Скачать книги серии «Прикладная информатика: Научные статьи»

Целесообразность использования технологии блокчейна в сфере образования

Настоящая статья посвящена изучению применения технологии блокчейна в образовательной сфере. В ней рассмотрены преимущества, требования, а также возможные проблемы, которые могут возникнуть в процессе внедрения рассматриваемого решения.

Проанализированы проекты, реализуемые в сфере образования с применением блокчейн-платформ, обоснована целесообразность применения блокчейна в образовании. Статья будет интересна руководителям учебных заведений и ученым, занятым исследованием настоящей технологии.

Алгоритм поддержания работоспособности киберфизической системы с введением актуализируемого показателя эксплуатационной надежности

Авторами решается проблема анализа надежности и процесса восстановления работоспособности киберфизических систем (КФС) на основе деления жизненного цикла на временные срезы, соответствующие предаварийному, аварийному, восстановленному и спрогнозированному состояниям. Построен граф состояний кибернетических и физических компонент и введены дифференциальные уравнения, связывающие вероятности возврата в рабочее состояние с интенсивностями отказов и восстановлений различного типа. Разработанная диаграмма принятия решений по восстановлению или замене соответствующего компонента позволяет производить обоснованный выбор варианта действий на возврат системы в рабочее состояние.

Об опасностях иерархической агрегации

В статье кратко рассматриваются недостатки и опасности организации потоков данных и обработки таковых с применением агрегации по иерархической схеме от нижестоящего подразделения к вышестоящему. Приводятся соответствующие примеры и обоснования.

Актуальность работы в первую очередь обусловлена инициативами, связанными с открытыми данными и цифровизацией экономики, в последние годы принятыми на вооружение Правительством Российской Федерации. В рамках реализации этих новых подходов к использованию данных, помимо организации доступа к ним граждан, использования открытых форматов, необходимо помнить и о базовых принципах обращения с данными, соблюдение которых позволяет сделать их по‑настоящему полезными. В свою очередь новизна материала заключается в систематическом перечислении опасностей, связанных с бездумной агрегацией данных, а также в изложении соответствующей общенаучной проблемы в применении к конкретным областям исследований в рамках деятельности МЧС России.

Гибридное кибермоделирование в экономике: теория акторных сетей, симуляция, НЕ-факторы и сверхнечеткая логика

Компьютерное имитационное моделирование обычно заключается в запуске параллельных взаимодействующих вычислительных процессов, аналогичных реальным процессам, но в виртуальных пространствах и времени. Такая модель позволяет получать метрологические характеристики реального процесса, натурное исследование которого или очень дорого, или невозможно по причине риска получения невосполнимого ущерба. Однако для создания модели иногда нет полного набора исходных данных удовлетворительного уровня значимости, и создавать модель приходится в условиях неопределенности. В таком случае наряду с программами, получающими метрологические характеристики, возникает необходимость включать в модель программы, реализующие методы искусственного интеллекта для получения новых квалиметрических характеристик. В этом направлении идет развитие современных методов имитационного моделирования и соответствующего software.

Способ сокрытия биометрического идентификатора пользователя и метаданных в гибридных документах

В статье описан способ сокрытия биометрического идентификатора пользователя на бумажном и цифровом носителе в гибридном документе. Проведен анализ существующих стеганографических методов сокрытия информации в текстовом контейнере; для каждого формата представления документа выявлены наиболее эффективные способы сокрытия данных, которые не вызовут подозрения у злоумышленника на наличие в тексте скрываемой служебной информации.

Применение компетентностной модели при обучении безопасному поведению в сети Интернет

В данной статье рассматриваются методики оценки уровня безопасного поведения пользователей в сети Интернет, на основе выбранной методики проводится опрос студентов, по результатам которого определяются приоритетные направления повышения цифровой компетентности по защите данных и личной безопасности в сети Интернет, разрабатывается соответствующая образовательная программа.

Синтез стохастического регулятора для вывода нелинейного дискретного объекта в заданное множество состояний

Автором рассматривается задача управления на многообразиях сложным (плохо формализуемым, нелинейным, с наличием неустойчивых состояний) объектом второго порядка, представленным в виде системы нелинейных разностных уравнений, правые части которых могут содержать неопределенности стохастической природы. Представлен алгоритм для аналитического конструирования закона управления, обеспечивающего стабилизацию исходной системы в окрестности заданного целевого множества. Дается информационная модель системы робастного управления на многообразиях, обусловленная двойственностью постановки задачи: стохастическим шумом измерительного типа и необходимостью корректного описания целевого множества. Приводятся результаты численного моделирования сконструированной системы управления для экономической балансовой модели.

