Информатика и вычислительная техника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
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
