на подходы к созданию корпоративных информационных систем. Выявление перспективных направлений развития решений на базе веб-технологий, которые могут успешно использоваться при построении корпоративных информационных систем. Материалы и методы. Рассматриваются современные веб-технологии, анализируется процесс их развития от этапа появления до настоящего времени, рассматриваются примеры инструментов, которые были признаны устаревшими, и причины невозможности дальнейшего развития этих технологий. Результаты. В статье приводится история появления различных технологий, описывается их влияние на подходы к реализации корпоративных систем, а также приводится способ перехода от настольной версии системы к ее онлайн-версии. В том числе дается оценка перспективности отдельных технологических направлений, которые имеют хорошие шансы успешно развиваться в дальнейшем. Дается оценка растущей сложности веб-приложений, их сращивания с подходами и инструментами разработки серверной части. Выявляется актуальность разработчиков программного обеспечения, которые могут разрабатывать как серверную, так и клиентскую часть приложения.
Бесплатно
Решение задачи распределения ресурсов дискретного типа методами линейного программирования
Статья научная
Введение. При планировании проектов, комплексов работ часто приходится решать задачи распределительного типа, связанные с оптимальным распределением ресурсов. Существующие методы решения подобных задач предполагают наличие аналитической зависимости непрерывного типа между объемами распределяемого ресурса и показателями эффективности. Однако оптимизационные задачи становятся не применимыми, когда ресурс дискретный и зависимости задаются табличными способами. Цель исследования. Разработать математическую модель решения задачи оптимального распределения ресурсов дискретного типа с таблично заданными критериями оптимальности методами линейного программирования. Описать методику численного решения задачи с использованием вычислительной техники. Материалы и методы. Решить поставленную задачу удается путем формирования аналитической зависимости кусочно-непрерывного типа между объемом распределенного ресурса и критерием оптимальности. Это позволяет сформулировать оптимизационную задачу, решаемую методами математического программирования. Построить аналитическую целевую функцию удается с помощью введения дополнительных параметров и ограничений. Численное решение задачи можно получить как с помощью математических пакетов прикладных программ, таких как, например, Mathcad, так и с использованием систем программирования. В работе описана методика решения задачи в среде MS Excel с использованием надстройки «Поиск решений». Результаты. Разработана математическая модель решения дискретной распределительной задачи для критерия оптимальности, заданного таблично, методами целочисленного линейного программирования. Описана методика численного решения в среде MS Excel. Заключение. Ранее подобные задачи решались методами динамического программирования, что более затруднительно в вычислительном плане. Проведенные вычислительные эксперименты показали высокую точность вычислений по модели и устойчивость к изменению исходных данных.
Бесплатно
Статья научная
На текущий момент существует множество программных продуктов или пакетов с открытым исходным кодом, и их количество с каждым днем увеличивается. Из этого можно сделать вывод о том, что публикация исходного кода становится все более и более популярным веянием в мире разработки программного обеспечения. Особое внимание при публикации исходного кода программного решения или пакета для его использования в сообществе разработчиков следует уделить типу лицензии - от этого зависит то, какие сценарии будут доступны для использования с применением опубликованного пакета или программного решения. Также необходимо составить полную и подробную документацию и определиться со способами продвижения публикуемого пакета в среде разработчиков. Цель исследования. Обосновать целесообразность и необходимость публикации программных продуктов, пакетов и библиотек для использования их другими разработчиками для построения собственных систем и сервисов. Привести описание основных типов лицензий открытого программного обеспечения, выявить их особенности и отличия, а также описать те ситуации, для которых тот или иной тип лицензии подходит в большей или меньшей степени. Обосновать необходимость написания документации. Описать способы продвижения и популяризации в сообществе разработчиков публикуемых программных продуктов, пакетов и библиотек. Материалы и методы. Рассматриваются официальные документы лицензий с описанием условий использования, воспроизведения и распространения. Анализируются основные пути и способы продвижения программных продуктов с открытым исходным кодом. Результаты. В статье автором обосновывается актуальность публикации и использования исходного кода разработанного программного продукта, пакета или библиотеки. Описываются основные положения наиболее распространенных типов лицензий. Также приводятся советы по выбору типа лицензии при публикации исходного кода для свободного использования. Обосновывается необходимость написания документации по публикуемому программному продукту. Описываются некоторые способы для продвижения опубликованных пакетов, например, такие как грамотный выбор имени, выступление на конференциях или публикация статьей с примерами использования.