Обобщенная оптимизационная задача производственно-транспортных процессов на предприятии

Данная статья содержит модель обобщения трех ранее известных задач линейного программирования: 1) производственной задачи (классическая постановка), решение которой представляет собой вектор количества произведенных конечных продуктов, найденный при ограничениях на количество ресурсов с учетом максимизации прибыли; 2) задачи учета времени, которую можно трактовать как дополнительное ограничение в общей системе ограничений и которая относится к целевой функции (минимизация затраченного суммарного времени на транспортировку груза); 3) транспортной задачи, решение которой определяет маршруты и объемы перевозок продукции на графе дорожной системы. Постановка задачи, объединяющей все три вышеперечисленные проблемы в одну комплексную, в точности подходит к случаю, когда стоит задача определения объема производства различных типов продукции с последующим определением маршрутов перевозок в каждый пункт потребления (потребителю) с целью минимизации с учетом пропускной способности графа дорожной сети транспортных издержек. Впервые задача была сформулирована для объектов лесоперерабатывающего комплекса в процессе производства и реализации товара. Настоящая статья посвящена построению линейной смешано-целочисленной модели и нахождению метода оптимального решения производственно-транспортной задачи. Такую задачу можно отнести к классу нетривиальных комбинаторных задач принятия решений на предприятии.

Применение словарей тональности для текстового анализа

В данной статье оценивается применимость словарей тональности AFINN, NRC и Loughran and McDonald Word List для определения влияния тональности новостей на состояние фондового и валютного рынков России. Эмпирическую базу исследования составляют 2, 5 млн новостей о России из различных источников, аккредитованных агентством Thomson Reuters. На основе метода текстового анализа, известного как «мешок слов», проведена оценка тональности каждой из статей по всем исследуемым словарям, определено, насколько колебания каждого из показателей коррелируют с основными индикаторами рынков. Доказано, что тональность новостей о России имеет заметное влияние на состояние рынков. Выявлено, что наилучшие результаты при оценке такого влияния показывает словарь NRC.

Исследование применимости методов технологии Data Mining для анализа клиентской базы телекоммуникационной компании

Сегодня коммерческой организации приходится действовать в жестких условиях рынка. Чтобы оставаться конкурентноспособной, необходимо активно использовать современные информационные технологии, в частности, Data Mining. Авторы демонстрируют эффективность применения упомянутой технологии в разрезе анализа клиентской информации на примере телекоммуникационной компании, а также выявляют метод, который наилучшим образом подойдет для обработки выбранного набора данных. С этой целью средствами аналитического пакета Orange была проведена серия экспериментов, заключавшаяся в оценке качества прогностических моделей, построенных на основе методов Data Mining. Все рассмотренные методы продемонстрировали высокие результаты, однако наиболее предпочтительными по совокупности характеристик являются «Случайный лес» и «Метод опорных векторов».

Применение мультиплатформенной среды Unity с целью визуализации учебной информации

Использование технологии компьютерного моделирования в учебном процессе является ключом к повышению качества образования. Затрагивается актуальность моделирования технических систем и процессов с помощью инструментов игрового движка Unity 3D. Поэтапно рассмотрено создание игровой сцены. Задача заключается в моделировании перекрестка и работы камер фотофиксации. Результатом работы является созданная сцена, на которой отображены детали данного участка пересечения дорог. При помощи такой иллюстрации у студентов развивается модельное мышление и их внимание акцентируется на исследуемом явлении.

Современные парадигмы образовательного пространства математиков-программистов

Статья посвящена проблеме подготовки и трудоустройства математиков-программистов. На основании анализа статистических данных выявляются как общие причины карьерных неудач молодых специалистов, так и специфические для ИТ-сферы, остро нуждающейся в кадрах. В статье проанализированы достоинства и недостатки имеющихся путей решения этой проблемы.

Вариационные задачи в проектировании трасс линейных сооружений

В данной статье задачи оптимизации трасс, возникающие в САПР линейных сооружений, классифицируются как вариационные и сводятся к минимизации функционалов при наличии ряда ограничений на вид и параметры искомой экстремали. Искомое проектное решение независимо от вида сооружения (железные и автомобильные дороги, трубопроводы различного назначения, каналы оросительной сети и др.) представляет собой сплайн, то есть плоскую кривую, состоящую из элементов заданного вида. В отличие от задач, рассматриваемых в теории сплайнов, возможные границы элементов и даже их число не известно. Проектируемый сплайн обладает рядом других особенностей, что не позволяет использовать методы нелинейного программирования. В импортных САПР линейных сооружений и их российских аналогах проектные решения тем или иным способом назначаются проектировщиками. Предложенный отечественными исследователями альтернативный подход, принятый в данной статье, состоит в переходе к компьютерной выработке проектных решений на основе математических моделей, алгоритмов оптимизации и проектирующих программ. Излагается новый алгоритм аппроксимации последовательности точек на плоскости сплайном, состоящим из отрезков прямых, клотоид и окружностей, как это требуется при проектировании трасс дорог и других линейных сооружений.

