Архив рубрики: 2018 год

ТЕОРЕТИКО-ГРАФОВЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ АКТОР-СЕТЕЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ

УДК 519.179:316.2

А.А. Целых, М.А. Дедюлина


В работе представлены результаты исследования в области моделирования актор-сетей с использованием содержательных теоретико-графовых формализмов, таких как гиперграфы, ориентированные гиперграфы, гиперсети, метаграфы и вложенные метаграфы. Объектом исследования являются, прежде всего, актор-сети социотехнических систем в исследованиях науки и технологий. Авторы проводят параллель между семантикой фундаментального механизма перевода в актор-сети и семантикой RDF-графа, представляемого кортежем из трех элементов. Для моделирования «перевода» в актор-сети предлагается использовать 3-униформный ориентированный гиперграф. Его ориентированные гиперребра компактно и естественным образом отражают роль каждой вершины-актанта, а также концепцию направленности перевода. Для моделирования «черного ящика» в актор-сети, «упаковывание» которого равносильно возникновению новой функциональной единицы с новым названием, с качественно новыми, эмерджентными свойствами, предлагается использовать гиперсети и вложенные метаграфы. В терминах теории гиперсетей «черный ящик» актор-сети – это гиперсимплекс, реальный ассамбляж в основании которого отображается в вершину в сети более высокого уровня. За счет возникновения гиперсимплексов при переходе между уровнями обеспечивается системное свойство эмерджентности. Модель вложенного метаграфа допускает связи как между элементами одного уровня, так и между элементами различных уровней, что позволяет наделить «черный ящик» агентивностью и в дальнейшем рассматривать его в качестве актанта в актор-сети. Предлагаемые теоретико-графовые модели позволяют системно изучать актор-сети с использованием богатого математического аппарате теории множеств (в том числе нечетких), что позволит в ближайшей перспективе перейти от качественных исследований к количественным. .

Ключевые слова: акторно-сетевая теория, исследования науки и технологий, гиперсеть, метаграф, социосемантическая сеть.

.

Полный текст статьи:
TselykhDedyulina_4_18_1.pdf

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ОПИСАНИЙ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ИЗ РУССКОЯЗЫЧНЫХ ПАТЕНТОВ

УДК 004.89

С.С. Васильев, А.А. Харитонов , Д.М. Коробкин, С.А. Фоменков


Задача автоматизации синтеза инновационных решений в области технических систем и технологий является одной из наиболее приоритетных проблем науки. Авторы работы предлагают осуществлять автоматизацию важнейших, начальных этапов проектирования новых технических систем и технологий на основе актуализируемых баз знаний, полученных из мирового патентного массива, в том числе из патентной базы РосПатента. Согласно методу морфологического анализа и синтеза предполагается, что из некоторого технического решения (патента) извлекаются основные структурные признаки (функции технических объектов), на основе которых ищутся альтернативные варианты. Все полученные признаки сводятся в морфологическую таблицу, комбинируются, что дает множество новых решений. В данной работе описывается процесс разработки модуля извлечения описаний технических функций из российских патентов. Была сформирована грамматика представления описаний технических функций в текстах русскоязычных патентов согласно модели «Действие-Объект-Условие»; разработаны алгоритмы первичной обработки патентного массива, извлечения технических функций посредством анализа деревьев зависимостей, формирования морфологической таблицы. Работоспособность программного модуля, состоящего из блока обработки патентного массива; блока сегментации текста патентной формулы; блока семантического анализа текста; блока извлечения описаний технических функций; блока представления результатов обработки патентного массива, была проверена на ряде тестовых задач.

Ключевые слова: технические функции, обработка естественно-языковых текстов, патенты, РосПатент, Link Grammar Parser, грамматика.