Бесплатно
Статья научная
В условиях роста объема открытого образовательного контента, повышения требований к профессиональному образованию со стороны рынка труда, развития концепции обучения в течение всей жизни (Lifelong Learning) сегодня крайне актуальной является задача регулярного обновления содержания образовательных программ и отдельных дисциплин. В статье рассматривается метод семантического поиска образовательного контента под заданные требования рынка труда, определяемые профессиональными стандартами. В отличие от традиционных подходов сопоставления и анализа содержания образовательных программ, основанных на онтологических моделях и правилах, предлагается использовать подход к распределенному представлению слов (word embeddings) с помощью известных нейросетевых моделей языка word2vec и fastText. В качестве исходных запросов выступают фрагменты профессиональных стандартов - конкретные требования к знаниям, умениям и описания трудовых действий и трудовых функций, а в качестве искомых документов - описания учебных дисциплин и онлайн-курсов, включающие аннотацию, результаты обучения, структуру и содержание основных тем. Приводятся данные экспертной оценки качества ранжирования по метрике NDCG (Normalized Discounted Cumulative Gain) и точности семантического поиска по метрике MAP (Mean Average Precision) на представительном корпусе программ учебных дисциплин вузов по ИТ-направлениям и массовых открытых онлайн-курсов. Лучшие результаты для поиска показывают модели word2vec и fastText, обучаемые без учителя на больших специально подготовленных корпусах текстов программ учебных дисциплин и описаний онлайн-курсов. Для перехода от векторов слов к векторам текстов исследуются разные способы усреднения векторов слов, полученных от нейросетевых моделей, в сочетании с векторной моделью TF-IDF.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются принципы организации применения цифрового моделирования на основе интеграции 1D-, 2D-, 3D-, 4D-методов. Показано, что применение перспективных направлений развития информационных систем цифрового моделирования ПП и их интеграция с системами автоматизированного проектирования и управления производством позволяет повысить эффективность работы сотрудников промышленного предприятия за счет создания единой системы хранения и управления данными о продукции и ресурсах предприятия в течение их жизненных циклов, уменьшить затраты и упущенную предприятием прибыль из-за неэффективного использования информации, повысить производительность труда конечных пользователей информационных систем и др. Определяются системные требования и необходимые профессиональные компетенции специалистов для организационно-функциональной деятельности в области цифрового моделирования ПП. Определяется организация базовой кафедры информационных технологий (ИТ) вуза на базе машиностроительного предприятия как необходимое условие для формирования и поддержания указанных компетенций в актуализированном состоянии. Отмечается, что базовая кафедра ИТ позволит формировать набор компетенций у студентов, необходимых для машиностроительного предприятия. Результаты работы могут быть использованы при подготовке специалистов по ИТ и при организации базовых кафедр на машиностроительных предприятиях.
Бесплатно
Скелетизация бинарных изображений и выделение особых точек для распознавания отпечатков пальцев
Статья научная
Предлагается новый модифицированный алгоритм Розенфельда скелетизации бинарных изображений отпечатков пальцев. На основе скелета выделяют особые точки. Скелетизация и выделение особых точек являются основными процедурами при решении задачи верификации и идентификации отпечатков пальцев. Описанный алгоритм предполагает анализ окрестности информативных точек изображения и выполнение действий по результатам анализа. Подробный анализ окрестностей позволяет избавиться от шумов, которые содержаться в исходном изображении и могут быть интерпретированы как особые точки отпечатка. Рассматриваются преимущества нового метода скелетизации по сравнению с известными, описанными в работе. Метод реализован на языке C++, разработаны процедуры для визуализации финального состояния скелета, позволяющие контролировать качество его изготовления.
Бесплатно
Смыслы несобственных задач классификации и оптимизации
Статья научная
Изучается интерпретация комитетных решений неформализованных и противоречивых задач распознавания, а также надёжность таких решений. Строится соответствующая инконсистентная логика. Также приводится необходимое и достаточное условие построения комитетов для разделения трудно разделимых, но всё-таки непересекающихся конечных множеств. Описываются также конструкции, близкие к понятию комитета, их интерпретации и применение. Особое внимание уделяется использованию комитетных конструкций в области оптимизационных задач. Отмечается, что применимость этих конструкций в решении прикладных задач основана не только на решении конкретных задач, но и подтверждена строгим математическим обоснованием, которое приведено в данной статье в виде теорем. Также делается вывод, что в несобственных задачах или нет решений, или нарушаются соотношения двойственности.
