Архив рубрики: Выпуск №1(20)

УСТОЙЧИВОСТЬ РЕШЕНИЙ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УДК 519.676

Д.Е. Орлова


Под устойчивостью решений, принимаемых при обеспечении функционирования организационно-технических систем, понимается их способность сохранять свою актуальность в условиях действия различных мешающих факторов. Предлагаются методы и численные алгоритмы оценки устойчивости двух классов решений в таких системах. К первому классу относятся решения вертикального типа «руководитель-подчиненный», устойчивость которых трактуется по Нэшу. как решения, нарушение которых невыгодно самим нарушителям, будь то руководитель или подчиненные. Ко второму классу относятся решения горизонтального типа, принимаемые на уровне взаимодействия подчиненных, устойчивость которых трактуется по А.М. Ляпунову, когда оценка устойчивости исследуемого объекта сводится к вопросу о существовании стационарного нетривиального решения системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику этого объекта. Для обоих классов решений выявляются формальные условия обеспечения устойчивости и разрабатываются алгоритмы, позволяющие установить уровень устойчивости в типовых ситуациях. Алгоритмы реализованы в интегрированной среде TURBO PASCAL с применением процедур и функций VISUAL BAISIC, DELPHI и C++, ориентированной на создание приложений под управлением Windows 7. Численным экспериментом доказана их сходимость. Описанные в статье методы могут найти практическое применение как инструмент поддержки принятия решений при управлении сложными динамическими система организационно-технического типа.

Ключевые слова: организационно-техническая система, управленческое решение, устойчивость, система дифференциальных уравнений, алгоритм.

Полный текст статьи:
Orlova_1_2_18.pdf

СВЕДЕНИЕ ЗАДАЧИ ОТБОРА ИНФОРМАТИВНЫХ РЕГРЕССОРОВ ПРИ ОЦЕНИВАНИИ ЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ К ЗАДАЧЕ ЧАСТИЧНО-БУЛЕВОГО ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

УДК 519.862.6

М.П. Базилевский


Одной из главных проблем в регрессионном анализе является проблема выбора структурной спецификации регрессионной модели, т.е. выбора состава переменных и математической формы связи между ними. В случае линейной регрессионной модели такая задача сводится только лишь к отбору наиболее информативных регрессоров. Точное решение задачи отбора информативных регрессоров при оценивании линейной регрессии с помощью метода наименьших квадратов может быть получено либо алгоритмом полного перебора, либо посредством введения в рассмотрение булевых переменных и последующем решении весьма непростой вычислительной задачи частично-булевого квадратичного программирования. В данной статье задача отбора информативных регрессоров в линейной регрессии, оцениваемой с помощью метода наименьших квадратов, сведена к задаче частично-булевого линейного программирования, решение которой не вызывает никаких затруднений при использовании соответствующих пакетов программ. Новая постановка задачи предполагает для оценивания неизвестных параметров линейной регрессионной модели производить предварительное нормирование всех переменных с целью нахождения бета-коэффициентов стандартизованной регрессии. Бета-коэффициенты определяются по известной интеркорреляционной матрице и вектору корреляций между зависимой переменной и независимыми факторами. Для оценки адекватности линейной регрессии применяется коэффициент детерминации.

Ключевые слова: регрессионная модель, метод наименьших квадратов, отбор информативных регрессоров, задача частично-булевого линейного программирования, стандартизованная регрессия, коэффициент корреляции, критерий детерминации.

Полный текст статьи:
Bazilevskiy_1_1_18.pdf

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ПРОАКТИВНОГО МОНИТОРИНГА ИТ-СИСТЕМ

