Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 7.
-
АЛГОРИТМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЙ
Л. К. Бабенко, А. С. Шумилин , Д. М. Алексеев2021-01-19Аннотация ▼Цели исследования состоят в разработке и оценке эффективности структуры облачной
платформы хранения, обработки и систематизации медицинских данных, определении метода
защиты, в частности, обеспечения конфиденциальности при передаче и хранении результатов
обследований. Для достижения поставленной цели решаются задачи анализа существующих
моделей информационных процессов и структур в предметной области, особенности средств
накопления и обработки медицинских данных, хранящихся в электронных информационных сис-
темах учёта пациентов, разрабатывается архитектура облачной платформы распределенного
хранения данных и алгоритм обеспечения безопасности медицинских данных, хранимых в облач-
ной платформе в электронном виде в форме исходных физиологических сигналов (ЭЭГ, ЭКГ,
ЭМГ, ЭОГ и т.д.), регистрируемых при проведении обследований пациентов; создается интегри-
руемая облачная платформа распределенного хранения, анализа и систематизации медицинских
данных и система обеспечения безопасности с использованием разработанного метода защиты;
анализируется эффективность предложенного алгоритма защиты конфиденциальной медицин-
ской информации в условиях интеграции в разработанную облачную платформу. Предлагаемый
способ защиты медицинской информационной системы подразумевает использование исходного
файла формата DICOM и впоследствии преобразованного изображения в формате PNG, кото-
рое подвергается алгоритму шифрования пикселей. Для шифрования изображения применяется
алгоритм на основе теории хаоса. Возможности систем хаоса позволяют значительно повы-
сить производительность. Иерархичное разделение потоков данных на уровни и стандартиза-
ция протоколов передачи данных, а также форматов их хранения позволяют сформировать
универсальную, гибкую и надежную медицинскую информационную систему. Предлагаемая ар-
хитектура имеет возможность интеграции в существующие медицинские системы. В ходе
работы установлено, что рассматриваемый метод защиты является эффективным способом
обеспечения конфиденциальности данных медицинской системы -
АЛГОРИТМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ ОБЛАЧНОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Л.К. Бабенко , А.С. Шумилин , Д.М. Алексеев2021-12-24Аннотация ▼Целью работы является разработка и реализация архитектуры облачной системы
хранения, систематизации и обработки результатов обследований (на примере ЭЭГ) и
алгоритма обеспечения защиты конфиденциальных данных на основе полностью гомо-
морфной криптосистемы. Объектом исследования являются технологии хранения, переда-
чи, обработки и защиты конфиденциальной информации в распределенных медицинских
информационных системах. Разработана архитектура облачной платформы распределен-
ного хранения, обработки, систематизации и защиты конфиденциальных данных (резуль-
татов медицинских обследований), позволяющая взаимодействовать с различными меди-
цинскими информационными системами и аппаратными средствами диагностики с целью
формирования больших данных. Разработан алгоритм обеспечения безопасности медицин-
ских данных, хранимых в облачной платформе в электронном виде, регистрируемых при
проведении обследований пациентов с целью расчета среднего значения для каждого из
ритмов мозговой активности (по результатам серии обследований за длительный период
времени) с использованием алгоритма полностью гомоморфного шифрования. На основе
результатов тестирования (анализ времени выполнения таких операций, как: шифрование,
дешифрование, сложение, умножение, отношение сигнал шум зашифрованного текста к
открытому тексту) из двух потенциальных претендентов на использование в качестве
алгоритмов полностью гомоморфного шифрования (схемы BFV и CKKS) выбран опти-
мальный алгоритм. В результате показано, что схема полностью гомоморфного шифро-
вания CKKS наиболее эффективна, особенно в условиях критичности требований к высо-
кому уровню безопасности конфиденциальных данных, чем обусловлен выбор данной схемы
для реализации предложенного в настоящей работе алгоритма. -
МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРИ ВЫСОКОЙ УТИЛИЗАЦИИ РЕСУРСОВ ПЛИС
К.Н. Алексеев , Д.А. Сорокин , А.Л. Леонтьев2022-11-01Аннотация ▼Рассмотрена проблема достижения высокой реальной производительности реконфи-
гурируемых вычислительных систем при решении вычислительно трудоёмких задач различ-
ных предметных областей. Величину реальной производительности реконфигурируемых сис-
тем определяют параметры выполняемых на них программ, основной компонентой которых
являются вычислительные структуры обработки данных, реализованные в виде конфигура-
ционных файлов ПЛИС. При этом одним из ключевых параметров любой вычислительной
структуры является тактовая частота ее работы, которая непосредственно влияет на её
производительность. Однако достижение высоких тактовых частот сопряжено с рядом
проблем, которые современные средства САПР не решают. Причина кроется в неоптималь-
ном топологическом размещении функциональных узлов вычислительной структуры на поле
примитивов ПЛИС, особенно при высокой утилизации ресурсов. Это приводит к повышенной
нагрузке на коммутационную матрицу ПЛИС и, как следствие, связи между примитивами
ПЛИС, имеющими функциональную зависимость, оказываются значительно длиннее, чем
это допустимо. Кроме того, излишняя длина связей наблюдается при трассировке соедине-
ний между примитивами, которые расположены на разных кремниевых кристаллах ПЛИС
или же физически разделены встроенными периферийными устройствами. В настоящей
статье описывается методика, которая позволяет рационализировать размещение элемен-
тов вычислительной структуры на поле примитивов ПЛИС, минимизировать длину трасс