Бесплатно
Статья научная
В процессе анализа коротких текстов требований вакансий российского рынка труда было выявлено, что одни и те же навыки могут иметь различные формулировки на естественном языке. В связи с этим актуальной задачей становится поиск нейросетевой модели, способной эффективно выделять семантически близкие группы текстов требований для дальнейшего формирования профилей навыков и профессий российского рынка труда. Целью исследования является разработка метода оценки нейросетевых моделей, построенных на архитектуре трансформеров, посредством сравнения компактности векторных представлений семантически близких коротких текстов навыков профессий из европейской классификации (European Skills, Competences, and Occupations). Материалы и методы. В статье приводится анализ для оригинальной модели европейской таксономии навыков ESCO на английском языке и текстов навыков, переведенных на русский язык сервисами автоматического перевода Yandex Переводчик и Google Translate. В статье также приводится сравнение различных методов получения вложений предложений (cls, mean, pooling, SentenceTransformers) для различных нейросетевых моделей, построенных на архитектуре трансформеров. Результаты исследования показывают, что с помощью предложенного метода можно эффективно осуществлять выбор нейросетевых моделей для задачи поиска групп семантически близких текстов требований из текстов онлайн-вакансий. Заключение. Предложенный метод позволил эффективно выбирать нейросетевые модели для задачи выделения компактных групп семантически близких текстов профессиональных навыков, что, в свою очередь, даст возможность выделять группы навыков при формировании профилей профессиональных навыков, включая семантически близкие формулировки, и профилей целых профессий. Такие инструменты позволят оперативно определять: ключевые изменения потребностей рынка труда на уровне отдельных компетенций позволят сформировать представление о динамике и наборах актуальных компетенций, повысят эффективность управленческих решений по созданию программ цифровой грамотности, переподготовки и повышения квалификации, позволят осуществлять оценку компетенций, помогут всем участникам рынка труда точнее оценивать существующие тенденции, предложение и спрос на рынке труда.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ эффективности параметрического алгоритма оптимального приема сигналов, построенном на критерии Вальда; непараметрического алгоритма, построенном на математическом аппарате нейронных сетей; непараметрического алгоритма, построенном на математическом аппарате нечеткой логики; непараметрического алгоритма, построенном на знако-ранговом критерии Вилкоксона. Анализ эффективности предложенных алгоритмов проведен в среде MATLAB с помощью имитационного моделирования. В качестве критерия эффективности выбрана вероятность ошибки. Получены графики зависимости вероятности ошибки от отношения мощности сигнала к мощности шума (ОСШ). Анализ показал, что при низких значения ОСШ от -10 до -7 дБ лучшими показателями обладает алгоритм, построенный на математическом аппарате нейронной сети Кохонена. С увеличением ОСШ (выше -7 дБ) наименьшая вероятность ошибки отмечается при использовании алгоритма Вальда. Но, хотя алгоритм Вальда обладает лучшей эффективностью, он требует априорной информации о параметрах сигналов. При ОСШ выше 0 дБ наименьшей вероятностью ошибки среди непараметрических алгоритмов обладает алгоритм, построенный на математическом аппарате нечеткой логики. При этом немного выше вероятность ошибки наблюдается у алгоритма, построенном на сети Кохонена. Наибольшей вероятностью ошибки обладает алгоритм обнаружения, основанный на знако-ранговом критерии Вилкоксона.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время актуальной теоретической и практической проблемой является разработка методов формализации логических отношений между реальными и виртуальными объектами и их теретико-множественным замыканием. Так, например, классами эквивалентности на финансовых рынках многих стран являются реальные объекты - валюта и соответствующие им виртуальные информационные объекты - криптовалюта, учет потоков которых ведется в многопользовательской системе отношений блокчейн. В основе информационной технологии проведения транзакций криптовалюты лежат элементы теории криптографии. Увеличение или уменьшение мощности множества объектов учёта, как правило, реализуется путем майнинга, форжинга и инвестирования в новую цифровую валюту. На сегодняшний день использование криптовалюты весьма привлекательно для ряда пользователей благодаря своей относительной независимости (сложности) от внешних и внутренних факторов (в виде влияния на транзакции государственных органов, банковских структур, участников самой платежной системы), необратимостью проведенных операций на финансовом рынке и относительно полной в пределе анонимностью. Перечисленные обстоятельства являются привлекательным полем для применения различных дополнительных (из замкнутого множества операций в Internet) операций. Цель исследования. Построение дуальной системной модели программного аналитического комплекса для исследуемой области деятельности со смешанными реальными и виртуальными объектами на основе теоретико-множественного подхода. Материалы и методы. Применение правила международного стандарта системной инженерии ISO/IEC/IEEE 15288, а также метода семантических дифференциалов Ч. Осгуда для обработки и представления информации. Результаты. Появляется возможность применения технологии, построенной на децентрализации, - использование блокчейна (создание полностью децентрализованной платформы, на которой выполняются бизнес-процессы), позволяющая улучшить рабочие процессы, а также создать единый язык коммуникации. Заключение. В связи с этим возникает интерес к использованию аналитики больших данных, категории информационных объектов - программных модулей, обеспечивающих реализацию соединения реальных и виртуальных объектов с информационными процессами с учетом их взаимных отношений в программном аналитическом комплексе.