Архив рубрики: 2019 год

ФОРМИРОВАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ГРАФИКА ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В ЭЛЕКТРОННОЙ СРЕДЕ
В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОГО ВРЕМЕНИ ОБУЧЕНИЯ


УДК 004.85
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.023

М.А. Аникьева


В работе представлена методика персонализации в электронной образовательной среде графика изучения учебных материалов в рамках учебной дисциплины. Для решения поставленной задачи рассмотрены подходы к персонализации обучения, используемые в электронном обучении. Центральным аспектом исследования являлась возможность эффективно использовать выделенное для обучения время, что особенно актуально при обучении в вузе, по общему учебному плану. Были выявлены факторы, обуславливающие необходимость построения индивидуального графика обучения. К ним можно отнести различную начальную подготовленность обучающегося, личностные качества, разные подходы обучающихся к организации своей работы. Была отмечена взаимосвязь названных факторов со скоростью работы обучающегося и разработана функциональная схема процесса адаптивного управления учебной деятельностью обучающегося. Предлагаемая методика предполагает динамически изменять требования к уровню освоения учебного материала, в зависимости от текущих достижений обучающегося. Изучение учебного материала даже на уровне ниже запланированного, даст обучающемуся целостное представление об изучаемой предметной области. Анализ результатов практического применения методики в электронном образовательном курсе на платформе Moodle показывает, что обучающиеся за отведенное время на обучение в целом осваивают всю программу по учебной дисциплине.

Ключевые слова: электронное обучение, электронная образовательная система, персонализация обучения, индивидуальный график, уровень освоения учебного материала, учебная дисциплина, деятельность обучающегося, темп работы обучающегося.

Полный текст статьи:
Anikieva_4_19_1.pdf

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ СКРЫТНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В СИСТЕМАХ РАДИООХРАНЫ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ СКРЫТНОСТИ ДЛЯ НИХ


УДК 004.94
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.022

А.А. Гавришев


Для контроля больших территорий в настоящее время используются системы радиоохраны (беспроводные системы безопасности), обеспечивающие сбор информации с распределенных по территории объекта датчиков с радиоизвещением. При попадании в зону действия датчика человека или постороннего предмета датчик фиксирует факт возникновения внештатной ситуации и посылает по радиоканалу на пульт управления системой сигнал тревоги. Вместе с тем из литературы известно, что системы радиоохраны сами подвержены воздействию деструктивных факторов, направленных на нарушение их работоспособности. В данной работе автором на основе ранее предложенной математической модели и обобщения известной литературы разработана математическая модель процесса обеспечения скрытного информационного обмена в системах радиоохраны, учитывающая в своем составе деструктивные воздействия (например, навязывание ложных данных или подавление помехами) на передаваемые сигналы в канале связи. Так же разработан вычислительный метод оценки скрытности информационного обмена в системах радиоохраны на основе нечеткой логики, применение которого в условиях слабоструктурированности и трудноформализуемости исходных данных, а также в условиях комплекса деструктивных воздействий, потенциально может помочь более адекватно оценить скрытность систем радиоохраны. Полученные результаты возможно использовать для исследования скрытности известных и перспективных систем радиоохраны. Так же полученные результаты возможно использовать для повышения скрытности известных и перспективных систем радиоохраны.

Ключевые слова: математическая модель, вычислительный метод, скрытность, радиоканал, системы радиоохраны.

Полный текст статьи:
Gavrishev_4_19_1.pdf

АРХИТЕКТУРА ОБЛАЧНОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТЕНТА
В КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ


УДК 004.75
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.027

Д.К. Левоневский


Доставка контента потребителю – одна из важных задач информационных систем. Для эффективной доставки контента необходимо выполнение ряда условий, связанных с надёжностью, управляемостью, согласованностью процессов доставки. Возможность обеспечения этих условий зависит от концепции и архитектуры системы распределения контента. В данной статье рассматривается подход к построению облачной системы распределения мультимедийного контента в киберфизическом окружении. Проанализированы процессы доставки контента в киберфизических системах и сценарии взаимодействия этих систем с пользователями. Отмечено, что процессы доставки контента при интерактивном человеко-машинном взаимодействии с использованием многомодальных интерфейсов исследованы недостаточно. Поэтому предложена общая концепция системы, учитывающая использование многомодальных интерфейсов, детализированы роли участников процесса распределения контента, их типовые действия определены с помощью диаграмм прецедентов. Построены диаграммы классов, описывающие структуру модулей управления и трансляции контента. Предложена архитектура системы на основе общей шины данных. Рассмотрены преимущества данной архитектуры, связанные с надёжностью, оперативностью выявления сбоев, управляемостью, простотой подключения сторонних источников и получателей данных. Рассмотрен пример реализации сервиса корпоративного телевидения на основе предложенной архитектуры, определены компоненты этого сервиса и порядок их взаимодействия.

Ключевые слова: мультимедиа, человеко-машинное взаимодействие, распределённые системы, системы доставки контента, киберфизические системы, шина данных.

Полный текст статьи:
Levonevskiy_4_19_1.pdf

АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ КОРПОРАТИВНОГО ИНФОРМИРОВАНИЯ В РАМКАХ КИБЕРФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ


УДК 004.75, 004.58
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.026

И.В. Ватаманюк, Р.Н. Яковлев


В статье рассмотрена архитектура системы корпоративного информирования, которая обеспечивает информационную поддержку сотрудников организации и является частью киберфизической системы предприятия. В задачи, выполняемые данной системой, входит отображение информационных материалов на мобильные пользовательские устройства и стационарные экраны; управление информационным контентом и процессами его предоставления; приоритезация информации на персонифицированной основе. Предлагаемая система корпоративного информирования ориентирована на отображение цифрового контента и объединяет в себе следующие компоненты: серверный компонент – основной функциональный модуль, размещенный на сервере приложений киберфизической системы организации, включающий в себя в том числе и программные модули для взаимодействия с хранилищами, а также программные компоненты, интегрированные с ПО стационарных экранов. Рассмотрены сценарии взаимодействия стационарных экранов и серверного компонента подсистемы корпоративного информирования для реализации управления расписаниями, событиями, а также загруженным в систему контентом. Предложена алгоритмическая модель динамического формирования и приоритезации пользовательских уведомлений на основе тематических классификационных групп, уровня доступа пользователей, перечня актуальных событий и сроков их актуальности. Предлагаемая система корпоративного информирования использует стандартные сетевые технологии и не привязана к конкретным программно-аппаратным платформам. Она соответствует критериям расширяемости и переносимости и пригодна для интеграции в качестве компонента киберфизической системы организации.

Ключевые слова: киберфизическая система, информационная система, сервис-ориентированная архитектура, архитектура предприятия, алгоритмическая модель, приоритезация уведомлений, персонификация сервисов.

Полный текст статьи:
VatamanukSoavtori_4_19_1.pdf

РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ СЕНСОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ


УДК 004.42
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.025

А.В. Денисов


В данной работе предложено решение актуальной научно-технической задачи сокращения временных ресурсов на проектирование сетей беспроводной передачи данных на основе программных средств расчета расположения гетерогенных сенсорных элементов и мобильных роботизированных устройств, имеющей существенное значение для развития цифровых технологий в области сельского хозяйства. Разработана рекомендательная программная система AgroWiNet для организации беспроводного информационного взаимодействия в сенсорной сети с применением дополнительных радиомодулей, учитывающая при работе заданные требования по скорости передачи данных между узлами сети и обеспечивающая развертывание сети гетерогенных сенсорных элементов и мобильных роботизированных устройств на обслуживаемой территории. Сформулированы рекомендации по применению разработанной программной системы в сельскохозяйственных робототехнических системах, специализирующихся на аграрных задачах открытого грунта. На сегодняшний день сети ретрансляторов проектируются вручную, а иногда устанавливаются без предварительного расчета, что влечет за собой как излишние трудозатраты на проектирование, так и неоптимальные, с точки зрения энергоэффективности, решения. Разработанное программное обеспечение рекомендательной системы позволяет сократить проектирование таких сетей до нескольких часов и предлагает оптимальное расположение меньшего количества ретрансляторов, а также отличается масштабируемостью и энергоэффективностью.

