Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 62.
-
МЕТАЭВРИСТИКА НА ОСНОВЕ ПОВЕДЕНИЯ КОЛОНИИ БЕЛЫХ КРОТОВ
Е.В. Данильченко , В. И. Данильченко , В. М. Курейчик132-1402021-08-12Аннотация ▼Алгоритмы оптимизации, вдохновленные миром природы, превратились в мощные инструменты для решения сложных задач. Однако у них все же есть некоторые недостатки, требующие исследования новых и более совершенных алгоритмов оптимизации. В связи с этим, при решении NP полных задач появляется необходимость в разработке новых методик решения данного класса задач. Одним из таких методик может стать метаэвристика на основе поведения колонии белых кротов. В этой статье предлагается новый метаэвристический алгоритм, называемый алгоритмом слепых белых кротов. Этот алгоритм был разработан на основе социального поведения слепых кротов в поисках пищи и защиты колонии от вторжений. Предлагаемое решение сможет преодолеть многие недостатки обычных алгоритмов оптимизации, включая попадание в ловушку локальных минимумов или низкую ско-рость сходимости. Цель данной работы заключается в разработке алгоритма оптимизации сложной целевой функции. Научная новизна заключается в разработке генетического алго-ритма на основе поведения колонии белых кротов для решения NP полных задач. Постановка задачи в данной работе заключается в следующем: оптимизировать поиск решения сложных функций путем применения, алгоритма на основе поведения колонии белых кротов. Практическая ценность работы заключается в создании новой архитектуры поиска, позволяющей использовать разработанный алгоритм для эффективного решения NP полных задач, а также проводить сравнительный анализ с существующими аналогами. Принципиальное отличие от известных подходов в применении новой структуры бионспирированного поиска на основе поведения колонии белых кротов, которое позволит исключить попадание в локальный минимум или низкую скорость сходимости. Приведенные результаты вычислительного экс-перимента, показали преимущества предложенного в работе многомерного подхода к решению задач размещения элементов СБИС по сравнению с существующими аналогами. Таким образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для решения NP полных задач в настоящее время является актуальной задачей.
-
МНОГОУРОВНЕВЫЙ ПОДХОД ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ТРЕХМЕРНОЙ УПАКОВКИ БОЛЬШОЙ РАЗМЕРНОСТИ
В. В. Курейчик, А. Е. Глущенко2020-07-20Аннотация ▼Рассмотрена одна из важных комбинаторных задач оптимизации – задача трехмер-
ной упаковки разногабаритных элементов в объеме. Она относится к классу NP- сложных
и трудных оптимизационных задач. В работе приведена и описана постановка задачи трех-
мерной упаковки в объеме, введена комбинированная целевая функция учитывающая все огра-
ничения. В связи со сложностью данной задачи предлагается многоуровневый подход заклю-
чающийся в разделение задачи трехмерной упаковки на 3-и подзадачи и решения каждой под-
задачи в строгом порядке. При этом для каждой из подзадач определен уникальный набор
объектов, не повторяющихся в остальных подзадачах. Для реализации многоуровневого под-
хода авторами разработан комбинированный биоинспирированный алгоритм, основанный на
эволюционном и генетическом поиске. Такой подход позволяет значительно сократить время
получения результата, частично решить проблему предварительной сходимости алгоритмов
и получить наборы квазиотимальных решений за полиномиальное время. Разработан про-
граммный комплекс и реализованы на ЭВМ алгоритмы автоматизированной трехмерной
упаковки на основе комбинированного биоинспирированного поиска. Проведен вычисли-
тельный эксперимент на тестовых примерах (бенчмарках). Качество упаковки, получен-
ное, на основе разработанного комбинированного биоинспирированного алгоритма, в сред-
нем на 5 % превосходит результаты упаковки, полученные с использованием известных
алгоритмов, а время решения меньше от 5 % до 20 %, что говорит об эффективности
предложенного подхода. Проведенные серии тестов и экспериментов позволили уточнить
теоретические оценки временной сложности алгоритмов упаковки. В лучшем случае вре-
менная сложность алгоритмов O(n2), в худшем случае – O(n3). -
ПОДХОД К КОДИРОВАНИЮ РЕШЕНИЙ В ЭВОЛЮЦИОННЫХ МЕТОДАХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Э. В. Кулиев, А. А. Лежебоков, М. М. Семенова, В.А. Семенов2020-07-20Аннотация ▼Рассмотрены актуальные вопросы и проведен анализ проблемы трехмерной инте-
грации и трехмерного моделирования, возникающей на этапе конструкторского проекти-
рования в ходе решения задачи оптимального планирования компонентов больших и сверх-
больших интегральных схем и корпусных устройств электронной вычислительной аппара-
туры. Представлены и достаточно детально описаны основные преимущества примене-
ния принципов трехмерной интеграции, позволяющие эффективно организовывать произ-
водство персонифицированной электроники, оптимально планировать конфигурацию
больших и сверхбольших интегральных схем с учетом тепловых и энергетических характе-
ристик. В ходе выполнения исследований авторами разработан подход к кодированию ре-
шений на основе интеллектуального механизма, который характеризуется наличием
встроенных средств контроля допустимых решений. Одним из таких средств, экспери-
ментально доказавших свою эффективность, является встроенный механизм «смертель-
ных мутаций», учитывающий статусы генов и заранее заданные ограничения на итоговую
конфигурацию корпуса проектируемого устройства. В работе предложен ряд общих под-
ходов и конкретных алгоритмов решения задачи планирования, основывающихся на ре-
зультатах исследований авторского коллектива и современных подходах к решению
NP-полных задач. Важнейшим практически значимым результатом исследований обозна-
ченной проблемы является разработанная программно-инструментальная платформа
проектирования на современном кроссплатформенном языке программирования Java. Вы-
бранная технология разработки позволяет использовать все основные достоинства со-
временных многоядерных и многопроцессорных архитектур, по использованию программ-
ной многопоточности для реализации параллельных схем решения комбинаторных задач.