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассматриваются вопросы повышения эффективности деятельности по поддержке принятия решений при относительно большом объёме информации. Актуальность исследования связана со всё возрастающей сложностью объектов управления, что ведёт к снижению эффективности принятия решений на основе личного опыта лиц, принимающих решения, вплоть до полной невозможности. Цель. В качестве основной цели статьи рассматривается анализ проблем, с которыми сталкиваются лица, принимающие решения, и формирование методов для повышения результативности принятия решений в типовых ситуациях. В статье исследуются основные компоненты интеллектуальной подсистемы системы поддержки принятия решений, которые требуют применения аналитических инструментов, а также формируется структура взаимодействия методов, необходимых для эффективного формирования сценариев информационной поддержки принятия решений. Методы. Для достижения целей применялись: метод поддержки принятия решений на основе интеллектуальной компоненты, который нацелен на создание эффективной инфраструктуры для поддержки принятия решений; методы идентификации и категоризации, предназначенные для осуществления наиболее точного и корректного сопоставления характеристик (состояния) наблюдаемой ситуации и характеристик типовой ситуации, хранимых в базе знаний; методы корреляции, направленные на поиск зависимостей между характеристиками ситуаций и сценариев для решения проблем, связанных с этими ситуациями; метод построения предметной квалиметрии, использованный для формирования прогнозной модели для оценки степени соответствия выбранного сценария решения сложившейся ситуации. Результат. Определено, что важным аспектом принятия решений в типовых ситуациях - является наиболее точная идентификация состояния ситуации, выбор наилучшего сценария реализации решения для этой ситуации и анализ последствий выбранного комплекса мероприятий. Для решения указанных задач сформированы метод идентификации ситуации, метод поиска сценариев решения и квалиметрическая методика прогнозной оценки результативности выбранного сценария. Заключение. В статье сделан вывод, что деятельность по принятию решений на основе накопленного опыта может быть улучшена за счёт использования предложенных методов и внедрения системы поддержки принятия решений с интеллектуальной компонентой.
Бесплатно
Статья научная
В настоящий период времени ведутся интенсивные исследования в области создания результативных технологий тестирования веб-приложений на наличие уязвимостей; одной из таких технологий, позволяющих проводить комплексное тестирование на всех этапах жизненного цикла приложения, является тестирование методом фаззинга. Актуальным направлением развития данной технологии является разработка математического и программного обеспечения, реализующего интеллектуальные компоненты фаззинга, внедрение которых позволит существенно повысить его результативность и ресурсную эффективность. В статье представлена концептуальная модель применения аппарата динамических байесовских сетей для управления тестированием веб-приложений методом фаззинга. В рамках построенной концептуальной модели разработаны динамические байесовские модели для основных OWASP - классов уязвимостей веб-приложений и соответствующее алгоритмическое и программное обеспечение для проведения тестирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье описан подход формализации базовых процессов и построения математической модели для системы сбора и анализа данных из электронных СМИ. Авторы, в рамках проведения научного исследования, занимаются созданием системы, в том числе ведется разработка новых алгоритмов, методов и подходов сбора и анализа текстовой информации из новостных интернет-источников. Основным направлением в исследовании рассматривается применение методов интеллектуального анализа текстовых данных на основе технологии искусственных нейронных сетей, методов обработки естественного языка, text mining, машинного обучения и обработки больших данных. Цель исследования. Разработать формализованное описание модели системы мониторинга и анализа текстовой информации электронных новостных СМИ методами математического моделирования. Методы и инструментарий исследования. Предложено использование инструментария методологии математического моделирования с методами системного анализа. Для исследования системы применены такие методы системного анализа, как абстрагирование, формализация, композиция и декомпозиция, структурирование и реструктурирование, моделирование, распознавание и идентификация. Система рассматривается как формализованная модель автоматического классификатора и кластеризатора набора текстовых документов на естественном языке в виде алгебраической системы. Для решения задач классификации и кластеризации текстов предложено применять методы машинного обучения на основе нейросетевых подходов. Структура системы и составляющие её процессы, а также процессы взаимодействующие с системой извне, представлены в виде формализованного математического описания. Результаты. Разработанное формализованное математическое описание модели системы наглядно показывает взаимосвязь компонентов системы между собой, а также внутренние процессы. Применяемый подход позволяет детализировать представление системы на основе ее декомпозиции на подсистемы и модули. Все это дает возможность упорядочить последовательности этапов создания системы и декомпозировать их на отдельные этапы работ. Заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, позволяют перейти к следующему этапу жизненного цикла разрабатываемой информационной системы - ее программной разработке.