Ключевые слова: сенсорные сети, алгоритмы определения координат, ретрансляторы, роботизированные устройства, картографирование, распределенные системы.

Полный текст статьи:
Denisov_4_19_1.pdf

РАЗРАБОТКА МЕТОДА САМОАДАПТАЦИИ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ


УДК 004.4
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.021

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


В статье рассмотрены вопросы разработки метода самоадаптации прикладных программных систем на основе технологии машинного обучения. Рассмотрены различия между Model-Based и Model-Free подходами в обучении с подкреплением, обоснован выбор Model-Based подхода для создания метода самоадаптации программного обеспечения. Рассмотрено определение расширенного марковского процесса принятия решений, учитывающего роль ситуации в ходе самоадаптации программы. Предложена математическая модель пространства состояний программной системы, основанная на гиперграфовой формализации модели характеристик. На основе расширенного определения марковского процесса принятия решений, предложенной модели пространства состояний системы и концепции Model-Based подхода к машинному обучению с подкреплением разработан новый метод самоадаптации программного обеспечения, учитывающий влияние действий, производимых системой, на состояние окружающей среды. Приведен практический пример использования метода.

Ключевые слова: самоадаптивные программные системы, машинное обучение, обучение с подкреплением, искусственный интеллект.

Полный текст статьи:
BershadskySoavtors_4_19_1.pdf

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ МНОГОВАРИАНТНОГО СИНТЕЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АРХИТЕКТУРЫ РАЗВИВАЮЩИХСЯ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ


УДК 004.7
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.020

А.А.Рындин, Н.А.Рындин, С.В. Сапегин


В статье рассматриваются модели и алгоритмы синтеза проектных решений в процессе разработки развивающихся программных систем, базирующиеся на подходе многовариантной интеграции. Проблеме эволюции программного обеспечения, как и проблеме проектирования и контроля эволюционной траектории программных систем в настоящее время уделяется большое внимание. Различают различные виды систем, имеющих разные характер и продолжительность эволюционного цикла, однако общей задачей является рациональное проектирование жизненного цикла ПО, включая стадию его разработки. Представив проектируемое ПО, как динамическую развивающуюся систему, мы можем выразить процесс построения программного комплекса в виде маршрута проектирования, состоящего из последовательности задач многокритериального выбора, причем результат каждого выбора влияет на траекторию последующего развития системы. Разделяя компоненты ИС на организационные решения, информационную инфраструктуру и пользовательские сервисы, и применяя методы многовариантной интеграции, мы можем в численном виде решить задачу рационального выбора вариантов на каждом из этапов принятия решений в процессе развития ПО и, таким образом, осуществлять разработку программных средств и компонентов в условиях современной инновационной экономики.

Ключевые слова: многовариантный синтез проектных решений, программная архитектура, развивающиеся программные системы.

Полный текст статьи:
RyndinSoavtors_4_19_1.pdf

РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ РЕПОЗИТОРИЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ МУЛЬТИМОДАЛЬНЫХ ДАННЫХ


УДК 004.6
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.019

О.А. Белякова, П.Н. Махнин, С.В. Сапегин


В статье рассматриваются основные особенности проектирования и разработки платформенного решения для организации исследовательской работы, основанной на мультимодальных данных. В условиях кратного увеличения исследовательских данных, собираемых в экспериментах из различных источников, а также повышения интереса к проведению междисциплинарных исследований в последние годы стало актуальным развитие средств, осуществляющих сбор, хранение и обработку мультимодальных данных. При этом, в качестве изначального источника данных рассматривается коммуникативный процесс, включающий в себя аудио-, видео-, семантическую модальность, а также модальности, получаемые от различных датчиков. На основе проведенного исследования в статье сформулированы требования к репозиторию, а также предложена модель его архитектуры. Рассмотрены особенности цифрового представления мультимодальных данных в виде линейной комбинации модальностей, представлен подход к реализации и развитию репозитория, базирующийся на принципах микросервисной архитектуры. Реализуемая платформа предназначена для управления и совместной обработки данных в междисциплинарных коллективных исследованиях, в том числе с использованием удаленных рабочих мест. Построение архитектуры осуществлено с использования парадигмы реактивного взаимодействия компонентов системы, а также принципов асинхронного доступа.

