Скачать книги серии «Прикладная информатика: Научные статьи»

В статье обосновывается необходимость совершенствования методологии проведения имитационных исследований. Рассматриваются направления совершенствования традиционной методологии проведения имитационного исследования сложных систем (ИИСС) на основе парадигмы абстрактных уровней исследования. Предлагается теоретико-множественный подход моделирования процесса ИИСС. Формулируется «желаемый» пользователем образ инструментального средства ИМ. В заключении приводятся примеры применения новой методологии.

Рассматривается проблема исследований рядов геомагнитной активности и некоторых особенностей ее проявления. Отмечены преимущества вейвлет-преобразования перед преобразованием Фурье при анализе нестационарных процессов. Приведены результаты сравнительного анализа применения различных вейвлет-функций к тестовым сигналам. Исследованы реальные сигналы геомагнитной активности и сделаны соответствующие выводы.

Предложены модели и средства программной поддержки принятия решений при формировании стратегии развития промышленного предприятия в условиях неопределенности. Построенные экономико-математические модели позволяют прогнозировать величину рентабельности предприятия для выбранной стратегии. Разработанный программный продукт, реализующий построенные экономико-математические модели и предназначенный для ЛПР, дает возможность сформировать рациональную стратегию управления в интерактивном режиме.

В статье рассматривается задача календарного планирования комплекса взаимосвязанных работ. Представлена математическая постановка задачи составления оптимального календарного плана взаимосвязанных работ. Предложен метод решения, основанный на идеях динамического программирования. Разработан алгоритм пошагового построения решения в виде графа допустимых состояний с использованием правил отсеивания неперспективных вариантов, что упрощает реализацию метода на современном компьютере. Работа алгоритма иллюстрируется примером. Рассмотрена информационная технология использования метода оптимизации календарного планирования в системе поддержки принятия решения.

В статье описан новый взгляд на позиционирование теории создания систем ситуационного управления как одного из направлений искусственного интеллекта, обладающего механизмами порождения. Ракурс предлагаемого взгляда позволил выявить задачи, решение которых составляет развитие этой теории с возможностью создания программных систем нового типа.

Руджеро Сергеевич Гиляревский (р. 31 августа 1929 г.) – филолог, специалист в области информатики, научных и массовых коммуникаций. Кандидат педагогических наук, доктор филологических наук, профессор. Заслуженный деятель науки Российской Федерации (1999). Ко дню рождения Р. С. Гиляревского редакция журнала подготовила цикл бесед с юбиляром, посвященный анализу тенденций и перспектив развития информационно-коммуникационных технологий в современном обществе. В этом выпуске мы публикуем первую часть интервью, а также краткую биографию и перечень работ Руджеро Сергеевича в области информатики.

В статье дается понятие и характеристика структуры ИТ-эффекта, отмечается ее важность в оценке эффективности автоматизированных систем управления предприятием (АСУП). Рассматриваются примеры структуры ИТ-эффекта, которую можно выявить в работах различных исследователей, связанных с оценкой эффективности АСУП. Во второй части статьи приводится авторская структура ИТ-эффекта и ее применение для оценки эффективности АСУП.

Аппаратная поддержка транзакционной памяти становится доступной в новейших процессорах. В статье описывается реализация набора инструкций RTM в функциональном симуляторе Wind River® Simics. Цель работы – обеспечение корректного исполнения новых инструкций и сохранение высокой скорости работы симулятора, которую может продемонстрировать Simics.

Рассматривается задача организации оповещения специалистов органа планирования о наступлении событий, требующих своевременного реагирования. Приведено описание процесса формирования сообщений о наступлении событий, рассылка которых производится с использованием механизма расширенной поддержки очередей Oracle Advanced Queuing. Дано описание клиентской части разработанной программы, осуществляющей прослушивание очереди сообщений и отображение поступивших сообщений, сопровождаемое звуковым сигналом. Указаны отличительные особенности задачи оповещения специалистов таких структур, как органы планирования и диспетчеризации, участвующие в управлении группировкой космических аппаратов. Приведено описание разработанной программы визуального и звукового оповещения специалистов о поступлении информации в базу данных. Рассмотрена реализация разработанной программы с использованием программного компонента Oracle Advanced Queuing. Описаны процесс извлечения из очереди сформированных сообщений, отображение сведений из полученных сообщений, средства, используемые для реализации функциональных возможностей, включающие в том числе возможность персонализации системы рассылки уведомлений.