Бесплатно
Статья научная
Представлено формальное описание объектных моделей в понятиях унифицированной метамодели объектно-ориентированных приложений баз данных, разрабатываемой автором и независящей от предметной области. Описанная метамодель реализована автором в собственной среде разработки SharpArchitect RAD Studio. В начале статьи подробно проанализированы имеющиеся работы сходной тематики. Анализ показал, что чаще всего авторы используют теорию множеств и исчисление предикатов для представления элементов объектно-ориентированных языков программирования и проектирования объектных моделей. Этот же подход использован в данной статье. В работе представлена метамодель, разработанная автором для проектирования и реализации объектно-ориентированных приложений баз данных. Уделено внимание иерархии выделенных классов, присутствующих в прикладных предметных областях. Также подробно описаны состав и структура классов, позволяющих представить как атомарные литеральные типы, так и классы атрибутов, значениями которых выступают экземпляры классов и коллекцию экземпляров. Уделено внимание реализации динамической составляющей с помощью описания методов (с поддержкой параметров) и событий классов. На основе представленной метамодели с применением теории множеств предложен формальный подход к описанию моделей прикладных предметных областей. Для анализа применимости предложенного подхода была разработана унифицированная модель тестирования инструментов разработки объектно-ориентированных приложений. Описаны критерии оптимальности этой модели, а также её реализация на языке C# с представлением всех ключевых классов, присутствующих в ней. Предложенный формальный подход был протестирован на описанной модели. Были описаны классы предметной области, атрибуты, ассоциации и образованные иерархии. Это позволило подтвердить корректность предложенного формального решения. В заключение статьи сделаны предположения о направлениях дальнейшего развития предложенного подхода.
Бесплатно
Формирование оптимального комплекта программного обеспечения в образовательных организациях
Статья научная
Рассмотрена проблема определения номенклатуры оптимального комплекта прикладного программного обеспечения (ПО), необходимого для реализации образовательных программ в высших учебных заведениях (вуз), путем количественной оценки его качества. Цель исследования: разработка механизма комплексной оценки качества ПО в рамках выбранного класса, позволяющего оказать поддержку в принятии обоснованного решения при выборе типового комплекта ПО вуза. Материалы и методы. Предлагаемый механизм основывается на использовании методов оптимизации и экспертных оценках. На первом этапе механизма уточняются базовые требования, учитывающие специфику работы образовательной организации. Формируется набор программ (альтернатив) для выбранного класса ПО с последующим определением на базе экспертной информации характерных для него ключевых функций. Далее по предложенным в работе показателям качества ПО осуществляется их оценка для каждой альтернативы. Показатели качества ПО представляют собой иерархическую трехуровневую систему (критерий, метрика, оценочный элемент), в которой показатели вышестоящих уровней определяются через показатели нижестоящих уровней. Интегральная оценка качества альтернативы определяется как сумма оценок ее критериев качества. На завершающем этапе решается задача целочисленного линейного программирования по определению оптимальной номенклатуры альтернатив в рамках соответствующего класса ПО, исходя их условий максимизации качества альтернативы, содержащей в себе требуемый набор функций, и минимизации их количества. Результаты. Разработан механизм определения оптимальных альтернатив для формирования типового набора ПО с целью реализации необходимых образовательных программ вуза. Формализованы основные показатели качества ПО и предложен математический аппарат по их оценке. Заключение. Предложенный механизм позволяет осуществить количественную оценку качества ПО в рамках его класса с последующим выбором наиболее рациональных для вуза программных средств. Такая оценка позволит упростить задачу по принятию обоснованного решения при формировании типового комплекта ПО, необходимого для реализации требований федеральных образовательных стандартов, и в целом повысит эффективность системы координации информатизации по данному направлению.
Бесплатно
