Архив метки: генетический алгоритм

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТЕВОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ КОРПОРАТИВНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ОБЛАЧНЫХ, ТУМАННЫХ И ГРАНИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ


УДК 004.75
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.26.3.003

С.П. Воробьёв


В этой статье описывается постановка математической модели оптимизации структуры вычислительной сети распределенной корпоративной информационной системы на основе многоуровневой топологии. Многоуровневая топологическая структура позволяет представить структуру сети, которая включает детальное описание взаимосвязей между такими объектами сети, как активное оборудование, рабочие станции и серверы на различных уровнях модели, показать, как единое целое разнообразные аспекты управления передачей данных с поддержкой протоколов QоS, техническую и программную реализации, информационное пространство и менеджмент. В результате проектирование вычислительной сети корпоративной системы может быть выполнено как разработка единой сетевой инфраструктуры распределенных программно-аппаратных средств, которая включает взаимосвязанные и взаимодействующие между собой подсистемы, решающие функциональные задачи по управлению и планированию деятельностью предприятия в рамках единого подхода по достижению цели получения оптимальной архитектуры и отвечающих комплексу системных и функциональных требований по производительности, пропускной способности, надежности и др. Используется парадигма облачных, туманных и граничных вычислений, что позволяет строить современную сетевую инфраструктуру в рамках концепции промышленного IoT. Наиболее характерным примером использования данной парадигмы могут являться интеллектуальные сети электроснабжения, распределенные системы мониторинга транспортировки газа либо нефтепродуктов, распределенные системы промышленного предприятия. Для решения задачи предлагается использовать подход на основе модифицированного генетического алгоритма. Приводятся результаты экспериментов.

Ключевые слова: многоуровневая топологическая структура, распределенная корпоративная система, вычислительная сеть, облачные вычисления, туманные вычисления, граничные вычисления, генетический алгоритм.

Полный текст статьи:
Vorobyov_3_19_1.pdf

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТАЛЛО-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПОДХОДА

УДК 629.7.05

И.Я. Львович, А.П. Преображенский, О.Н. Чопоров, Е Ружицкий


В состав современных радиопередающих устройств могут входить антенны, сформированные как из металлических, так и диэлектрических компонентов — металлодиэлектрические антенны. Они являются достаточно компактными и могут размещаться на различных объектах техники. В работе проведено моделирование металлодиэлектрической антенны на основе комбинированного подхода. Приведена схема построения антенны в разных плоскостях. Рассмотрен процесс рассеяния плоской электромагнитной волны на антенне. Разработан комбинированный алгоритм, включающий метод интегрального уравнения, параллельный подход и генетический алгоритм. В работе интегральное уравнение применяется для того, чтобы определить неизвестные поверхностные электрические токи на поверхности антенны, оно решается на основе метода моментов. Для ускорения расчетов использовался параллельный алгоритм. Матрица импедансов представляется как блочная. Для каждого из блоков применяется свой параллельный поток. При учете влияния на рассеянное поле плоского диэлектрического волновода используется метод, связанный с обобщенной матрицей рассеяния. Для решения задачи многоальтернативной оптимизации, связанной с определением линейных размеров антенного устройства при заданной рабочей частотой антенны, используется генетический алгоритм. В результате получены размеры спроектированной антенны для заданных размеров входящих в ее состав компонентов.

Ключевые слова: антенна, интегральное уравнение, параллельные вычисления, оптимизация, генетический алгоритм.

Полный текст статьи:
LvovichSoavtors_4_18_1.pdf

ПРИМЕНЕНИЕ СЕТИ FUZZY ARTMAP В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОБНАРУЖЕНИЯ ВТОРЖЕНИЙ

УДК 004.032.26

И.Л. Каширина, К.А. Федутинов


В статье рассмотрены вопросы организации интеллектуальных систем обнаружения и диагностики вторжений. Исследования в области разработки инструментов обеспечения информационной безопасности показывают, что на сегодняшний день наиболее перспективные и гибкие решения базируются на методах машинного обучения, позволяющих предотвратить ущерб от вторжений, не замеченных стандартными средствами борьбы с компьютерными атаками. В предлагаемом подходе предлагается использовать последовательный обратный поиск с возвращением для отбора значимых признаков и нейронную сеть Fuzzy АRТMAP для обнаружения и диагностики атак. Сеть Fuzzy АRТMAP способна адаптироваться к динамике компьютерных атак и позволяет распознавать вторжения в информационные систему в режиме реального времени, при этом не нужно подгружать наборы данных пакетно. Это дает возможность автоматизировать анализ протоколов безопасности в непрерывном режиме. Широкие возможности использования сетей семейства ART в задачах обнаружения вторжений позволяют считать актуальным поиск подходов, позволяющих улучшить их эксплуатационные характеристики. В данной статье управляющие гиперпараметры для сети Fuzzy АRТMAP предлагается настраивать в автоматическом режиме с использованием генетического алгоритма. По результатам вычислительного эксперимента редуцированный набор признаков уменьшает время вычислений на 41%. Точность алгоритма классификации составила 100% и 99,89% для стадии обнаружения и стадии диагностики соответственно.

Ключевые слова: нейронная сеть, Fuzzy ARTMAP, генетический алгоритм, обнаружение вторжений, интеллектуальные системы защиты информации.