Ключевые слова: мультимодальные данные, репозиторий, организация исследовательской работы, распределенная платформа, междисциплинарные исследования.

Полный текст статьи:
BelyakovaSoavtors_4_19_1.pdf

ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В ЗАДАЧАХ УПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИМ АЛГОРИТМОМ


УДК 519.876.2
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.016

Д.А. Петросов, Р.А. Ващенко, А.А. Степовой, Н.В. Петросова, А.Н. Зеленина


В современных интеллектуальных системах поддержки принятия решений по-прежнему сохраняется проблема, связанная с повышения быстродействия в задачах структурно-параметрического синтеза больших дискретных систем с заданным поведением на основе генетических алгоритмов. В настоящее время существует два основных направления исследований, которые рассчитаны на математическое или аппаратное повышение быстродействия. Одним из способов аппаратного повышение быстродействия является применение параллельных вычислений, к которым относится технология GPGPU (General-purpose computing on graphics processing units). В данной работе рассматривается возможность повышения быстродействия интеллектуальных систем с использованием математического инструмента искусственных нейронных сетей за счет введения модуля управления генетическим алгоритмом непосредственно при выполнении синтеза решений. Управление процессом структурно-параметрического синтеза достигается путем прогноза и оценки состояния генетического алгоритма (сходимости, затухания, нахождения популяции в локальных экстремумах) с применением искусственных нейронных сетей. Это позволяет изменять параметры работы операторов непосредственно в процессе синтеза решений, изменяя их разрушающую способность относительно бинарной строки, что приводит к изменению траектории движения популяции в пространстве решений, и как следствие, должно способствовать повышению быстродействия интеллектуальных систем поддержки принятия решений.

Ключевые слова: генетический алгоритм, интеллектуальные информационные системы, искусственные нейронные сети, системный анализ.

Полный текст статьи:
PetrosovSoavtori_4_19_1.pdf

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА АКАДЕМИЧЕСКОЙ МОБИЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ


УДК 004.8
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.017

Н.И. Юсупова, О.Н. Сметанина, А.В. Климова, А.И. Агадуллина


В статье рассмотрены и проанализированы процессы академической мобильности, показаны особенности каждого вида мобильности, выделены источники данных. Выявлены основные проблемы, возникающие при формировании образовательного маршрута, связанные с обработкой больших объемов информации. Обоснована необходимость автоматизации информационного сопровождения академической мобильности для обеспечения эффективной реализации индивидуального образовательного маршрута, на основе статистических данных. Обзор современного состояния проблемы показал, что в области управления образовательным маршрутом и академической мобильностью недостаточно раскрыты вопросы использования информационной поддержки. Авторами выделен процесс планирования образовательного маршрута в рамках академической мобильности, как наиболее трудоемкий, требующий привлечения знаний экспертов для принятия решений. Предложена организация информационной поддержки путем разработки моделей представления знаний (деревьев решений), основанных на применении продукционных правил вывода для анализа возможных решений при формировании образовательного маршрута. В основу «дерева решений» положены результаты анализа процедуры принятия решений в учебном процессе в рамках каждого вида академической мобильности. Разработанные правила позволяют реализовать в базе знаний опыт и знания экспертов при принятии решений, связанных с академической мобильностью. Разработанная авторами система внедрена в учебный процесс и используется сотрудниками деканата.

Ключевые слова: поддержка принятия решений, образовательный маршрут, академическая мобильность, деревья решений, модели представления знаний, продукционные правила.

Полный текст статьи:
YusupovaSoavtors_4_19_1.pdf