УДК 004.052.2

М.Г. Дубровин,И.Н. Глухих


Высокая стоимость ИТ-систем организаций и значительные потери от незапланированных простоев, вызванных сбоями в подобных системах, обуславливают актуальность поиска новых подходов к мониторингу. Наиболее совершенным является проактивный подход к мониторингу, который направлен не только на регулярную проверку состояния объектов мониторинга и реагирование на инциденты, но и на прогнозирование возможных аварийных ситуаций на ранней стадии. Данная статья направлена на исследование моделей и методов проактивного мониторинга ИТ-систем. Основная задача проактивного мониторинга сводится к задаче прогнозирования временных рядов с учетом внешних факторов. Для раскрытия исследуемого процесса рассмотрена классификация моделей прогнозирования временных рядов и произведен обзор современных работ, посвященных моделям и методам прогнозирования работоспособности различных компонентов ИТ-инфраструктуры. Проведенный анализ показал, что не существует обобщенной модели, позволяющей решать любую поставленную задачу прогнозирования состояния ИТ-систем. Процесс реализации модели и соответствующего метода должен базироваться на возможностях выбранных классов моделей и требованиях к решению задачи. В процессе обзора сформулирован ряд предложений, которые позволят повысить эффективность проактивного мониторинга и качество модели прогнозирования. Проведение комплексного мониторинга компонентов ИТ-системы позволяет проанализировать корневые причины, которые приводят к неработоспособному состоянию системы. Для корректного выявления пороговых значений работоспособного состояния объектов необходимо использовать «динамические пороги». Прогнозирование состояния объектов мониторинга на несколько шагов вперед является актуальным вопросом для распределенной ИТ-системы.

Ключевые слова: проактивный мониторинг, модель прогнозирования, ИТ-система.

Полный текст статьи:
DubrovinGluhih_1_1_18.pdf

МЕТОД АНАЛИЗА И ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ В ПОТОКЕ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

УДК 004.021

Е.С. Виноградова,Е.Н. Прошкина


В статье рассматривается вопрос организации и управления дорожным движением в черте города с использованием современных информационных технологий. Актуальность проводимого исследования обусловлена ежегодным ростом автотранспортного парка и, как следствие, повсеместным и каждодневным возникновением заторовых ситуаций на городских дорогах. Таким образом, данная статья направлена на поиск решения проблемы организации управления городским дорожным движением. Согласно поставленной задаче, производится обзор существующих локальных методов адаптивного управления дорожным движением. На основе проведенного анализа существующих методов адаптивного управления и выявленных характерных особенностей по использованию каждого предлагается новый метод анализа и обнаружения закономерностей в потоке движущихся объектов, разработанный с помощью комбинирования нескольких рассмотренных методов адаптивного управления: метода разъезда очереди и метода поиска разрыва. Данный метод разработан для внедрения в интеллектуальную адаптивную систему управления дорожным движением. Использование данного метода в системе управления дорожным движением оправдано как при высокой, так и при малой загруженности дорожной сети благодаря особенностям работы метода разъезда очереди и метода поиска разрыва. В связи с этим, применение данного метода направлено на снижение вероятности возникновения заторовых ситуаций на контролируемых дорожных участках, а также на повышение эффективности работы системы управления дорожным транспортом.

Ключевые слова: адаптивное управление, методы локального управления, метод поиска разрыва, метод разъезда очереди.

Полный текст статьи:
VinogradovaProshkina_1_1_18.pdf

МОДИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМА СКЕЛЕТИЗАЦИИ ЗОНГА-СУНЯ ДЛЯ ЗАДАЧИ РАСПОЗНАВАНИЯ РУКОПИСНЫХ СИМВОЛОВ

УДК 004.932.2

Мохаммед Заки Хассан М.Н.


Задача распознавания формы объектов, которые могут быть представлены в виде изображений, рассматривается во многих приложениях. Для векторизации изображений требуется применять алгоритмы утончения, результатом их работы является сокращение числа пикселей, которые нужно обработать, при том, что сохраняется информация о форме и топологии анализируемого изображения. В данной статье анализируются алгоритмы скелетизации — преобразования изображений символов в тонкие линии, которые оперируют или векторами границы, или пикселями. Отмечается, что все они строят линии толщиной не в один пиксель, хотя при этом даже может быть достигнут выигрыш в скорости вычислений. Это приводит к тому, что при построении графа скелета будут появляться лишние узлы. В большинстве методов утончения сохраняется связность. Автором предложен алгоритм, улучшающий алгоритм Зонга-Суня, который при построении графа изображения не приводит к тому, что появляются лишние точки ветвления. В отличие от предложенного алгоритма, шаблонный метод и алгоритм Зонга-Суня не дают линию толщиной в один пиксель.

Ключевые слова: скелетизация, распознавание рукописных символов, алгоритм Зонга-Суня, шаблонный метод.