между примитивами, а также минимизировать число трасс между физически разделенны-
ми топологическими областями ПЛИС. Работоспособность предложенной методики пока-
зана на примере решения тестовой задачи «КИХ-фильтр» на реконфигурируемом компьюте-
ре «Терциус». Проиллюстрированы основные проблемы при достижении целевой тактовой
частоты и описан способ их преодоления. Применение методики позволило увеличить так-
товую частоту и тем самым поднять производительность «Терциус» на 25% без перера-
ботки функциональной схемы вычислительной структуры задачи. Текущие исследованияэффективности предложенной методики позволяют утверждать, что автоматизирован-
ные средства создания топологических ограничений на её основе позволят существенно со-
кратить время разработки программ с требуемыми характеристиками для реконфигури-
руемых вычислительных систем. -
РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
А.М. Маевский , И.А. Печайко , М. А. Алексеев , Н. М. Буров2025-04-27Аннотация ▼Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным
5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком-
плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса
(МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше-
ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса
(ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора
и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание
резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах
Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо-
димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре-
мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо-
бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации
подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо-
димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо-
родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе.
Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более
1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов,
объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле-
водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически
важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные
решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана
архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней-
ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС
позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне-
нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта-
ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты,
подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных
решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен-
тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК. -
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ СОРТИРУЮЩИХ СЕТЕЙ К НЕЧЕТНО-ЧЕТНОЙ СЕТИ БАТЧЕРА
И.И. Левин , К. Н. Алексеев , А.А. Гуленок2024-10-08Аннотация ▼Все алгоритмы сортировки являются информационно-эквивалентными, поэтому выбор наи-
более эффективного алгоритма обычно зависит от скорости его работы и от количества ис-
пользуемой памяти. При параллельной, аппаратной реализации на эффективность алгоритмов
сортировки также влияют: степень утилизации аппаратных ресурсов; латентность результи-
рующей вычислительной структуры; количество и разрядность сортируемых элементов. Задача
сортировки или упорядочивания данных не формализована в виде математических преобразова-
ний, поэтому каждый из известных алгоритмов ее решения принято рассматривать как атомар-
ную, независимую единицу. Переход от одного алгоритма решения задачи к другому возможен при
описании задачи в виде информационного графа, вершины которого отражают элементарные
выполняемые операции, а дуги – информационные зависимости между ними. Имея набор элемен-
тарных преобразований, можно влиять на функциональную регулярность связей информационного
графа, латентность вычислительной структуры, коэффициент параллелизма и т.д. К преимуще-
ствам работы с информационным графом задачи также можно отнести сравнительную про-
стоту используемого понятийного аппарата. Информационный граф задачи сортировки «пузырь-
ком» представляет собой простейшую сортирующую сеть, построенную по принципу объедине-
ния ступеней «голова-хвост». В данной работе показана и обоснована функциональная избыточ-
ность подобных сортирующих сетей; приведены способы оптимизации числа операций и измене-
ния порядка их следования. Основным результатом работы является методика преобразования
сортирующих сетей в нечетно-четную сеть слияния Батчера. Разработана программа, автома-
тически выполняющая преобразование сортирующих сетей и позволяющая подстраивать тополо-
гию информационного графа под наиболее эффективный вид в зависимости от результирующей
степени параллелизма вычислительной структуры. Обобщая полученные результаты, можно
отметить, что автоматизированное приведение известных алгоритмов к «быстрым» может
обеспечить получение оптимальной параллельно-конвейерной программы при заданных ограниче-
ниях, что позволит значительно ускорить процесс их разработки. -
РЕАЛИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РАЗДЕЛИМОГО ДВУМЕРНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА НА ПЛИС
К.О. Север , К.Н. Алексеев , И.И. Турулин2024-08-12Аннотация ▼В современных системах видеонаблюдения, в которых широко распространено использо-
вание технологии компьютерного зрения, наиболее важной информацией на изображении явля-
ются данные о контурах объектов и выделение мелких деталей. К системам предъявляются
жесткие требования, такие как: высокая скорость обработки информации с большого количе-
ства камер одновременно, работа в условиях плохого освещения объекта и под воздействием
внешних шумов (электромагнитных полей, коротких помех от высоковольтных линий передач).