Перспективы использования широких нейронных сетей в задачах идентификации состояния человека по термограммам лица и шеи

Биометрия представляет собой область компьютерных наук, которая изучает способ создания компьютерных моделей физиологических (геометрия руки, отпечатки пальцев, радужная оболочка глаз и т. д.) и поведенческих (динамика подписи, клавиатурного почерка, походка и т. д.) характеристик человека для идентификации одного или нескольких субъектов, а также их психофизиологического состояния. Перспективными с этой точки зрения являются тепловизионные методы контроля состояния субъекта. Результат распознавания субъекта или состояния зависит от эффективности каждого этапа системы идентификации. В настоящей статье приведен обзор результатов исследований по автоматическому распознаванию состояний субъектов по тепловым изображениям лица, основное внимание уделено используемым идентификационным признакам и наиболее перспективным алгоритмам принятия решений на базе широких нейронных сетей.

Развитие информационных технологий и их эмерджентность в концепции киберфизической системы

Целью данной статьи является анализ развития новых технологий – интернет-технологий, искусственного интеллекта, дополненной реальности и др. и обоснование гипотезы о возможности использования концепции киберфизической системы как основы эмерджентности технологий, т. е. появления нового качества при совместном использовании технологий и сохранении контроля за их использованием со стороны человека. Предлагаемую концепцию можно рассматривать как средство противостояния нежелательным результатам, поскольку киберфизическая система, объединяя новые технологии и физический элемент (лиц, принимающих решения о выборе и внедрении инноваций), разрабатывается не как разрозненные технологии, а как система, в которой предполагается включение технологий в технологический процесс предприятия, и можно надеяться на то, что управляющие функции сохранит за собой именно физический элемент, т. е. человек.

Опыт моделирования действий по предотвращению распространения запрещенной информации в социальной сети

В статье представлен результат имитационного эксперимента для решения задачи по предотвращению распространения запрещенной информации в социальной сети. Хорошо известно, что в настоящее время социальные сети получили широкое распространение, их популярность с каждым днем растет. По этой причине они могут быть использованы не только менеджерами и маркетологами для распространения рекламы, продвижения товаров, но и злоумышленниками для распространения вредоносной или запрещенной информации. Таким образом, возникает необходимость в противодействии злоумышленникам, и один из способов противодействия – моделирование социальных сетей с целью выработки стратегий по предотвращению действий злоумышленников. В работе представлены инструментальные средства имитационного моделирования, их особенности, способствующие успешному применению для моделирования социальных сетей. Авторы приводят пример имитационной модели для выявления злоумышленников в социальной сети и результаты экспериментов.

Один из подходов к оценке эффективности автоматизированной поддержки принятия решений

В практике управления существует ряд проблем, определяемых возможностями инструментария оценки ожидаемой эффективности внедрения средств автоматизации. В настоящее время существует широкий спектр средств оценки эффективности функционирования компонентов автоматизированных систем управления, но ни одно из применяемых средств не обеспечивает получения всесторонней оценки по критерию «эффективность – стоимость». Сложившаяся ситуация затрудняет разработку автоматизированных систем поддержки принятия решений. В статье предложено применить для оценки эффективности автоматизации управления модель на основе математического аппарата теории автоматического управления. Приведен пример оценки эффективности типовой автоматизированной системы управления. Логический анализ показывает практическую применимость предложенного метода. Практическое применение предлагаемого математического аппарата обеспечит проведение экспресс-оценки при сравнении различных вариантов обеспечения автоматизации управления.