Программно-инструментальная платформа обладает дружественным интерфейсом, что
позволяет эффективно управлять процессом решения задачи планирования компонентовбольших и сверхбольших интегральных схем трехмерной интеграции, путем визуализации
ключевых показателей работы алгоритмов на графиках и в блоках текстовой статисти-
ки. Разработанное прикладное программное обеспечение позволило провести серию вычис-
лительных экспериментов, на основе наборов случайных данных также, как и наборах от-
крытых данных бенчмарков для подобного рода задач. Результаты экспериментальных
исследований позволили подтвердить теоретические оценки временной сложности и эф-
фективности предложенных подходов и алгоритмов, в том числе генетического алгорит-
ма, который использует предложенный в работе новый механизм кодирования решений. -
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ СИТУАЦИЙ
Сингх Санни, А.В. Прибыльский , Е.Ю. Косенко2025-01-30Аннотация ▼Раннее обнаружение пожароопасных ситуаций является критически важным аспектом
обеспечения безопасности, так как позволяет минимизировать риск материальных и человеческих
потерь. Заблаговременное выявление угроз способствует сохранению материальных ценностей,
уменьшению времени на их восстановление и, что важнее, спасению человеческих жизней. В связи
с этим, предлагается новый подход к прогнозированию пожароопасных ситуаций: алгоритм обу-
чения модели прогнозирования пожароопасных ситуаций, а также алгоритм прогнозирования
пожароопасных ситуация, которые разрабатываются на моделях машинного обучения таких как
рекуррентные нейронные сети, случайный лес, оптимизационные деревья, авторегрессионные
нейронные сети и т.д. В исследовании предлагается рассмотреть алгоритмы прогнозирования
пожароопасных ситуаций, разработанных на основе анализа существующих алгоритмов прогно-
зирования, включая методы на основе машинного обучения, статистические модели и симуляци-
онные подходы, учитывая их преимущества и недостатки, показатели точности. Результаты
исследования разработанных алгоритмов показывают, что они способны с точностью 93.33%
предсказывать значение температуры снаружи датчика на основе тестовых данных с комплекса
взаимосвязанных пожарных датчиков, с ошибками MAE = 1.72, MSE = 2.95 в нештатном режиме
на тестовых данных, и с точностью 92.85% температура внутри датчика, ошибки MAE = 1.66,
MSE = 2.75. Точность на тестовых данных в штатном режиме для температуры снаружи со-
ставили 96.27%, ошибки MAE = 1.22, MSE = 1.48, а точность прогнозирования температуры
внутри составила 96.16%, ошибки MAE = 1.24, MSE = 1.53. Для тестовой выборки в 500 000 от-
счетов, ошибки спрогнозированной температуры снаружи составили: MAE = 1.82, а MSE = 3.31,
а точность составили 91.78%. Ошибки спрогнозированной температуры внутри (temp2_inside)
составили: MAE = 1.89, а MSE = 3.57, а точность составили 91.35%. -
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ПОДСИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ БИОЛОГИЧЕСКИ ПРАВДОПОДОБНЫХ АЛГОРИТМОВ САМООРГАНИЗАЦИИ
Э. В. Кулиев , М.П. Кривенко , М.М. Семенова , С.В. Игнатьева2021-11-14Аннотация ▼Рассматриваются основные понятия и определения систем поддержки принятия реше-
ний на основе самоорганизации. Системы поддержки принятия решений (Decision Support
Systems) относятся к кругу интерактивных компьютерных систем, которые помогают ис-
пользовать данные, модели и знания для решения частично структурированных, неструктури-
рованных или неструктурированных проблем. Показана и описана схема базовой структуры
системы поддержки принятий решений. Рассмотрены три основных компонента Decision
Support Systems, а также описан случай, когда может быть применен четвертый компонент
системы поддержки принятия решений – система управления, основанная на знаниях. В ста-
тье предложено описание интеллектуальной системы поддержки принятия решений. Примеры
специализированных интеллектуальных систем поддержки принятия решений включают в себя
интеллектуальные системы поддержки принятия маркетинговых решений и системы меди-
цинской диагностики, гибкие производственные системы. Проблемы, связанные с принятием
оптимальных решений, занимают важное место в автоматизированном проектировании и
требуют совершенствования методов и средств поддержки процессов оптимального проек-
тирования на различных этапах. Рассмотрены алгоритмы самоорганизации, вдохновленные
живой природой. Биоинспирированные алгоритмы являются представительским классом алго-
ритмов самоорганизации. Биовдохновленные вычисления имитируют природу и используют
основные концепции и поведение этих систем для решения сложных проблем. В статье описан
алгоритм летучих мышей. Проведен экспериментальный анализ процесса применения алгорит-
ма самоорганизации в системах принятия решений. -
РАЗРАБОТКА БИОЭВРИСТИК ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ NP- ТРУДНЫХ И NP-СЛОЖНЫХ КОМБИНАТОРНО-ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ГРАФАХ
Д.В. Заруба , Э.В. Кулиев , Д. Ю. Запорожец , М. М. Семенова2021-11-14Аннотация ▼Статья посвящена решению новых актуальных проблем, возникших в условиях со-
временного развития информационных и нанометровых технологий в области проектиро-
вания, а также разработке новых инновационных методов, обеспечивающих получение
эффективных решений за полиномиальное время. В статье рассматривается проблема
решения NP-сложных задач. Приведено описание процедуры измерения сложности задачи.
Описаны особенности NP- трудных и NP-сложных комбинаторно-логических задач. При-
ведены основные различия между задачами, а также проблемы, с которыми приходится
сталкиваться при решении такого вида задач. Представлена общая схема принятия реше-
ний, состоящая из формулировки проблемы; принятие решения; сигнала в автоматических
системах и обратной связи. На втором этапе (формирование и выбор вариантов решений)
решение основывается на биоинспирированном алгоритме поиска решений задачи комми-
вояжёра. Для решения поставленной задачи был разработан модифицированный биоинспи-
рированный алгоритм, основанный на поведении муравьиной колонии. В отличие от других
методов оптимизации, метаэвристические алгоритмы могут находить глобальные опти-
мальные решения для задач, где существует много локальных решений из-за их случайного
характера. Эти причины привели к широкому использованию таких алгоритмов при реше-
нии различных задач оптимизации. Биоинспирированные алгоритмы становятся новой
революцией в области решений оптимизационных задач. Представлена постановка задачи
коммивояжера, а также решение поставленной задачи на основе муравьиного алгоритма.