Полный текст статьи:
KashirinaFedutinov_3_18_1.pdf

ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПО ПОДСТАНЦИЯМ ГОРОДСКОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

УДК 519.6

А. П. Карпенко, И. А. Кузьмина


В работе рассматривается задача распределения новых потребителей электроэнергии по трансформаторным и распределительным подстанциям городской распределительной сети электроснабжения. Задача поставлена в виде дискретной оптимизационной задачи. В статье описаны три разработанных авторами алгоритмов решения поставленной задачи: эвристический алгоритм ограниченного перебора; алгоритм, реализующий методы генетического поиска; алгоритм, основанный на построении диаграмм Вороного. Эвристический алгоритм ограниченного перебора реализует концепцию «жадных» алгоритмов, где ка каждой итерации делается попытка присоединения к сети потребителя с наименьшими затратами на подключение. В алгоритме, реализующем концепцию генетического поиска, каждому потребителю в соответствие ставится один ген хромосомы, аллелью является номер подстанции, к которой будет произведено подключение. В алгоритме, основанном на построении диаграмм Вороного, на каждой итерации строятся диаграммы Вороного, определяющие для каждой подстанции (трансформаторной или распределительной) множество потребителей, для которых она является ближайшей. Сравнительный анализ разработанных алгоритмов выполнен с применением интерактивного программного комплекса ELNET. На основании проведенного анализа сделано заключение об эффективности и возможности применения всех разработанных алгоритмов для решения практически значимых задач.

Ключевые слова: городская распределительная сеть энергоснабжения, распределение потребителей, генетический алгоритм, эвристический алгоритм, диаграмма Вороного.

Полный текст статьи:
KarpenkoKuzmina_4_1_17.pdf

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

УДК 621.7.08

С. Г. Селиванов, О. А. Гаврилова, С. Н. Поезжалова, В. В. Никитин


В статье рассматриваются вопросы разработки новых технологических процессов, которые, как правило, разрабатывают в рамках инновационных проектов, которые включают в себя систему мероприятий, обеспечивающих в течение заданного периода времени создание, производство и реализацию нового вида продукции или технологии с целью получения прибыли или иного полезного эффекта. Рассматриваются понятия «проектный» и «перспективный технологический процесс», которые весьма близки друг другу, так как перспективная технология внедряется без указания способа или метода реализации нововведения, а проектная технология – с указанием метода внедрения посредством разработки и осуществления технологической части проектов нового строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения. Акцентируется внимание на новых технологических процессах, которые разработаны на основе применения высоких и критических технологий, и которые внедряются на производстве в рамках инновационных проектов, — их также можно называть проектными. В статье также рассмотрены методы моделирования и оптимизации, которые можно применять при разработке проектных технологических процессов в машиностроительной отрасли. В основе рассмотренных методов лежит применение средств искусственного интеллекта, таких как генетические и нейросетевые алгоритмы. Цель данной публикации определяется теоретическим обобщением методов оптимизации проектных технологических процессов и разработкой новых методов многокритериальной оптимизации вышеназванных технологических процессов, основанных на применении методов искусственного интеллекта. Практическая полезность разработок подтверждена проектами технического перевооружения и реконструкции машиностроительного производства.

Ключевые слова: проектный технологический процесс, модель-граф,рекуррентные сети, генетический алгоритм, ресурсосберегающий технологический процесс, критерии оптимизации, инновационная деятельность.

Полный текст статьи:
SelivanovSoavtori_4_1_17.pdf

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА С РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ СЕЛЕКЦИИ, ТИПАМИ КРОССОВЕРА И СТРАТЕГИЯМИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКОЛЕНИЙ ПРИ ПОИСКЕ ЭКСТРЕМУМОВ ФУНКЦИЙ

УДК 004.023

В.С. Мараев, Е.А. Беззубенко, Д.А. Черкашин, А.С. Михалев

В данной статье проводится анализ материалов по генетическим алгоритмам. Рассмотрены основные идеи и принципы, лежащие в основе работы генетических алгоритмов. Детально проанализированы базовые этапы работы классического генетического алгоритма. Выполнен обзор наиболее часто встречаемых методов селекции (рулеточный и турнирный), типов кроссовера (одноточечный и равномерный) и стратегий формирования поколений (классическая и элитарная).
На тестовых функциях проведено исследование генетического алгоритма с различными методами селекции, типами кроссовера и стратегиями формирования поколений для поиска глобального минимума. Для каждого вида алгоритма найдена оценка вероятности нахождения истинного решения. Полученные результаты экспериментов тщательно проанализированы. Выявлены достоинства и недостатки различных методов селекции, типов кроссовера, стратегий формирования поколений. Изложены рекомендации по целесообразности применения генетических алгоритмов в различных ситуациях. Определены возможные направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: генетический алгоритм, глобальный экстремум, популяция, поколение, селекция, кроссовер, функция Де Джонга, функция Розенброка, функция Растригина.

Полный текст статьи:
MaraevSoavtors _2_17_1.pdf

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА

УДК 621.396

А.А. Максимова, В.Н.Кострова, А.А.Андросов

Проведен анализ модели прогнозирования радиолокационных характеристик (РЛХ) идеально проводящей пирамиды в диапазоне частот, исходя из экспериментальных данных о том, каковы ее рассеивающие свойства. Для случая вертикально падающей плоской электромагнитной волны с использованием метода интегральных уравнений численным образом проведен расчет угловых зависимостей для эффективной поверхности (ЭПР) пирамиды, а также с привлечением генетического алгоритма осуществлено прогнозирование ЭПР указанного объекта в диапазоне частот.

Ключевые слова: связь, радиоволны, прогнозирование, оптимизация, генетический алгоритм, интегральные уравнения, объект сложной формы.

Полный текст статьи:
MaximovaKostrovaAndrosov_2_16_2.pdf