Применение метода рекуррентных графиков для качественного анализа защищенных систем связи

В данной работе авторами продолжен экспериментальный анализ систем связи из работы [5] с помощью других известных методов нелинейной динамики, а именно – с помощью рекуррентных графиков. Также было проведено моделирование систем связи с простыми сигналами на примере синусоиды. Установлено, что качественный анализ на основе рекуррентных графиков позволяет определить системы связи с простыми сигналами и системы связи на основе шумоподобных сигналов, а также обнаружить структурированность для некоторых систем связи на основе шумоподобных сигналов. Вместе с тем он не позволяет в достаточной мере отличить классические системы связи на основе шумоподобных сигналов и системы связи на основе хаотических сигналов. Из этого можно заключить, что рекуррентные графики следует применять в комплексе с другими известными методами нелинейной динамики и их совместное использование позволит более адекватно проводить анализ защищенных систем связи.

Информационные технологии прогнозирования экономических процессов управления финансовыми пузырями

В статье проводится анализ проблем создания новых информационных технологий прогнозирования экономических процессов управления финансовыми пузырями, в основе которых лежат комплекс имитационных моделей. Необходимость разработки таких технологий связана с возрастающей ролью финансовых пузырей в экономике, а особенно цифровой, которой характерно применение искусственного интеллекта и интернета для принятия решений на основе сырых данных. В основе предлагаемой информационной технологии прогнозирования экономических процессов управления финансовыми пузырями лежат теоретически обоснованные модели, методы и методики принятия решений. Предлагается подход, основанный на теории равновесных случайных процессов, и новые способы измерения финансовых пузырей и управления ими. Рассмотрены варианты решения актуальных экономических проблем России на основе управления финансовыми пузырями.

Программная система для автоматизации подготовки и регистрации приказов в высшем учебном заведении

В статье рассматривается разработанная и внедренная в НИУ МЭИ программная система, автоматизирующая подготовку текста проекта приказа, последующее его согласование и утверждение. Представлена специфика документооборота приказов, затрудняющая использование типовых систем электронного документооборота, представленных на современном рынке. Описан функционал основных модулей системы, используемых для подготовки шаблонов приказов, маршрутов согласования и проектов приказов, позволяющих автоматически актуализировать данные в связанной информационной системе согласно тексту утверждаемого приказа.

Алгоритмы формирования изображений состояний объектов для их анализа глубокими нейронными сетями

Представлены алгоритмы визуализации числовых данных, характеризующих состояние объектов и систем различной природы с целью нахождения в них скрытых закономерностей с помощью сверточных нейронных сетей. В алгоритмах применены методы получения изображений из числовых данных на основе дискретного преобразования Фурье фрагментов временного ряда, а также на основе применении визуализации с помощью диаграмм трехкомпонентных систем, если такое трехкомпонентное представление системы возможно. Программная реализация предложенных алгоритмов выполнена в среде Linux на языке Python 3 с применением открытой нейросетевой библиотеки Keras, являющейся надстройкой над фреймворком машинного обучения TensorFlow. Для процесса обучения нейронной сети был задействован графический процессор фирмы Nvidia, поддерживающий технологию программно-аппаратной архитектуры параллельных вычислений CUDA, что позволило значительно сократить время обучения. Также представлена программа, осуществляющая генерацию наборов изображений для реализации процесса обучения и тестирования сверточныйх нейронных сетей с целью их предварительной настройки и оценки качества предлагаемых алгоритмов.

Применение математических моделей на основе генетических алгоритмов в задачах планирования сложных технических объектов

В статье рассматриваются вопросы построения математических моделей и разработки программного обеспечения для систем планирования. Показаны сложность моделей генерации приемлемых производственных планов для комплексных конструкторско-технологических данных и неэффективность использования точных математических методов оптимизации. Авторами показана возможность применения генетических алгоритмов для генерации приближенных решений. Показана интеграция модулей планировщика в разработанные авторами системы визуализации технологических данных.

Принципы построения многоязычной системы каталогизации и использования библиотечного фонда

Предложен подход к построению технологической схемы для каталогизации и управления использованием книжного фонда, которые требуют вовлечения в работу специалистов со знанием языка публикации при наличии ограничительных условий на порядок выполнения работ. Предложены технологические схемы решения задачи, приводится описание проектных решений для базы данных и приложения, отвечающих установленным требованиям и предоставляющих поддержку работы специалистов, которые участвуют в процессе составлении библиографического описания, а также включают функции поддержки работы библиотекаря.

Возможности и перспективы развития приложений родительского контроля как средства обеспечения безопасности детей и подростков в сети Интернет

В данной статье рассматриваются вопросы повышения безопасности пользователей сети Интернет юного возраста за счет применения приложений родительского контроля, ограничивающих доступ к нежелательному контенту, а также ограничивающих время пользования устройством или работы конкретных приложений. Проводится сравнительный анализ соответствующих программных средств, определяются рекомендации по их выбору и перспективы развития.