Алгоритмы, такие как генетические алгоритмы и PSO могут быть очень полезными, но
они все еще имеют некоторые недостатки в решении проблем мультимодальной оптими-
зации. Эти алгоритмы способны находить оптимальные решения независимо от физиче-
ской природы проблемы. В рамках экспериментальных исследований был произведен анализ
работы биоинспирированных алгоритмов: алгоритм стаи летучих мышей бактериальный
алгоритм и муравьиный алгоритм. -
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО И ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО АЛГОРИТМОВ ДВИЖЕНИЯ СТРОЕМ БЛА МУЛЬТИКОПТЕРНОГО ТИПА
М.Ю. Медведев , В. Х. Пшихопов2022-04-21Аннотация ▼Развитие робототехнических комплексов делает актуальным их групповое примене-
ние для решения различных задач. Эффективность выполнения задач обнаружения и опре-
деления координат объектов группой роботов существенно зависит от точности под-
держания заданного строя. В этой связи практический интерес представляет задача оп-
ределения алгоритмов планирования движения, обеспечивающих наибольшую точности
поддержания заданного строя. Данная статья посвящена исследованию точности под-
держания строя группой БЛА мультикоптерного типа с использованием централизованно-
го алгоритма планирования движения и децентрализованного алгоритма. В централизо-
ванном алгоритме используется ведущий БЛА, который передает свои координаты ведо-
мым БЛА. На основании полученных координат и заданной структуре строя ведомые БЛА
планируют свое движение. В децентрализованной систем соседние БЛА группы передают
свои координаты друг другу, на основании чего планируется движение отдельного БЛА.
Точность исследуется в зависимости от погрешностей навигационной системы и часто-
ты обновления данных о положении ведущего или соседних БЛА. Полагается, что БЛА
группы в дискретные моменты времени определяют свои координаты, используя внешнюю
навигационную систему. Централизованный и децентрализованный алгоритмы отрабаты-
ваются одинаковой системой управления движением. Алгоритмы исследуются в данной
статье методами численного моделирования. В процессе моделирования учитываются
модели кинематики, динамики и исполнительных механизмов, а также модели формирова-
ния погрешностей навигационной системы. Показано, что децентрализованный алгоритм
группового планирования движения обеспечивает более высокую точность по сравнению с
централизованным алгоритмом. Однако техническая реализация децентрализованного
алгоритма более сложна с точки зрения организации системы групповой связи. В центра-
лизованной систем должна быть реализована передача данных от ведущего БЛА ведомым.
В децентрализованной системе требуется реализовать сетевую связь. -
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ БАС
В.И. Данильченко , В.В. Бова263-2762025-12-30Аннотация ▼Рассматривается задача интеллектуального параметрического прогнозирования и оптимизации траектории движения беспилотной авиационной системы (БАС) с применением эволюционных алгоритмов и методов машинного обучения. Актуальность исследования обусловлена многокритериальностью и высокой сложностью процессов формирования траектории движения БАС, а также необходимостью точной и своевременной оценки её полётных параметров. Это особенно важно для обеспечения надёжности, безопасности и эффективного выполнения полётных задач в условиях эксплуатации БАС, включая сценарии, связанные с функционированием критически значимых объектов инфраструктуры. Цель исследования заключается в повышении точности диагностики траекторных параметров и надёжности параметрического прогнозирования траекторий движения БАС в условиях неопределённости и многокритериальности рассматриваемой задачи. В работе предлагается гибридный подход, включающий генетический алгоритм (ГA), алгоритм роя частиц (PSO) с моделью машинного обучения XGBoost, обеспечивающей адаптивную оценку качества формируемых решений. Реализован вычислительный программный комплекс, включающий механизмы селекции, рекомбинации, мутации и элитного наследования, а также модуль машинного обучения для валидации траектории маршрута и связанных параметров. Проведён вычислительный эксперимент, в рамках которого выполнен сравнительный анализ эффективности GA и PSO при различных сценариях их работы. Тестирование выполнялось на отраслевых наборах данных при различном количестве итераций. В ходе вычислительного эксперимента выявлено преимущество генетического алгоритма, а именно повышение качества проектных решений на 14–17%. Результаты исследования демонстрируют высокую адаптивность и практическую применимость в задачах моделирования, параметрического прогнозирования и маршрутизации, а также указывают на потенциал интеграции с интеллектуальными системами навигации и мониторинга БАС. Материалы статьи представляют практический интерес для специалистов в области разработки и эксплуатации БАС, а также для исследователей, занимающихся задачами многокритериального планирования маршрутов, параметрического прогнозирования и повышения надёжности функционирования БАС.
