Архив рубрики: Выпуск №3(30)

СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ВРЕДОНОСНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ


УДК 004.85:004.056.57
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.042

О.Н. Выборнова, И.А. Пидченко


Непрерывный рост числа вредоносных программ делает актуальной задачу их обнаружения: классификации программ на вредоносные и безопасные. В связи с этим, данное исследование посвящено разработке системы обнаружения вредоносного программного обеспечения на основе машинного обучения, а именно, обучения искусственной нейронной сети с учителем. В ходе исследования проведен анализ структуры исполняемых PE-файлов операционной системы Windows, выбраны характеристики из PE-файлов для формирования обучающего множества, а также выбраны и обоснованы топология (четырехуровневый персептрон) и параметры антивирусной нейронной сети. Для создания и обучения модели использовалась библиотека Keras. При формировании обучающего множества применялась база данных безопасного и вредоносного программного обеспечения Ember. Выполнено обучение и проверка адекватности обучения разработанной модели распознавания вредоносного кода. Результаты обучения предложенной в рамках исследования антивирусной нейронной сети показали высокую точность обнаружения вредоносных программ и отсутствие эффекта переобучения, что свидетельствует о хороших перспективах применения модели. Хотя экспериментальная модель нейронной сети пока не способна полностью заменить антивирусные сканеры, материалы статьи представляют практическую ценность для задач классификации программ на вредоносные и безопасные.

Ключевые слова: вредоносное ПО, машинное обучение, антивирусная нейронная сеть, обучение нейронной сети, Keras, Ember, Dropout.

Полный текст статьи:
VybornovaPidchenko_3_20_1.pdf

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ


УДК 004.9:629.423.1
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.041

Ю.М. Кулинич, С.А. Шухарев


В работе рассматривается вопросы применения метода анализа временных рядов для прогнозирования стоимости электроэнергии и оценки состояния изоляции силовых цепей электровоза. Предложенный в работе подход позволяет на научной основе спланировать объем средств, выделяемых на оплату электроэнергии, а также принять своевременные мероприятия, направленные на восстановление изоляции и исключить причины пожаров, возникающих на локомотивах. Анализ временных рядов выполнен с помощью прикладной программы, позволяющей оценить тенденцию изменения рассматриваемых показателей. Также предложено устройство для мониторинга состояния изоляции силовых цепей электровоза, в котором реализована разработанная программа прогнозирования временных рядов. Установка описанного в работе устройства на локомотив позволит своевременно оценить текущее и прогнозное состояние изоляции, а также принять своевременные меры по её восстановлению. Актуальность проблемы диагностики состояния изоляции обусловлена процессами старения основных производственных фондов (станков и оборудования) на промышленных предприятиях, которая требует принятие своевременных мер по восстановлению состояния изоляции силового электрического оборудования. Прикладная программа реализована в пакете MatLab и используется для прогнозирования стоимости электроэнергии. Для расширения возможностей применения прикладной программы в других приложениях произведено преобразование исходного кода программы в код, записанный на языке высокого уровня Си. Полученная таким образом программа используется в микроконтроллере PIC18F452 для оценки состояния изоляции силовых цепей электровоза.

Ключевые слова: прогнозирование временных рядов, метод сингулярного спектрального анализа, сингулярное разложение, стоимость электроэнергии, состояние изоляции.

Полный текст статьи:
KulinichShuharev_3_20_1.pdf

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА ОБОЛОЧЕК
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ


УДК 536.3
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.040

А.И. Борисова, В.Л. Бурковский


В настоящее время проблематикой является неопределенность физических процессов сложноструктурированных электротехнических комплексов, требующая совокупности тепловых экспериментов на имитационных моделях, с целью определения теплофизических параметров отдельных частей и элементов для анализа взаимного влияния температурных полей в распределенных электротехнических комплексах. В тоже время, учитывая влияние внешних и внутренних воздействующих факторов, подход к решению задач такого теплообмена ограничивается сложностью протекания электромагнитных процессов в элементах с разнофизическими свойствами, а также трудностями учета совокупностей конструктива сложной конфигурации, что приводит к необходимостям новых более точных решений на принципах математического моделирования. При наличии достоверной тепловой математической модели появиться возможность разработки рациональной конструкции с использованием приемов и структур с учетом эффективного распределения тепловых потоков. В связи с этим, в ходе математического моделирования были учтены все имеющиеся поверхности электротехнического комплекса при формировании методики тепловых режимов. Проведенный анализ тепловой характеристики позволит прогнозировать поведение таких распределенных электротехнических комплексов на стадиях проектирования, что тесно увязывает за собой конструктивные приемы, обеспечивающие стойкость к дестабилизирующим факторам.