Полный текст статьи:
VasilyevSoavtori_4_18_1.pdf

ОПТИМИЗАЦИЯ МАРШРУТА ПЕРЕХОДА СУДНА С УЧЕТОМ ПАРАМЕТРОВ ВОЛНЕНИЯ

УДК 004.8

В.М. Гриняк, Д.А. Акмайкин , В.И. Люлько


Работа посвящена проблеме обеспечения безопасного движения судов на морских акваториях. Особое место в рамках этой проблемы занимает задача планирования пути движения судна: траектории на локальной акватории и маршрута перехода от порта отправления к порту назначения. Цель планирования траектории движения судна на локальной акватории – обеспечение навигационной безопасности коллективного движения судов с учётом их координат, скоростей и курсов. Целью планирования маршрута перехода является оптимизация движения с различными критериями: кратчайший путь, кратчайшее время, минимальный расход топлива и т.п. В предлагаемой статье рассматривается задача планирования маршрута перехода с учётом опасности, которую представляет морское волнение при его воздействии на суда основных классов. В основу математической модели задачи положена интегральная оценка степени воздействия морского волнения на судно по пути следования судна к месту назначения. Ставится задача по минимизации этого воздействия. При этом метрикой, характеризующей степень опасности морского волнения, выступают известные отраслевые представления, описываемые диаграммой штормования судна на попутном волнении. С целью сокращения вычислительной сложности до приемлемых значений исходная оптимизационная задача сводится к задаче поиска кратчайшего пути на взвешенном графе. В работе рассматриваются способы разбиения участка поверхности акватории вершинами графа, определения множества рёбер графа и поиска кортежа вершин, обеспечивающего кратчайший путь на заданном графе с учётом принятой метрики.
Статья сопровождается результатами расчётов маршрутов перехода в водах Северной Атлантики в условиях штормовой погоды на основе реальных данных о параметрах морского волнения. Показано, что предложенный способ нахождения безопасных маршрутов позволяет сформировать систематизированное представление о степени потенциальной опасности, «поджидающей» судоводителя по пути следования судна к точке назначения.

Ключевые слова: безопасность судовождения, морское волнение, траектория движения, диаграмма штормования, кратчайший путь.

Полный текст статьи:
GrinyakSoatori_4_18_1.pdf

ГРАММАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОПИСАНИЮ И АНАЛИЗУ ЦЕЛЕЙ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

УДК 519.76

А.В. Ганичева, А.В. Ганичев


Актуальность исследования обусловлена сложностью и важностью проблемы определения и описания целей в учебном процессе. Важность решения данной проблемы определяется тем, что без правильной постановки и согласования целей образовательной организации невозможно функционирование ни одного учебного заведения. Реализуемый в настоящее время в системе образования компетентностный подход выдвигает новые, повышенные требования к целеполаганию, включая конечную результативность поставленных целей. Для описания иерархической структуры целей необходима их формализация (построение математической модели целей). В настоящее время не существует универсального метода разработки таких моделей. В статье излагается метод описания и анализа целей учебного процесса с помощью математического аппарата формальных КС-грамматик. В качестве примера применения разработанного метода построена грамматика для описания целей кафедр в рамках межпредметного обучения. Показан пример вывода грамматической цепочки для куста зависимостей. Построено дерево синтаксического подчинения. Материалы статьи представляют практическую ценность, так как могут найти применение не только в учебном процессе и других областях социальной сферы (культуре, здравоохранении и т. д.), но и в системах производственно-экономической сферы.

Ключевые слова: цель, задача, формальная грамматика, куст зависимостей, дерево вывода, дерево синтаксического подчинения.

Полный текст статьи:
GanichevaGanichev_4_18_1.pdf

БИФУРКАЦИИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ С УДАРАМИ ДВУХМАССОВОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

УДК 531.391

О. В. Любимцев, О. Л. Любимцева


Проблемы динамики и устойчивости виброударных систем сегодня составляет самостоятельный раздел прикладной теории колебаний. Интерес к этим проблемам обусловлен в первую очередь широким использованием в практике машин и технологий, использующих систематические ударные взаимодействия в качестве основы рабочих процессов. Вибромолоты, виброударный инструмент, демпферы ударного действия, дисковые тормоза, машины для виброударных испытаний, устройства вибротранспорта штучных и массовых грузов, вибросепарации, объемной виброобработки ‒ вот далеко не полный перечень, который дает представление о многообразии технологических использований виброударных систем и о круге вопросов, требующих применения теории этих систем. Виброударные системы по сравнению с обычными колебательными системами имеют дополнительные параметры, характеризующие для одномерных систем зазоры в ударных парах и коэффициенты восстановления скорости при ударе. Ранее одним из авторов были найдены условия существования и устойчивости периодических движений тела, двигающегося горизонтально с помощью ленточного механизма за счет силы сухого трения, расположенного внутри контейнера, который совершает прямолинейные гармонические колебания. Указанная модель и ее частные случаи отражают динамику как систем с ударными взаимодействиями, так и систем с трением. Отметим так же, что таким неавтономным системам с одной степенью свободы присущи и некоторые свойства многомерных систем. В данной работе исследуется эволюция периодических движений с ударами в зависимости от одного из параметров (остальные параметры считаем фиксированными) и проводится общий анализ бифуркации удвоения периода для периодических движений с двумя ударами.

Ключевые слова: динамическая система, точечное отображение, периодическое движение, устойчивость, бифуркация.