-
АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕСА ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
А.З. Асанов , А. В. Куковинец , А.Ю. Чекин2022-03-02Аннотация ▼В настоящее время отечественные и зарубежные исследователи развивают в авиа-
ционной отрасли технологии, связанные с электрификацией функциональных систем воз-
душных судов. Тормозная система оказывает непосредственное влияние на безопасность,
устойчивость и функциональные возможности воздушного судна. Поэтому мотивация
замены гидравлической системы сопровождается результатами многосторонних исследо-
ваний архитектур электрических систем торможения, в том числе возможностью повы-
шения качества таких систем за счёт внедрения эффективного управления. Работа по-
священа методике аналитического синтеза алгоритма управления электрической систе-
мой торможения шасси воздушного судна, как многосвязного объекта управления, осно-
ванной на применении технологии вложения систем. Математическая модель содержит
описание электрических, механических и тепловых процессов системы. Требования к каче-
ству переходных процессов по угловой скорости колеса и температуре на поверхности
фрикциона задаются в виде ограничений на время регулирования и величину перерегулиро-
вания и далее преобразуются в форму эталонной модели. Показаны результаты компью-
терного моделирования динамики исходной и линеаризованной систем, а также системы с
синтезированным регулятором по полному вектору состояний. Приведены рассуждения о
робастности получаемого решения и показаны результаты компьютерного моделирования
системы с «упрощённым» регулятором. -
СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО ВОЗВРАЩЕНИЯ КОЛЁСНОГО РОБОТА ПРИ ПОТЕРЕ СВЯЗИ С УДАЛЕННЫМ ОПЕРАТОРОМ
Д. В. Березников, А. А. Закиев, Е. А. Магид2020-07-10Аннотация ▼Данная работа посвящена увеличению уровня автономности мобильных роботов в случаях потери связи с оператором, осуществляющим удаленное управление роботом. Акту-альность данной задачи растет, поскольку мобильные роботы находят все больше примене-ний в различных задачах. При работе в опасной для человека среде, например, во время поис-ково-спасательной операции, требуется надежный способ сохранить робота в случаях по-тери связи. Разрыв связи с роботом, который используется в недоступной для человека сре-де, означает потерю робота как функциональной единицы. Причиной возникновения подоб-ных ситуаций становится несовершенство технологий связи, свойства окружающей среды или человеческий фактор. Данная проблема может возникнуть как при проводной, так и беспроводной связи между оператором и роботом. Поэтому робот должен обладать воз-можностью самостоятельно принимать решения в соответствии с поставленной задачей в случае потери прямого контроля со стороны оператора. Для этого робот должен иметь возможность обнаруживать потерю связи с оператором и возвращаться в начальную точку пути без вмешательства человека. В данной статье мы представляем разработанный алго-ритм автоматического обнаружения разрыва сетевого соединения робота и алгоритм ав-тономного возврата робота. В отличие от существующих решений, разработанный алго-ритм не требует дополнительного оборудования или настройки программного обеспечения на стороне оператора. Алгоритм обнаружения разрыва сетевого соединения робота исполь-зует анализ TCP/IP пакетов, что делает его универсальным для роботов, управляемых по сетям Wi-Fi. Для автономного возвращения робота используются методы одновременнойлокализации и картографирования (SLAM) и алгоритмы планирования пути. В режиме автономного возвращения робот опирается на сенсорные данные, собранные во время движения под контролем телеоператора. Алгоритмы были интегрирован в систему управ-ления реального колесного робота PMB-2 и протестированы в лабораторных условиях, что экспериментально подтвердило их эффективность и практическую применимость.
-
РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРАВАННЫХ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ПОИСКОВОЙ АДАПТАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ СБИС
О.Б. Лебедев , А.А. Жиглатый , Е.О. Лебедева2021-12-24Аннотация ▼В работе для решения задачи планирования СБИС разработан поисковый алгоритм
на основе модифицированного метода муравьиной колонии. Задача формирования плана
СБИС сводится к задаче формирования соответствующего польского выражения. Разра-
ботанный метод синтеза польского выражения включает построение дерева разрезов,
выбор типов разрезов (H или V), идентификацию и ориентацию модулей. Эволюционирую-
щая популяция разбита на пары агентов. Каждый член популяции – пара агентов, рабо-
тающих совместно. При этом конструктивные алгоритмы A1 и A2, используемые аген-
тами пары различаются. Задача, решаемая алгоритмом А1, формулируется как задача
поиска взаимно однозначного отображения Fk=M*→P множества модулей M c выбранны-
ми ориентациями, |M*|=|M| в множество P позиций шаблона Sh. Фактически решение за-
ключается в выборе на графе G1 подмножества ребер E*1E1, входящих в соответствующее отображение Fk. В алгоритме A2 в качестве модели пространства поиска реше-
ний для выбора типа, последовательности и места расположения разрезов в шаблоне Sh
разработан граф G2=(X, E2). X={(x1i,x2i)|i=1,2,…,n} множество вершин графа G2, соот-
ветствует множеству P потенциальных позиций шаблона Sh для возможного размещения
в них имен символов разрезов. Каждая потенциальная позиция piP шаблона Sh моделиру-
ется двумя альтернативными вершинами (x1i,x2i). Выбор при размещении разрезов верши-
ны x1i указывает на то, что в позицию pi помещен разрез типа V, выбор вершины x2i – ука-
зывает на то, что в позицию pi помещен разрез типа H. Каждая итерация l общего алго-
ритма включает начальный и три основных этапа. Начальный этап заключается в сле-
дующем. Обнуляются матрицы ко-эволюционной памяти КЭП*1 и КЭП*2. На первом этапе
каждая пара агентов dk=(a1k, a2k): – конструктивными алгоритмами A1 и A2 синтезирует
свое решение Wk=(E1k
*,Sk); – формируется польское выражение Shk, соответствующее
решению Wk; – на базе Shk формируется дерево разрезов Tk; – на базе Tk формируется план
Rk и рассчитывается оценка решения Fk; – агенты откладывают (добавляют) феромон в
ячейки матриц коллективной эволюционной памяти КЭП*1 и КЭП*2, соответствующие
ребрам решения Wk=(E1k
*,Sk) в графах поиска решений G1 и G2 в количестве пропорциональном оценке решения Fk. На втором этапе феромон, накопленный в КЭП*1 и КЭП*2
агентами популяции на итерации l, добавляется в КЭП1 и КЭП2. На третьем этапе осу-
ществляется испарение феромона на ребрах графов G1 и G2. Тестовые испытания под-
твердили эффективность предложенного метода. Временная сложность алгоритма, по-
лученная экспериментальным путем, совпадает с теоретическими исследованиями и для
рассмотренных тестовых задач составляет О(n2). -
РЕАЛИЗАЦИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ДЕКОДЕРА ГЛУБОКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ КОДОВ СТАБИЛИЗАТОРА
С. М. Гушанский , В. Н. Пуховский , В.С. Потапов2021-12-24Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
мени. Данная работа является исследованием влияния среды на квантовую систему куби-
тов и результаты ее выполнения. Разработан вероятностный декодер глубокой нейронной
сети для кодов стабилизатора. Проанализированы и рассмотрены вопросы исправления
ошибок для трехбитового кода без декодирования состояния. Актуальность данных иссле-
дований заключается в математическом и программном моделировании и реализации кор-
ректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок в рамках разра-
ботки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач классического ха-
рактера. Научная новизна данного направления выражается в исключении одного из не-
достатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в
первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых ис-
следований по ряду направлений. -
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ СЕТОЧНЫХ УРАВНЕНИЙ НА ГРАФИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ
Н.Н. Грачева , В.Н. Литвинов , Н. Б. Руденко , А.В. Никитина , А. Е. Чистяков2021-12-24Аннотация ▼Для прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) и необратимых последствий дея-
тельности человека ученые широко применяется математическое моделирование. При
возникновении ЧС очень важно минимизировать время принятия решения. Разработка
проекта решения может основываться на прогнозе изменения моделируемого процесса.