Статья посвящена изучению особенностей MOOC (Massive Open Online Courses) – высококачественных дистанционных образовательных ресурсов, публикуемых ведущими университетами мира в режиме свободного доступа – как атрибута и фактора их конкурентоспособности. Создание подобных учебных курсов требует от вуза решения комплекса задач от создания современной производственно-технологической базы до организации учебного процесса, обеспечивающего высокое качество образования в специфичных условиях дистанционного обучения, ориентированного на массового потребителя.

Рассматривается матричная реализация алгоритмов нечеткого вывода, позволяющая свести применение правил modus ponens к решению линейных алгебраических уравнений с обычными условиями существования решения. Приводится сравнение реализаций классического и предлагаемого подходов на микропроцессорной системе. В качестве содержательного приложения рассматривается нечеткий алгоритм формирования результирующей оценки успеваемости студента на основании большого количества разнообразных критериев и показывается эффективность метода для настройки автоматического учета мнения экспертов.

В работе обсуждается возможность улучшения надежности алгоритма распознавания, основанного на двоичных дескрипторах, при помощи оригинальной процедуры предварительного обучения, названной «коррекция ортогональным к шуму проецированием». Данный метод за счет построения специального подпространства признакового описания образов приводит к существенному сокращению внутриклассовых расстояний, но практически не изменяет межклассовые. Таким образом, вероятность корректного разделения классов значительно возрастает.

В статье приводится математическая формализация метода, а также результаты экспериментальной реализации на примере алгоритма распознавания лиц.

В статье дается анализ специфики программных систем автоматизации экспериментов (САЭ).

Показаны причины потери возможности повторного использования компонентов. Сформулирована концепция автоматически компонуемой распределенной САЭ, обеспечивающей использование компонентов в разных экспериментах без изменения других частей системы и модификацию САЭ пользователями. Определены ключевые задачи, решение которых необходимо для построения такой системы, и описано их решение с использованием современных сетевых технологий. Ряд разработанных типовых компонентов проверен в реальных экспериментах на источниках нейтронов ИБР-2 и ИРЕН.

Работа выполнена в соответствии с протоколом о совместных работах Лаборатории нейтронной физики им. И. М. Франка ОИЯИ и университета «Дубна».

В статье описывается разработанная в МГТУ ГА по заказу ОАО «Аэрофлот» тренинговая система дополненной реальности для авиадиспетчеров, работающих на аэродромной вышке.

Не имеющая аналогов, защищенная патентами Российской Федерации, система позволяет безопасно моделировать аварийные ситуации на реальном летном поле.

Рассмотрено имитационное моделирование потоков воздушных судов в системе управления воздушным движением. Приведена структура модели воздушного судна, указаны соотношения учета ЛТХ в соответствии с базой данных, публикуемой организацией Евроконтроль, произведено обоснование модели ошибок самолетовождения, базирующейся на концепции «навигации, основанной на характеристиках» PBN (Performance Based Navigation). Рассмотрен пример самолетовождения с обработкой цифровых команд от модели диспетчера управления воздушным движением.

Посвящается 100-летию со дня рождения академика В. В. Кафарова – одного из крупнейших мировых ученых, создавшего мощный научный импульс для развития химической кибернетики и химической науки в целом. Значимость его трудов неоценима в России и за рубежом: многие зарубежные ученые-химики, разработчики новых продуктов и создатели современных реакторов ссылаются на фундаментальные работы В. В. Кафарова, используют его методы и подходы при решении новых актуальных задач.

Чрезвычайные ситуации, которые иногда возникали в химической индустрии (например, в Сивезо и Бхопале), ставшие причинами человеческих жертв и загрязнений окружающей среды, обуславливают введение повышенных требований к квалификации инженеров-химиков. Методология конструирования химических реакторов должна предусматривать функции контроля и анализа безопасности. Поэтому процесс конструирования химических реакторов состоит не только из выполнения расчетов, создания чертежей и написания технической документации реактора. Конструирование реакторов невозможно без создания моделей процессов и тренажеров для персонала с учетом рисковых ситуаций. Таким образом, при конструировании реактора необходимы: модель химической кинетики, которая может быть представлена с помощью дифференциальных уравнений, и модель дискретной системы управления, которую, как правило, невозможно описать посредством дифференциальных уравнений. В связи с этим возникает необходимость в комплексных дискретно-непрерывных компьютерных моделях. В. В. Кафаров был одним из крупнейших мировых ученых, который создал мощный научный импульс для развития химической кибернетики. Его труды стали основой дальнейших исследований в этой области в нашей стране и за рубежом. В статье рассматривается унифицированный метод имитационного дискретно-непрерывного моделирования управляемых химических реакций. Имитационная модель включает в себя два компонента: непрерывный и дискретный. Непрерывный компонент выполняет моделирование процессов химической кинетики. Дискретный компонент служит для имитации и оптимизации системы управления реактором. Для обеспечения удобства выбора оптимальных режимов работы реактора используется матрица кортежей. Оптимизация проводится варьированием двух параметров: температуры реакции и давления в реакторе.