Поэтому совершенствование методов обработки изображения с применением устройств рас-
параллеливания вычислений и построения многопоточной системы является актуальной зада-
чей. В данной работе для обработки изображения на ПЛИС разработан и смоделирован анизо-
тропный фильтр высоких частот 3x3. Описан алгоритм его построения в виде разделимого
векторного представления. Дано подробное описание о разработке эффективного разделимого
двумерного цифрового фильтра для повышения резкости и выделение границ объектов
RGB-изображений. Фильтр основан на синтезе предложенного анизотропного фильтра высо-
ких частот 3x3 и градиентного фильтра Собеля. Спроектирована соответствующая струк-
турная схема фильтра. По результатам обработки искаженного изображения можно сделать
вывод о том, что разработанный фильтр обладает свойством более равномерной детализации
и выделения объектов на изображении и менее подвержен гауссовскому шуму по сравнению с
градиентным фильтром Собеля и фильтром высоких частот Лапласа. Разработана схема кон-
вейера фильтра на ПЛИС для обработки одной плоскости RGB изображения. За счет использо-
вания разделимых фильтров предложенная реализация практически в 2 раза оптимальнее по
числу выполняемых операций сложения/вычитания, чем прямая реализация градиентного
фильтра Собеля 3х3 и анизотропного фильтра высоких частот 3х3. -
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОРТИРУЮЩИХ СЕТЕЙ ДЛЯ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ПАРАЛЛЕЛИЗМА
И.И. Левин , К.Н. Алексеев2023-12-11Аннотация ▼Одни известные алгоритмы сортировки могут быть эффективнее других по какому-
либо из основных критериев: число выполняемых операций, время выполнения элементар-
ных операций, объем используемой памяти, степень параллелизма, функциональная регу-
лярность связей в информационном графе алгоритма и т.д. При этом, имеется возмож-
ность выбрать такой алгоритм сортировки, который после выполнения операции редук-
ции производительности вычислительной структуры, будет занимать минимум аппарат-
ного ресурса. Выбор конкретного алгоритма напрямую зависит степени его распараллели-
вания, заданного временем обработки данных, коэффициента редукции и латентности
вычислительной структуры, количества и разрядности сортируемых элементов. Алго-
ритмы сортировки являются информационно-эквивалентными, так как они выполняют
одну и ту же математическую функцию. Однако каждый из алгоритмов рассматривает-
ся как автономный и независимый подход к решению задачи упорядочивания данных. Из-
вестно, что алгоритмам сортировки «пузырьком», «вставками» и «выбором» соответст-
вует одна и та же сортирующая сеть, однако переход от одного алгоритма к другому до
сих пор не описан в виде математических преобразований. Можно утверждать, что в
настоящее время математический аппарат для описания различных алгоритмов сорти-
ровки и сортирующих сетей не формализован в полной мере, из-за чего не существует ме-
тодологических основ перехода от одного алгоритма к другому. Иным способом описания
алгоритма решения задачи является его представление в виде информационного графа, где
выполняемые операции являются вершинами, которые объединены дугами, отражающими
информационную зависимость между операциями. Преобразование информационного гра-
фа может приводить к получению иных информационно-эквивалентных алгоритмов. Преимуществом подобного подхода к описанию алгоритмов является сравнительная просто-
та используемого понятийного аппарата. В данной работе рассмотрены правила преобра-
зования сортирующих сетей, на основе которых выполнен переход от одной сети к другой.
Каждая из полученных сортирующих сетей может быть эффективна при разных коэф-
фициентах распараллеливания и разном темпе обработки данных, от которых напрямую
зависит коэффициент редукции производительности реализуемой вычислительной струк-
туры. Автоматизация предложенных методов преобразования может позволить исполь-
зовать разные алгоритмы сортировки, полученные из единого описания задачи в виде ин-
формационного графа, и зависящие от заданной скорости обработки данных.
1 - 7 из 7 результатов
