Информатика и вычислительная техника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
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
Число локальных аттракторов безмасштабных сетей Хопфилда
Статья научная
Рассматриваются оценки числа локальных аттракторов для модели Хопфилда с непрерывными состояниями, непрерывным временем и с графом взаимодействия, имеющим безмасштабную структуру. Число локальных аттракторов Na определяет размер памяти (емкость) сети и является важнейшей характеристикой сети. Проблеме оценки Na было уделено большое внимание, но в основном рассматривались булевские модели такого типа или модели с симметричным взаимодействием. Во втором случае емкость пропорциональна числу нейронов N. Мы получаем оценку максимального значения Na, которая содержит характеристики графа взаимодействия сети. Из нее следует, что емкость может расти как функция exp(cNa), где c, a - положительные числа. Далее с помощью компьютерных симуляций найдена связь между Na и числом центров (сильно связанных нейронов) в сети. При помощи регрессии получена формула для емкости как функции числа центров. Показано, что логарифм емкости пропорционален числу центров, а число центров пропорционально корню N. Результаты могут иметь приложения к проблемам создания моделей ассоциативной памяти и к моделированию морфогенеза с помощью генетических сетей.
Бесплатно