Ключевые слова: тепловой процесс, теплопроводность,электротехнический комплекс, математическое моделирование.

Полный текст статьи:
BorisovaBurkovsky_3_20_1.pdf

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПРАВОЧНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ


УДК 004.415.2
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.037

Е.Ю. Соболевская, Д.А. Кийкова


Статья посвящена проектированию справочной информационной системы для медицинской лаборатории на примере компании ООО «Юнилаб», г. Владивосток. Исследование существующих медицинских информационных систем показало, что в основном реализуются системы для работы медицинских учреждений, в которых ведется прием пациентов, либо же существуют справочники, не удовлетворяющие требованиям лаборатории. Данная система позволит обеспечить доступ к полной и актуальной информации по исследованиям сотрудникам компании, повысит качество консультаций колл-центра, ускорит внесение изменений в информацию по исследованиям на сайт компании и в 1С. В результате работы были выявлены классы пользователей и описаны их характеристики, выявлены требования (бизнес-требования, пользовательские требования, функциональные требования) пользователей с помощью следующих методов: интервьюирование, анализ документов, анализ пользовательского интерфейса информационных систем компании. Проведено проектирование справочной информационной системы с помощью языка моделирования UML по выявленным требованиям по методологии ICONIX, представлены следующие диаграммы: диаграммы вариантов использования, диаграммы пригодности, диаграммы последовательности, построена диаграмма классов. Дополнительно к диаграммам выбранной методологии была построена контекстная диаграмма потоков данных. Спроектированы прототипы пользовательских интерфейсов (структурные схемы страниц).

Ключевые слова: справочная информационная система, проектирование, информационные технологии, ICONIX, медицинская лаборатория, цифровизация здравоохранения.

Полный текст статьи:
SobolevskayaKiikova_3_20_1.pdf

ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГРУЗОПЕРЕВОЗОК


УДК 004.047
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.036

Т.Е. Смоленцева, А.В. Свищёв


Целью работы является выявление факторов, обеспечивающих оптимальное планирование процесса грузоперевозок с последующим формированием логистической структуры данного процесса. Для решения этой задачи выявлены основные факторы, которые обеспечат техническую оснащенность, использование различных видов транспорта и определением пропускной способности транспорта, учет производственных процессов. На основе теории массового обслуживания разработан алгоритм формирования структуры процесса организации оптимального планирования доставки грузов, с определением значения пропускной способности, а также затраты на этот процесс, позволяющий в случае временной задержки принимать эффективное управленческое решение по обеспечению этого процесса. В процессе анализа планирования грузоперевозок лицо принимающее решение должен учитывать: время, затрачиваемое на выполнение всех процессы на этапе осуществления подготовительных работ с последующей реализацией шагов направленных на оснащение пунктов приемки и отправления грузов. Рассмотренная в работе структура процесса организации оптимального планирования доставки грузов, позволяет определить основные факторы, участвующие при формировании плана грузоперевозок.

Ключевые слова: грузовые перевозки, оптимальное планирование, график работы транспортных средств, пропускная способность, объемы перевозок груза, система управления цепями поставок.

Полный текст статьи:
SmolentsevaSvishchev_3_20_1.pdf

РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННОГО НАПОЛНЕНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ


УДК 004.514
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.035

А.Н. Морозов, В.С. Зарубин, С.А. Гришин

Рассматривается задача оценки качества пользовательских интерфейсов компьютерных программ. Предложены показатели общего и относительного информационного наполнения пользовательских интерфейсов, разработана их математическая модель и получены аналитические выражения для расчета. Наиболее часто под показателем качества пользовательских интерфейсов понимается некая функция от суммарного времени элементарных операций пользователей над его элементами, затрачиваемого на решение конкретной задачи. Под элементами интерфейса понимаются объекты информационного взаимодействия — поля ввода, пиктограммы, различного вида списки, таблицы и так далее, а под элементарными операциями понимаются действия с ними — нахождение, достижение и управление. Вся совокупность элементарных действий по решению конкретной задачи носит название профиля задачи. Показатели времени удобно использовать для получения обобщенных значений показателя качества интерфейса как в целом, так и на каждом шаге профиля (по принципу – чем время либо количество операций меньше, тем лучше). Но они отвечают на вопрос «сколько», а не «почему». Почему, например, профиль задачи может иметь большее количество шагов, но меньшее время выполнения по сравнению с аналогичной? В общем случае элементы интерфейса составляют сложную систему с многомерными связями по принадлежности к определенной задаче, по важности, по частоте и способу использования и так далее. Поэтому попытка бессистемной перекомпоновки экрана монитора с целью оптимизации действий на каком-то конкретном шаге может привести к изменению значений времени на остальных шагах профиля с непредсказуемыми в итоге результатами. Одним из путей решения проблемы анализа и/или оптимизации интерфейсов является разработка показателей качества, оперирующих характеристиками общей компоновки интерфейсов, в частности количества, размеров и расположения элементов на экране монитора. К таким показателям относятся предлагаемые показатели общего и относительного информационного наполнения.

Ключевые слова: компьютерная программа, пользовательский интерфейс, оценка качества, анализ, показатель общего информационного наполнения, показатель относительного информационного наполнения.

Полный текст статьи:
MorozovSoavtors_3_20_1.pdf

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА У РАБОТНИКОВ ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ


УДК 616.5-002
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.034

Н.А. Кореневский, Д.А. Медников, С.Н. Родионова, В.В. Стародубцев


Целью исследования является повышение качества прогнозирования ишемической болезни сердца у работников локомотивных бригад железнодорожного транспорта за счет разработки гибридных нечетких математических моделей работающих в условиях неполного и нечеткого описания объекта исследования. С учетом плохоформализуемой структуры исследуемого класса состояний в качестве базового математического аппарата выбрана технология мягких вычислений и, в частности, методология синтеза гибридных нечетких решающих правил, хорошо зарекомендовавшая себя при решении задач с аналогичной структурой данных и типом неопределенности. Выбранный метод синтеза позволяет учитывать мультипликативный эффект воздействия на организм человека разнородных и нестабильных эндогенных и экзогенных факторов риска в кабинах локомотива. Полученные математические модели прогнозирования ишемической болезни сердца, у работников локомотивных бригад в качестве исходных данных учитывают эргономику кабины, уровни психоэмоционального напряжения и утомления, смешанные электромагнитные поля в сочетании с индивидуальными факторами риска системного ишемического поражения. В ходе математического моделирования и экспертного оценивания было показано, что полученная прогностическая модель обеспечивает уверенность в правильном прогнозе не ниже 0,89, что является достаточно «хорошим» результатом для задач медицинской диагностики.

Ключевые слова: математическая модель, нечеткая логика, прогнозирование, локомотивная бригада, ишемическая болезнь сердца.

Полный текст статьи:
KorenevskySoavtors_3_20_1.pdf

ОДИН ИЗ АСПЕКТОВ РАЗРАБОТКИ УНИВЕРСАЛЬНОГО КОНСТРУКТОРА ЗАДАЧ ДЛЯ ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМ


УДК 004.588
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.033

В.В. Сальников, М.Н. Кравцов


В работе рассмотрен вопрос построения блочной иерархии программно-информационных моделей, имитирующих предметную область в тренажерных системах, по принципу от простого к сложному, от элементарных функций к более комплексным. Это позволяет реализовать принцип адаптивности в тренажёрных системах – возможность управления сложностью тренировочного процесса в зависимости от компетентности обучаемого. Предложен подход к построению универсального конструктора задач для тренажерных систем, основанного на представлении тренировочного процесса в виде изменения конечного числа параметров тренировочного блока путем воздействия на него обучаемого. Тренировочный блок в такой постановке рассматривается как совокупность параметров различного типа. Предложен метод оценки тренировочного процесса, который подразумевает проверку состояния блока по завершению тренировки, то есть проверки соответствия значений параметров заданным. Он позволяет создавать гибкие системы оценивания знаний. Корреляция определенных параметров с умениями, навыками обучаемого позволяет автоматизировать процесс контроля уровня его предметной компетентности и дает возможность реализовать принцип адаптивности тренажерных систем, заключающийся в постепенном росте сложности тренировочного процесса. Представлен прототип универсального конструктора задач для тренажерных систем. Его использование значительно упрощает редактирование задач, пренебрегая использованием сред программирования.