При численном решении задач гидрофизики и биологической кинетики возникает необходи-
мость в разработке эффективных методов решения систем сеточных уравнений большой
размерности с несамосопряженным оператором. Большой объем обрабатываемой инфор-
мации и сложность вычислений приводят к необходимости использования вычислительных
кластеров, в состав которых добавляются видеоадаптеры для увеличения производитель-
ности вычислительной системы и скорости обработки информации. Целью исследования
является разработка программного модуля, реализующего алгоритм решения системы
линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) модифицированным попеременно-треугольным
итерационным методом (МПТМ) (самосопряженный и несамосопряженный случаи) с ис-
пользованием технологии NVIDIA CUDA. Описан способ декомпозиции расчетной области
в трехмерном случае. Предложена графовая модель организации параллельного конвейер-
ного вычислительного процесса, ориентированная на графический ускоритель GPU (Graphics Processing Unit). Для двух видеоадаптеров с различными характеристиками были
проведены экспериментальные исследования для определения оптимальной двумерной кон-
фигурации потоков в вычислительном блоке, реализуемом на одном потоковом мультипро-
цессоре, при которой время реализации на GPU одного шага МПТМ является минималь-
ным. Проведенные исследования показали, что выбор способа декомпозиции расчетной
области в виде параллелепипедов необходимо выполнять с учетом архитектуры видео-
адаптера. Разработанные алгоритм и программный модуль позволяют более эффективно
задействовать вычислительные ресурсы GPU, используемой для решения вычислительно-
трудоемких задач гидрофизики. -
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ И РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В РАМКАХ КВАНТОВЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ
С.М. Гушанский , В. С. Потапов , В.И. Божич2021-08-11Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компьюте-
рам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-механических явле-
ний, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных в выходные, которые
реально смогут обеспечить эффективную производительность на 3–4 порядка выше, чем лю-
бые современные вычислительные устройства, что позволит решать перечисленные выше и
другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе времени. Данная статья посвящена ре-
шению задачи исследования и разработки методов оптимизации квантовых вычислений в рам-
ках применения квантовых ускорителей. Предложена структурная схема аппаратного ускори-
теля для увеличения производительности моделируемых квантовых вычислений. Была проведе-
на разработка структурной схемы модуля связи аппаратного ускорителя и программной моде-
ли.Актуальность данных исследований заключается в математическом и программном моде-
лировании и реализации корректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых
ошибок в рамках разработки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач
классического характера. Научная новизна данного направления выражается в исключении
одного из недостатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного на-
правления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля кванто-
вых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явле-
ний и особенностей слабо освещена в мире. -
АЛГОРИТМ ВЫБОРА МЕТОДА ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫМ ДВОЙНИКОМ ПРЕДПРИЯТИЯ
С.Н. Масаев2021-08-11Аннотация ▼Возрастает объем обрабатываемой информации при анализе и управлении деятельно-
стью предприятия как системы. Объем обрабатываемой информации напрямую зависит от
размерности этой системы. В работе деятельность предприятия формализуется как цифро-
вой двойник предприятия. Цифровой двойник предприятия анализируется как динамическая
система. Выполнена идентификация предприятия как динамическая система. Цифровой двой-
ник предприятия формализован как балансовая модель В. Леонтьева. Создан алгоритм опти-
мального управления цифровым двойником предприятия. В качестве параметров оптимального
управления рассмотрены функции: траектория системы, время выполнение алгоритма и пока-
затель состояния системы. В алгоритме для управления предприятием использованы методы:
таксономия Блума, компетенции выпускников по специальностям СФУ и Национальные квали-
фикационные рамки РФ. Идентификация процессов предприятия выполнена способом, на ко-
торый получен патент. Алгоритм выполнен в авторском комплексе программ для анализа сис-
темы размерностью 1,2 млн. значений. Исследование показало существенные изменения значе-
ний функций оптимального управления, характеризующих состояния динамического объекта в
зависимости от выбранных методик. Расчеты показали, как влияет выбор методики управле-
ния на оптимальность решений. Отображено состояние предприятия через компетенции пер-
сонала: психомоторные, когнитивные и аффективные. Установлено, что при низких когнитив-
ных и аффективных способностях персонала начинает преобладать психомоторная деятель-
ность, мало приводящая к результату. С ростом когнитивных способностей персонала психо-
моторная деятельность становится более адекватной на внутренние задачи и влияние пара-
метров внешней среды. Через интегральный показатель выполнена оценка внедрения методик в
управление предприятием. Выполнена оценка оптимальности решения управления цифровым
двойником предприятия как динамической системой. -
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО СЕРВИСА ПОИСКА И МОНИТОРИНГА ИНФОРМАЦИИ
М. С. Анферова, А.М. Белевцев2021-08-11Аннотация ▼Описана проблема стратегического анализа и выбора направлений развития инноваци-
онного предприятия в условиях перехода к 6 технологическому укладу и индустрии 4.0. В дан-
ных условиях поисково-аналитическая обработка информации не может быть полноценно
выполнена без применения автоматизированных информационно-аналитических систем, в
том числе и на базе искусственного интеллекта. В ходе анализа были определены основные
приоритетные функции, которые должны обеспечивать разрабатываемые сервисы. Обо-
значены основные трудности при разработке данных сервисов, такие как: предварительная
обработка данных и автоматизированная проверка актуальности баз данных. Для эффек-
тивного решения поставленных задач сервис интеллектуального мониторинга и поиска ин-
формации должен использовать комплексный подход с учетом эффективности применения
методов для отдельных подзадач, обеспечивать высокую эффективность реализации всех
этапов процедуры интеллектуального мониторинга. В связи с этим в данной работе описы-
вается не только разработка общего интеллектуального поискового алгоритма, но и от-
дельные блок-алгоритмы, необходимые для обеспечения приоритетных функций разрабаты-
ваемого сервиса. В работе представлены следующие алгоритмы: алгоритм информационного
поиска, необходимый для решения задачи полнотекстового поиска документов в пределах
базы информационных ресурсов информационно-аналитического комплекса; алгоритм про-
цедуры внесения новых документов; алгоритм предварительной обработки данных, выклю-
чающий в себя стемминг и удаление знаков препинания для последующего анализа текста;
алгоритм оценки ранжирования и релевантности информации, включающий в себя вектори-
зацию документов; алгоритм кластеризации результатов поиска информации на основе ней-
ронной сети Кохонена; алгоритм проверки актуальности информации -проверка соответст-
вия локальной копии документа актуальной версии на веб-ресурсе источника. Предложен и
обоснован язык программирования Python для реализации представленного алгоритма. Сис-
тема обеспечивает автоматизированный непрерывный мониторинг с высокой периодично-
стью отправки запроса без участия оператора, что повысит качество и эффективность
информационного поиска в условиях большого объёма неструктурированной информации -
АЛГОРИТМ ОБУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ФАКТОРНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИЛОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Н. К. Полуянович , М. Н. Дубяго2021-07-18Аннотация ▼Статья посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов в соответствии
с теорией теплопроводности для решения задач факторного прогнозирования остаточно-
го ресурса изоляционных материалов на основе неразрушающего температурного метода.