В статье применен метод концептуальной структуризации информации о взаимодействии природных и антропогенных факторов в виде графовых моделей. Запуск цепочки импульсов в знаковом орграфе, результирующем когнитивный анализ экологических взаимосвязей, привел в исследуемой ситуации деградации биоресурсов Каспия к оригинальной динамической системе, моделирующей эффективность воспроизводства осетровых рыб на основе представления модельного времени в вычислительной среде как гибридного мультимножества.

В статье приводятся результаты научных исследований в области управления рисками при выборе инвестиционных проектов в телекоммуникационной сфере с применением систем поддержки принятия решений (СППР). В этих целях рассматриваются СППР Expert Choice 11.5 и Экспертная система поддержки принятия решений, с использованием которых определен наиболее эффективный и наименее рискованный проект.

В статье на основе оценки современного состояния и перспектив развития гражданской авиации России проводится анализ предпосылок формирования информационной системы мониторинга цен на авиационные билеты с целью государственного регулирования сферы воздушного транспорта, а также формулируются концептуальные основы архитектуры указанной информационной системы для различных уровней: слоя бизнес-логики, представления данных и доступа к ним.

В статье описана разработка информационной системы для автоматизации деятельности группы угольных предприятий, организованных в экономический производственно-энергетический кластер с целью повышения рентабельности и снижения себестоимости конечного продукта. Представлен примерный план организации экономического кластера угольной промышленности, детально рассмотрена необходимость наличия фабрик и цехов. В работе описана номенклатура выпускаемой продукции, получаемой при глубокой переработке углеродсодержащих материалов, и актуальные цены на них. Представлена метамодель объектной системы, используемой для описания классов, ассоциаций и атрибутов. Описана иерархия классов для представления валидационных правил. Описаны наиболее популярные методы (паттерны) объектно-реляционного отображения. В статье представлена базовая архитектура разрабатываемой корпоративной информационной системы, обеспечивающей эффективное функционирование звеньев в едином кластере.

В статье рассмотрены проблемы информатизации сферы государственных и муниципальных услуг в Российской Федерации. В сфере тарифного регулирования авторами разработана архитектура кросс-региональной информационной системы. Опыт ее разработки обобщен авторами и представлен в виде методики построения архитектуры систем масштаба страны в сфере государственных и муниципальных услуг. Также освещены вопросы разработки электронных административных регламентов в сфере оказания государственных и муниципальных услуг и их реализация в системе с описанной архитектурой.

Описан опыт использования свободного программного обеспечения (СПО) для проведения учебных занятий по компьютерной графике (обработка рисунков и фотографий, создание анимации и потокового видео). Созданный на основе системы Linux дистрибутив, ориентированный на работу с графикой, позволил организовать обучение детей во время летних каникул в компьютерном классе на территории базы отдыха. Достигнуты значимые положительные результаты. Созданы загрузочный компакт-диск (Live CD) и установочная версия системы, содержащая все необходимое программное обеспечение, методические указания и программу курса.

С целью оптимизации учебного времени при изучении курса общей алгебры, спецкурсов «Введение в теорию представлений» и «Симметрические функции» в Научно-образовательном центре «Математические исследования» МГГУ им. М. А. Шолохова в 2013 г. создан программно-вычислительный комплекс для решения задач с конечными группами, позволивший существенно сократить время для вспомогательных вычислений, тем самым увеличив его для обсуждения более общих моментов.

Представлены оценки эффективности поисковых операций, содержащих алгоритм распознавания и выполняемых с целью поиска единственного объекта среди заданного множества похожих объектов. В качестве оценки эффективности принято среднее число похожих объектов, рекомендованных средствами для дальнейшего анализа. Проведено исследование этой оценки, получены ее экспериментальные результаты на реальных данных. Эти результаты могут быть использованы для некоторых систем поддержки принятия решений.