Полный текст статьи:
Mohammed_1_1_18.pdf

БЕЗЭТАЛОННЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БОРТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В КОНСТРУКТИВЕ КОНЦЕПЦИИ IMA

УДК 658.5:681:3

С.А. Панычев


Одной из первоочередных задач авиакосмического приборостроения является совершенствование бортовой вычислительной системы в соответствии с концепцией интеграции бортовой аппаратуры IMA. Традиционно отказоустойчивость бортовой вычислительной системы обеспечивается комплексом аппаратно-программных методов обнаружения, локализации и замещения отказавшего элемента одним из способов резервирования. Такой подход предполагает введение в систему аппаратной, временной, информационной или программной избыточности. С целью минимизации аппаратной и информационной избыточности системы диагностики и контроля в статье предложен безэталонный способ контроля работоспособности мультипроцессорного суперкомпьютера крейта. Разработанный алгоритм функционирования автомата контроля обеспечивает самодиагностику и отказоустойчивость бортовой вычислительной системы путем ее мажоритарно-динамической реконфигурации. Интервалы между сеансами контроля определяются теоретически прогнозируемым временем безотказного функционирования бортовой вычислительной системы. Процедура контроля, диагностики и восстановления работоспособности системы состоит из четырех этапов: контроль работоспособного состояния системы; определение характера ошибки, обнаруженной на первом цикле; локализация отказавшего процессора; восстановление системы с помощью адаптивного алгоритма перераспределения задач отказавшего элемента между работоспособными процессорами. Практическая значимость предложенного варианта безэталонного контроля реконфигурируемой бортовой вычислительной системы состоит в повышении живучести авионики в тяжелых условиях эксплуатации, характеризующихся комплексом климатических, механических, электромагнитных, радиационных воздействий при жестких ограничениях по массогабаритным параметрам и энергопотреблению.

Ключевые слова: IMA, крейт, бортовая вычислительная система, автоматический контроль, мажоритарно-динамический метод, самодиагностика, реконфигурируемая система, диагностическая задача, бортовое оборудование, живучесть.

Полный текст статьи:
Panichev_1_1_18.pdf

ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУРСОВ ПРОГРАММЫ ORACLE ACADEMY

УДК 37.01

В.М. Гриняк, И.Л. Артемьева, А.В. Шуленина


Работа посвящена проблеме внедрения в учебный процесс ИТ направлений подготовки учебных курсов, создаваемых компаниями-вендорами в рамках программ академического партнёрства с учебными заведениями. Описывается многолетний опыт работы авторов в рамках программы ORACLE Academy. В настоящее время программа включает в себя семь основных полноценных учебных курсов по программированию на языке Java и базам данных, размещённых на платформе iLearning. Кроме того, имеется несколько дополнительных курсов, доступных в режиме самообучения. Авторы предлагают схему использования этих курсов в учебном процессе, которая хорошо зарекомендовала себя в течение ряда лет в Дальневосточном федеральном университете и во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса, в том числе в магистратуре. Статья завершается оценкой актуальности, содержательности и качества этих учебных курсов, перспектив работы российских вузов с точки зрения членства в программе, даются рекомендации по организации учебно-методической работы коллектива, занимающегося развитием программы ORACLE Academy в университете. Делается вывод о том, что обращение к учебным курсам вендоров и гармоничное встраивание их в учебные планы способно существенно повысить привлекательность образовательных программ, усилить их конкурентные преимущества на рынке образовательных услуг, в том числе международном.

Ключевые слова: информационные технологии, учебный процесс, университет, студенты, Java, базы данных, Oracle Academy.

Полный текст статьи:
GrinyakSoavtori _1_1_18.pdf

УПРОЩЕНИЯ ГИПЕР-ГАММА-РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ АППРОКСИМАЦИИ НАГРУЗКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА

УДК 004.942

С. В. Гаевой, В. М. А. Ахмед, С. А. Фоменков


В данной статье рассматриваются вычислительные кластеры (ВК), которые используются для выполнения входящих заданий. В нашем университете есть такой ВК, и нам необходимо предсказать его характеристики обслуживания при выполнении рабочих нагрузок. Важным методом анализа нагрузок является имитационное моделирование их выполнения с использованием моделей входящей нагрузки (МВН) для получения характеристик обслуживания. Мы ранее уже предложили несколько МВН, но все эти МВН используют аппроксимацию непрерывной случайной величины. Такая аппроксимация может быть выполнена как методом моментов (ММ), так и методом наибольшего (максимального) правдоподобия (МНП). Последний дает более точные результаты, но и требует больше машинного времени для определения. Наилучшими распределениями для аппроксимации являются гиперэкспоненциальное и гипер-гамма- распределения. Это было эмпирически доказано и в наших, и сторонних работах. Мы уже предложили упрощение, которое уменьшает время расчета аппроксимации гиперэкспоненциального распределения, используя ММ вместо МНП. В данной работе предлагается упрощенный метод аппроксимации гипер-гамма-распределения. Допущение уменьшает количество аппроксимированных параметров распределения, а затем использует ММ или МНП. Выбрано гипер-гамма-распределение, так как оно дает лучший результат среди всех используемых распределений, включая гиперэкспоненциальное. Тем не менее предложенный метод использует наше раннее предложенное упрощение для гиперэкспоненциального распределения. Чтобы проверить качество полученных результатов, мы используем моделирование приближения и сравниваем результаты с исходной рабочей нагрузкой (из лога работы кластера). Показаны характеристики предложенных методов. Обоснована необходимость выбора подходящего метода аппроксимации.

Ключевые слова: метод моментов, метод максимального (наибольшего) правдоподобия, нагрузки вычислительных систем, немасштабируемые задачи, имитационное моделирование, стохастическая аппроксимация, гипер-гамма-распределение.

Полный текст статьи:
GaevoyAhmedFomenkov_1_1_18.pdf

ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ТЕНЗОРНЫХ УРАВНЕНИЙ КРОНА ДЛЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

УДК 519.676

Д.Е. Орлова


Рассматривается численный метод решения тензорных уравнений Крона для двухуровневой иерархической системы при наличии релевантных связей взаимного влияния между ее компонентами. Идея метода заключается в том, что детальный учет связей взаимовлияния, собственно и обусловливающих трудности решения данных уравнений, подменяется типовыми алгоритмами оптимизации координационного типа. Выбор типа алгоритма предваряется количественной оценкой степени рассогласованности параметров компонентов, основанной на идеях системной теории конфликта. Показано, что все многообразие рассогласований можно свести к трем типовым вариантам: существенному рассогласованию, практическому отсутствию локальных рассогласований и незначительному рассогласованию по второстепенным вопросам. В первом варианте для нормального функционирования системы требуется, чтобы в ней доминировали системные интересы. Во втором варианте решение проблем может быть отдано на уровень компонентов системы. В третьем варианте устранить рассогласования можно на основе паритета системных и локальных интересов. Описываются соответствующие этим вариантам алгоритмы оптимизации: при доминировании системных интересов, при доминировании локальных интересов и при паритете интересов. Метод реализован в виде программного комплекса на базе систем программирования Visual Basic, С++ и Delphi. Численным экспериментом доказана сходимость алгоритмов оптимизации. Метод может найти практическое применение как инструмент поддержки принятия решений при управлении сложными динамическими система иерархического типа.

Ключевые слова: тензорные уравнения Крона, численный метод, оптимизация, рассогласование, программный комплекс, алгоритм, сходимость.

Полный текст статьи:
Orlova_1_1_18.pdf

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ СО СТРУКТУРНОВАРИАТИВНОЙ ФОРМОЙ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

УДК 681.3

Б.Н. Тишуков


В статье рассматриваются характерные особенности объектов со структурновариативной формой управления. Определяются свойства объектов рассматриваемого типа. Проводится анализ особенностей процесса управления такими объектами, на основе результатов которого выделяются проблемы, возникающие при их функционировании. Исследуются методы повышения эффективности их использования на основе результатов оптимизационного моделирования. Описывается процедура формирования оптимизационной модели объекта со структурновариативной формой управления для поставленной задачи, а также обобщенная схема поиска ее решения. Обобщенную схему можно представить в следующем виде: формирование параметров оптимизационной модели объекта; определение степени значимости критериев оптимальности; формализованное представление оптимизационной модели решаемой задачи; выбор численных методов и алгоритмов для поиска оптимального решения; проверка полученного(ых) в ходе решения значения(й) на оптимальность. На основе предложенной обобщенной схемы и свойств исследуемого типа объектов осуществляется разработка адаптивных алгоритмов численной оптимизации для повышения эффективности функционирования рассматриваемого класса объектов. Отличительной особенностью предлагаемого алгоритма является необходимость решения поставленной задачи в два этапа: сначала рассматривается статический, а затем динамический режимы функционирования объектов со структурновариативным управлением.

Ключевые слова: объект со структурновариативным управлением, оптимизационное моделирование, повышение эффективности, алгоритмизация.

Полный текст статьи:
Tishukov_1_1_18.pdf