Обоснована актуальность задачи разработки алгоритма для прогнозирования температу-
ры жил СКЛ в режиме реального времени на основе данных системы температурного
мониторинга, с учетом изменения токовой нагрузки линии и внешних условий теплоотвода.
Экспериментальным методом выявлены типы искусственных нейронных сетей, их архи-
тектура и состав, которые обеспечивают максимальную точность прогнозирования при
минимальном наборе значимых факторов. Разработана нейросеть для определения темпе-
ратурного режима токоведущей жилы силового кабеля. Определен минимальный набор
значимых факторов и размерность входного обучающего вектора, который обеспечивает
универсальность нейросетевого метода прогнозирования. Разработана нейросеть для оп-
ределения температурного режима токоведущей жилы заключается в диагностике и про-
гнозировании ресурса электроизоляции (ЭИ) силового кабеля. Модель позволяет оцениватьтекущее состояние изоляции и прогнозировать остаточный ресурс СКЛ. Проведен сравни-
тельный анализ экспериментальных и расчетных характеристик алгоритмов обучения
искусственной нейронной. Установлено, что предлагаемый алгоритм искусственной ней-
ронной сети может быть использована для составления прогноза температурного режи-
ма токоведущей жилы, на три часа вперед с точностью до 2,5% от фактического значе-
ния температуры жилы. Основная область применения разработанной нейросети для
определения температурного режима токоведущей жилы заключается в диагностике и
прогнозировании ресурса электроизоляции (ЭИ) силового кабеля. Разработка интеллекту-
альной системы прогнозирования (ИНС) температуры жилы СКЛ способствует планиро-
ванию режимов работы электросети с целью повышения надежности и энергоэффектив-
ности их взаимодействия с объединенной энергосистемой. -
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ
В.В. Курейчик , А.Э. Саак , Вл.Вл. Курейчик2021-07-18Аннотация ▼Рассмотрена одна из важных задач оптимизации – задача диспетчеризации. Она от-
носится к классу NP- сложных оптимизационных задач. В работе приведена и описана
постановка задачи диспетчеризации. Здесь массив заявок пользователей на компьютерноеобслуживание в Grid- системах моделируется протяжённой линейной полиэдралью коор-
динатных ресурсных прямоугольников. При этом диспетчирование представляется лока-
лизацией линейной полиэдрали в оболочку области вычислительно-временных ресурсов сис-
темы согласно многоцелевому критерию качества применяемого назначения заявок на об-
служивание. В связи со сложностью данной задачи для ее эффективного решения предла-
гаются методы эволюционного моделирования. В статье предложена и описана модифи-
цированная архитектура эволюционного поиска. В качестве модификации введены допол-
нительно три блока. Это блок «внешней среды», блок эволюционной адаптации и блок «не-
перспективных решений». Для ее реализации авторами разработан модифицированный
эволюционный алгоритм, использующий в качестве отбора решений модели эволюций Ч.
Дарвина и Ж. Б. Ламарка. Это позволяет значительно сократить время получения резуль-
тата, частично решить проблему преждевременной сходимости алгоритма и получать
наборы квазиоптимальных решений за полиномиальное время. Разработан программный
модуль на языке C#. Проведен вычислительный эксперимент на тестовых примерах. Про-
веденные экспериментальные исследования, показали, что качество решений, полученных
на основе разработанного эволюционного алгоритма, в среднем на 5 процентов превосхо-
дит результаты решений, полученные с использованием известных алгоритмов последова-
тельного, начально-кольцевого и уровневого при сопоставимом времени, что говорит об
эффективности предложенного подхода. -
ГИБРИДНОЕ ШИФРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ И ГОМОМОРФНЫХ ШИФРОВ
Л. К. Бабенко , Е.А. Толоманенко6-182021-07-18Аннотация ▼Целью данной работы является разработка и исследование гибридного алгоритма шифрования на основе совместного применения симметричного алгоритма шифрования Кузнечик и гомоморфного шифрования (Схемы Джентри или схемы BGV). Такой алгоритм шифрования может быть востребован в ситуациях ограниченных вычислительных ресурсов. Смысл заключается в том, что при правильном выражении основных операций симметричного алгоритма шифрования через булевы функции, появляется возможность на передающей стороне зашифровать данные симметричным шифром, а секретный ключ шифрования - гомоморфным. В таком случае на стороне приема можно провести манипуляции так, чтобы исходное зашифрованное сообщение оказалось также зашифровано только гомоморфным шифром. При этом симметричное шифрование снимается, но информация остается недоступной обрабатывающему ее узлу. Такое свойство секретности позволяет проводить ресурсоемкие операции на мощном вычислительном узле, предоставляя гомоморфно зашифрованные данные для малоресурсного узла с целью их последующей обработки в зашифрованном виде. В статье представлен разработанный гибридный алгоритм. В качестве симметричного алгоритма шифрования использован алгоритм шифрования Кузнечик, являющийся частью стандарта ГОСТ Р34.12 - 2015. Для того, чтобы иметь возможность применять гомоморфное шифрование к данным, зашифрованным шифром Кузнечик, S-блок замены алгоритма Кузнечик представлен в булевом виде с использованием полинома Жегалкина. Также линейное преобразование L представлено в виде последовательности выполнения простейших операций сложения и умножения над преобразуемыми данными. Первичное моделирование разрабатываемого алгоритма было проведено на упрощенной версии алгоритма Кузнечик S-KN1.