Полный текст статьи:
LubimzevLubimzeva_4_18_1.pdf

АТАКИ ПО ВРЕМЕНИ НА ИНФОРМАЦИЮ В НЕДОВЕРЕННЫХ СРЕДАХ

УДК 004.056.5

В.А. Минаев, Е. В. Зеленцова , C. С. Петров


Актуальность совершенствования программно-алгоритмической защиты аппаратных устройств, работающих в недоверенных средах (НС), обусловлена тем, что они с наибольшей вероятностью подвержены воздействию с целью нарушения функционирования их внутренней структуры. Цель статьи – анализ, оценка эффективности, прогнозирование развития перспективных средств и методов атак на информацию в НС. В статье приведен детальный анализ характеристик таких атак. Уделено внимание алгоритмическим и аппаратным методам защиты информации от атак по времени. Среди таких атак рассмотрены использующие кэш-память, анализ энергопотребления и характеристик электромагнитных полей. Результаты и выводы следующие. Показаны преимущества атак по времени перед другими методами атак по побочным каналам: не требуется дорогостоящее лабораторное оборудование; могут быть реализованы удаленно, без физического доступа к атакуемому средству защиты информации; могут быть включены как часть комплексной атаки. Недостатками атак по времени являются: необходимость высокой точности определения времени выполнения операции шифрования; требование большого объема данных для анализа; понимание всех особенностей реализации используемого алгоритма, используемого при этом типа процессора, его архитектуры; наличие доступа к кэш-памяти, которую использует исследуемый процесс. Недостатки методов противодействия атакам по времени: они не являются комплексными; могут создавать побочный канал утечки информации; отсутствуют оценки их эффективности. Полученные результаты представляют ценность при практической организации защиты информации в НС.

Ключевые слова: защита информации, недоверенная среда, атака по времени, анализ энергопотребления, электромагнитное поле, алгоритмические и аппаратные методы .

Полный текст статьи:
MinaevSoatori_4_18_1.pdf

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КОДА ДЛЯ СОЗДАНИЯ САМОАДАПТИВНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

УДК 004.4

А.М. Бершадский, А.С.Бождай , Ю.И. Евсеева,А.А. Гудков


В статье рассмотрены вопросы разработки методов динамического анализа кода для создания самоадаптивных программных систем. На сегодняшний день предпринято не так много попыток создания универсального теоретического аппарата синтеза самоадаптивных приложений, в то время как само направление исследований актуально: свойство самоадаптации позволит повысить качество разрабатываемого программного обеспечения и сократить временные и трудовые затраты на его разработку. Предлагаемый в работе подход развивает концепцию рефлексивной самоадаптации, предложенной в более ранних работах авторов. Центральной идеей нового подхода является разработка нового универсального метода самоадаптации программных систем, основанного на совместном использовании технологии динамического анализа кода и элементов теории трансляторов. На протяжении жизненного цикла программы осуществляется протоколирование вызовов основных функций, а затем на основе записанных вызовов строится множество динамических графов вызовов. Это множество становится основой более сложной структуры данных, используемой для анализа поведения системы. В такой структуре каждая вершина графа вызовов, представляющая собой функцию, имеет привязку к абстрактному синтаксическому дереву, которое является описанием действий, производимых функцией. Путем дальнейшего исследования полученной структуры данных находятся переменные, влияющие на результат выполнения программы. Дальнейший процесс самоадаптации заключается в варьировании значений данных переменных. Реализация полученных теоретических результатов может найти широкое применение в разработке самоадаптивных систем широкого круга, но в особенности, адаптивных тренажеров и обучающих приложений.

Ключевые слова: динамический анализ кода, граф вызовов, абстрактное синтаксическое дерево, интеллектуальный анализ данных, программная инженерия, самоадаптивные программные системы.

Полный текст статьи:
BershadskySoavtori_4_18_1.pdf

НЕЙРОСЕТЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СУБЪЕКТОВ РЫНКА ТРУДА И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ

УДК 004.032.26

Т.В. Азарнова, И.Л. Каширина , А.Н. Швиндт


Для экономики современной России характерно наличие ряда проблем: безработица и незанятое трудом население, новые требования со стороны работодателей к профессиональному образованию, несоответствие кадровых потребностей работодателей и профессиональных возможностей выпускников вузов. Все это является следствием рассогласования важнейших сфер современного общества – рынка труда и образования. Усложнение задач, требующих решения на практике, приводит к повышению требований работодателей к уровню подготовки выпускников, что лежит в основе существующего дисбаланса на рынке труда по качественным критериям. В статье представлены результаты нейросетевого моделирования взаимодействия субъектов рынков труда и образовательных услуг. Показано, что для оценки качества подготовки специалистов по критерию удовлетворения потребности регионального рынка труда могут быть использованы показатели эффективности деятельности вузов. Приводится обоснование целесообразности применения показателей трудоустройства выпускников для решения задач оценки и анализа эффективности деятельности высших учебных заведений. Построены нейросетевые модели классификации, кластеризации и регрессии для всестороннего анализа взаимосвязи между субъектами рынка труда и образовательных услуг. Выявлено наличие сильной зависимости между показателями эффективности вуза и средней заработной платой выпускников в первый год после окончания вуза.

Ключевые слова: рынок труда, мониторинг, оценивание, эффективность вуза, нейронная сеть.

Полный текст статьи:
AzarnovaSoatori_4_18_1.pdf

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ОПЕРАТИВНО-РОЗЫСКНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ, ПРОВОДИМЫХ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

УДК 343.985.2

Е.С. Поликарпов, М.А. Ледовская , С.Г. Клюев, А.Г. Александров


В статье проведен сравнительный анализ отдельных видов оперативно-розыскных мероприятий, связанных с получением информации из средств ее обработки и хранения. Проанализированы следующие виды оперативно-розыскных мероприятий, проводимых в информационно-телекоммуникационной сети Интернет: «наблюдение», «снятие информации с технических каналов связи» и «получение компьютерной информации». Рассмотрены изменения законодательства в этой области и правовая основа оперативно-розыскного мероприятия «получение компьютерной информации». Реализация первых двух видов оперативно-розыскных мероприятий частично или полностью может быть заменена новым видом ОРМ. Проанализирована нормативно-правовая база отдельных оперативно-розыскных мероприятий. Рассмотрены основные понятия и термины в области построения каналов передачи данных: провайдер хостинга, обладатель информации, владелец сайта в сети «Интернет», канал связи, узел вторичной сети, информация, компьютерная информация, вычислительная машина (компьютер), понятие ЭВМ. Также рассмотрена базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней взаимодействия: прикладного уровня, уровня представления, сеансового уровня, транспортного уровня, сетевого уровня, канального и физического уровней. Представлены технические средства, соответствующие каждому из уровней. Рассмотрены виды информации, получаемой на каждом из уровней. Предложены две группы средств для получения компьютерной информации: средства дистанционного доступа к компьютерной системе и средства физического доступа к компьютерной системе или электронному носителю информации. Предложена общая характеристика содержательной части оперативно-розыскного мероприятия «получение компьютерной информации».

Ключевые слова: получение компьютерной информации, оперативно-розыскное мероприятие, интернет, технический канал связи, оператор связи, провайдер хостинга.

Полный текст статьи:
PolikarpovSoavtori_4_18_1.pdf

АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОМЕРНЫХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ С УЧЕТОМ ОТСРОЧЕННОГО ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

УДК 681.3

И.Н. Крючкова, Е.Е. Красновский , Е.В. Болнокина, О.Я. Кравец


Исследованы модели и методы нейросетевого моделирования динамики на основе анализа многомерных временных рядов с учетом отсроченного влияния значимых факторов. В связи с невозможностью одновременного определения оптимального временного лага и обучения сети необходимо рассматривать нахождение многомерного лага как отдельную оптимизационную задачу. Изложена математическая постановка задачи построения нейросети для ненулевого запаздывания, приведено описание особенностей оптимизации величины запаздывания для одной независимой переменной (входа), конкретизирована информационная база моделирования и прогнозирования и нейросетевые алгоритмы обработки данных, проведена алгоритмизация множественного регрессионного анализа с оптимизацией вектора запаздываний для значимых факторов. Принципиальная возможность применения анализа чувствительности для нахождения оптимального многомерного временного лага была подтверждена в ходе вычислительного эксперимента. Анализ чувствительности проводился на тестовых данных, полученных расчетом значений наборов функций нескольких переменных с известным запаздыванием по некоторым переменным. Анализ ошибок обучения, обобщения и прогнозирования на исходных и смещенных рядах позволил сделать вывод о существенном снижении ошибки обучения и ошибки прогнозирования на смещенных рядах при практически неизменной ошибке обобщения, что свидетельствует об эффективности предложенного алгоритма и отсутствии структурных эффектов в изменении качества прогноза.

Ключевые слова: математическое моделирование, нейронные сети, запаздывание, прогноз.

Полный текст статьи:
KryuchkovaSoavtori_4_18_1.pdf