Ключевые слова: обучение, тренировка, тренировочный процесс, тренажерные системы, тренажер, моделирование задач.

Полный текст статьи:
SalnikovKravzov_3_20_1.pdf

МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ БЫСТРО РАЗВЕРТЫВАЕМОЙ СЕТИ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ


УДК 621.396.4
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.032

В.О. Ключников


Радиорелейная связь занимает важное место в создании цифровой инфраструктуры. Современные цифровые радиорелейные линии позволяют организовать высокоскоростные каналы связи, поддерживающие передачу всех видов трафика, включая голосовые сообщения, пакетную передачу данных, видеосигналы в реальном режиме времени. В статье рассмотрены методики расчета цифровых радиорелейных линий связи, а также указаны общие рекомендации по их организации. Проектирование радиорелейных линий выполняется таким образом, чтобы они располагали высокой пропускной способностью и высокой надежностью с учетом физических (энергетических) и канально-сетевых возможностей системы. Методика расчета требует определения энергетических параметров, вывода формы уравнения качества, расчета критериев качества работы и способов расчета затухания радиоволн на интервалах радиорелейной линии. Положительно оценена возможность применения в радиорелейной связи MPLS-технологии. Система маршрутизации РР сети выстроена на мультиплексировании потоков с механизмом защиты на уровне канала и сети. Режим беспрерывной адаптивной модуляции позволяет гибко изменять кратность QAM, что дает возможность непрерывного трафика. Рассмотрено резервирование по схеме «1+1» и «2+0». Такая схема вдвое повышает пропускную способность системы и выделяет приоритетный трафик. Методика позволяет выстроить цифровую радиорелейную сеть с гибким изменением как физических, так и сетевых параметров.

Ключевые слова: радиорелейная сеть, радиорелейные линии, методы расчета, показатели качества, распространение радиоволн, маршрут доставки пакетов.

Полный текст статьи:
Klyuchnikov_3_20_1.pdf


КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЁМНОГО УСТРОЙСТВА


УДК 004.942+519.876.5
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.031

В.С. Фещенко, В.Г. Суринов, В.И. Чукита, В.А. Шепелев


Разнообразие областей применения, разнородность физических процессов имеющих место при прохождении информации через современные фотоприёмные устройства (ФПУ), создают существенные трудности в проведении над ними натурных экспериментов во время их разработки и исследования. Особенно это проявляется на этапе разработки аванпроекта, когда отсутствует не только сам ФПУ, но и сама концепция построения прибора. В этом случае особенно актуально провести процесс математического моделирования и построить компьютерную модель предполагаемого ФПУ с целью выбора его компоновки, оптимальных параметров и режимов работы. В данной работе описана разработка компьютерной модели матричного фотоприёмного устройства (МФПУ) начиная с первого этапа, этапа создания первичного образа объекта или системы. На данном этапе определены основные составные части МФПУ и, взаимосвязи между ними, а также управляющие, входные и выходные сигналы. При этом была построена концептуальная модель, которая в идеализированном виде отражает принцип действия и состав МФПУ. Далее была разработана математическая модель МФПУ на основании концептуальной модели, проверена на адекватность и сделан вывод о небольшом предполагаемом отклонении характеристик модели от параметров реального устройства. Далее была осуществлена программная реализация математической модели в среде MATLAB и получена компьютерная модель МФПУ. Компьютерная модель учитывает все основные физические процессы, проходящие в МФПУ. Затем, с целью проверки работоспособности компьютерной модели, были исследованы зависимости качества изображения МФПУ от различных физических и конструктивных параметров и сделан вывод о том, что данную модель можно применить на начальном этапе разработки МФПУ для выработки технических требований к нему и сравнению различных вариантов компоновки.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, математическое моделирование, многоэлементный фотоприёмник, преобразование изображения, фотоприёмное устройство.

Полный текст статьи:
FeshchenkoSoavtors_3_20_1.pdf