-
АППАРАТУРНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ БЫСТРОГО УМНОЖЕНИЯ КРОНЕКЕРОВА ПРОИЗВЕДЕНИЯ МАТРИЦ НА ВЕКТОР
Е. И. Духнич, А. Г. Чефранов2021-02-25Аннотация ▼В статье на основе использования свойств произведения Кронекера (КП) матриц
предлагается новый алгоритм для повышения эффективности выполнения операции ум-
ножения КП на вектор. Указанная операция широко применяется при решении задач обра-
ботки сигналов, изображений, криптографии и т.п., где выполняется формирование мат-
риц большого размера с заданными свойствами с помощью КП матриц малого размера.
При этом используются матрицы со следующими свойствами: ортогональные (унитар-
ные), обращаемые, инволютивные. Умножение квадратной матрицы размера на
вектор имеет вычислительную сложность O(n2). Поэтому при росте количества элемен-
тарных матриц-сомножителей размер результирующей матрицы КП и сложность умно-
жения ее на вектор растут экспоненциально. Это обстоятельство существенно повыша-
ет время решения прикладных задач. Целью предлагаемой работы является построение
алгоритма, ориентированного на аппаратную реализацию и ускоряющего процессы фор-
мирования КП и умножения вектора на него. Предлагается совместить во времени эти
процедуры. Таким образом матрица КП в явном виде фактически не рассчитывается. Вме-
сто этого матрицы-сомножители КП итеративно умножаются на компоненты вектора
за время O(nlog2n) и требуют линейной сложности памяти. Приведена схема вычислений с
топологией гиперкуба для возможной аппаратной реализации предлагаемого алгоритма,
которая легко поддается конвейеризации. В разделе 1 приведены определения и свойства
КП, используемые при синтезе предлагаемого алгоритма. В разделе 2 рассмотрен иллюст-
рирующий предлагаемый алгоритм пример с , на основе которого в разделе 3 пред-
ложена аппаратурно-ориентированная структура его реализации для произвольного n. -
АЛГОРИТМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОРРЕКЦИИ ВИБРАЦИОННЫХ ПЛОТНОМЕРОВ
О.В. Зацерклянный2021-02-13Аннотация ▼Рассматривается дополнительная температурная погрешность вибрационных
плотномеров жидкостей и газов, а именно проблема влияния изменения температуры
среды на частоту колебаний вибропреобразователей плотности. Описывается принцип
действия и преимущества вибрационных плотномеров. Приводится анализ и описание су-
ществующих алгоритмов вычисления плотности и активной термокомпенсации, а также
их недостатки. Указывается на серьёзные ограничения температурного диапазона калиб-
ровки существующих методов, связанные с обязательным применением дистиллированной
воды. Опираясь на проведённое ранее моделирование вибропреобразователя и на выявлен-
ную основную роль температурных свойств модуля упругости металла, предложен новый
алгоритм термокомпенсации без применения жидкостей-компараторов. Приводятся пре-
имущества нового алгоритма, связанные с использованием вакуума в качестве среды, ок-
ружающей вибропреобразователь. В качестве основного преимущества приводится зна-
чительное расширение калибруемого температурного диапазона. Предполагается воз-
можность применения алгоритма для калибровки плотномеров при экстремально низких и
высоких температурах. Приведены формулы вычисления значения периода колебаний пре-
образователя, с учётом температурных изменений - термокомпенсированного периода.
Описаны преимущества применения в качестве градуировочной функции полинома второго
порядка с нулевым линейным членом. Подробно описаны методики проведения эксперимен-
тов, виды оборудования и средств измерений. Представлены полученные эксперименталь-
ные данные для вибропреобразователей из трёх разных металлов. Проведён анализ полу-
ченных данных и сделан вывод о целесообразности применения предложенного алгоритма
термокомпенсации вибропреобразователей плотности жидкостей и газов. -
МУЛЬТИАГЕНТНЫЙ АЛГОРИТМ СБОРА ДАННЫХ С МЕТЕОСТАНЦИИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И СОСТОЯНИЯ ПОСЕВОВ
И.А. Пшенокова , К.Ч. Бжихатлов , А. А. Унагасов , М.А. Абазоков91-1012022-04-21Аннотация ▼Погода оказывает сильное влияние на урожайность и состояние посевов, на требо-
вания к количеству и качеству удобрений, а также на профилактические меры по предот-
вращению заболеваний. Плохие погодные условия могут повлиять на качество продукции во
время транспортировки и хранения, а значит и на жизнеспособность семян и посадочного
материала. В настоящее время в сельском хозяйстве широко применяются различные сис-
темы интеллектуального мониторинга, к которым можно отнести спутниковый мони-
торинг и метеостанции. При этом основополагающую роль играет выбор метода анализа
полученных данных и интеллектуальных систем их обработки для превентивного прогно-
зирования. Целью исследования является разработка интеллектуальной системы прогно-
зирования урожайности и состояния посевов на основе данных с метеостанции. В рамках
данного исследования разработан мультиагентный алгоритм прогнозирования состояния
посевов по данным с метеостанции на основе самоорганизации нейрокогнитивной архи-
тектуры. Приведено описание структурной схемы метеостанции и ее датчиков. Разрабо-
тан алгоритм программы для сбора и обработки данных с датчиков метеостанции.
В результате обработки в интеллектуальную систему принятия решений отправляются
данные о температуре воздуха и почвы, влажности воздуха и почвы, скорости и направле-
ние ветра, количестве осадков и о сумме активных температур. Описана система по-
строения причинно-следственных связей, на основе которой строится система прогнозирования, которая позволяет в превентивном порядке делать рекомендации или прогнозы по
урожайности и состоянию посевов, а также по вероятности заболеваний и распростра-
нения вредителей на контролируемых посевах. -
АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДБОРА МЕР ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЗУЛЬТАТОВ ОТЧЕТА СКАНЕРА УЯЗВИМОСТИ
А. В. Анзина , А. Д. Медведева , Е. А. Емельянов2021-02-13Аннотация ▼Эффективная защита информации в информационной системе подразумевает регу-
лярное проведение диагностики и мониторинга сети, компьютеров и приложений на пред-
мет обнаружения возможных проблем в системе безопасности. Для сканирования безо-
пасности существуют сканеры уязвимостей, сертифицированные Федеральной службойпо техническому и экспортному контролю. В результате сканирования могут быть выяв-
лены уязвимости информационной системы, устранение которых предполагает незамед-
лительное реагирование, так как злоумышленники могут воспользоваться уязвимостью
информационной системы и совершить атаку. Однако подбор мер защиты является тру-
доемким процессом и требует достаточно большого количества времени, из-за чего возни-
кает проблема автоматизации выбора мер защиты информации. Разработка алгоритма
автоматического подбора мер защиты информации является одной из задач при автома-
тизации процесса работы специалиста по защите информации. Основные задачи при раз-
работке алгоритма: выбор основополагающей характеристики уязвимости, генерирование
оптимального списка мер защиты с учетом класса защищенности информационной сис-
темы, сопоставление мер защиты с выбранной характеристикой. После анализа инфор-
мации об уязвимостях основным показателем выбран вектор уязвимости, включающий
основные метрики, оценка которых позволяет сделать выбор мер защиты. Каждой мет-
рике путем экспертной оценки сопоставлен набор мер защиты информации. При работе
алгоритма сотрудник в качестве входных параметров задает вектор уязвимости и класс
защищенности информационной системы и в результате получает список необходимых
мер защиты. Таким образом, алгоритм автоматического подбора предполагает сопостав-
ление метрик уязвимости с мерами защиты информации, что позволяет сотруднику опе-
ративно подбирать меры на основе выявленных уязвимостей. -
СЕМАНТИКО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТЕГОРИЙ АСПЕКТОВ В ЗАДАЧАХ СЕНТИМЕНТ-АНАЛИЗА
А.О. Корней, Е.Н. Крючкова2021-02-13Аннотация ▼В современном мире одним из ключевых каналов коммуникации является Интернет.
Через электронные площадки осуществляется торговля, продвижение услуг. Социальные
сети и мессенджеры становятся важнейшим каналом общения и мощным инструментом
воздействия на общественное мнение. Весомую долю во всем публикуемом контенте зани-
мают тексты, написанные на естественном языке. Поэтому проблемы обработки и по-
нимания естественных языков (ЕЯ) на сегодняшний день являются одними из ключевых.
Под влиянием коммерческих интересов активно развивается область автоматического
анализа тональности на основе аспектов. Данная задача существенно зависит от кон-
кретных предметных областей, и поэтому вопрос быстрой и эффективной адаптации
существующих моделей к новым доменам стоит весьма остро. В работе предлагается
гибридный метод аспектно-ориентированного анализа тональности текстов, основанный
на данных, извлеченных как из общеупотребительных словарей, так и из домен-
ориентированных текстов. Предложен метод построения конденсированного семантиче-
ского графа на основе неструктурированных домен-зависимых текстов. Введены числен-
ные метрики, позволяющие оценивать значимость отдельных терминов в пределе всего
домена. Предложен алгоритм категоризации текстов, основанный на выделении семанти-
ческих кластеров в пределах конденсированного домен-специфического графа. Предложен
метод оценки тональности домен-ориентированных текстов, основанный на статисти-
ческих данных, включая совместное использования тонального словаря и сконденсирован-
ного домен-специализированного графа. Приведены результаты экспериментов, позволяю-
щие оценить качество работы алгоритмов. -
ПРИМЕНЕНИЕ ЗАПРЕЩЕННЫХ ФИГУР В ЗАДАЧЕ РАСКРАСКИ ГРАФА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
В. И. Потапов2021-01-19Аннотация ▼Проектирование конструкции печатных плат в виде плоских структур без перемы-
чек является одной из самых сложных задач на этапе схемотехнического проектирования.
Задача в такой постановке особенно актуальна микросборок и для электронных модулей
контрольно-проверочной, бортовой аппаратуры, выполненных по технологии поверхност-
ного монтажа, где, например, по причине металлического теплоотвода или керамического
основания, структура соединений возможна только в одном слое. В работе рассматрива-
ется задача проектирования печатных плат в виде синтеза плоских структур электрон-
ных схем. Целью является расположение соединений на печатной плате без пересечений,
что облегчает условия проведения трасс любому трассировщику современных программ
проектировании. Для её решения предложено большое число различных алгоритмов, основ-
ным недостатком которых является заложенный в них принцип последовательного и
фрагментарного просмотра коммутационного пространства. Сложность алгоритмов
синтеза подобных структур обусловлена также необходимостью учета большого числа
различных требований, связанных со спецификой их изготовления и особенностями разра-
батываемого конструктивно-технологического решения. В настоящей работе предлага-
ется выполнить проектирование печатной платы с высокой эффективностью трассиров-
ки соединений за счет решения задачи расслоения исходного графа-схемы и построения
плоского графа-схемы как на стороне установки ЭРЭ, так и на обратной стороне платы -
стороне пайки, исключая запрещенные фигуры по теореме Потрягина-Куратовского.
Критерием является минимизация переходных отверстий, а также минимизация провод-
ников (ребер) на одной стороне печатной платы. Задача расслоения представляет собой
задачу раскраски графа в два цвета с использованием принципов характеризационного
управления, решение которой базируется на теореме Кенига, определяющей запрещенную
фигуру в виде циклов нечетной длины. Для проектирования печатных плат разработаны
алгоритм и методика построения планарных графов и расслоения графа на две стороны
печатной платы с уменьшением количества неразведенных ребер. Точное решение прини-
мает вид полиномиальной зависимости не выше 5-й степени, позволяет получить резуль-
тат за приемлемое время и повысить эффективность трассировки на 5–15 %.
