Найти

Результаты поиска

• АЛГОРИТМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЙ

  Л. К. Бабенко, А. С. Шумилин , Д. М. Алексеев

  2021-01-19

  Аннотация ▼

  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

• ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ СОСТОЯНИЙ ДЛЯ ОНЛАЙН И ОФЛАЙН ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК КОМПЛЕКСА NICA

  К. В. Герценбергер, А.И. Чеботов, И.Н. Александров, И. А. Филозова, Е.И. Александров

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Хранение, обработка и анализ экспериментальных и смоделированных данных являются
  неотъемлемой частью всех современных экспериментов физики высоких энергий. Эти задачи
  имеют важное значение в экспериментах комплекса NICA, строящегося в Объединенном ин-
  ституте ядерных исследований (ОИЯИ), из-за большой частоты взаимодействия и множест-
  венности частиц в событиях столкновения ионов, в связи с этим особенно актуальна автома-
  тизация рассматриваемых процессов для комплекса NICA. Для решения поставленной задачи
  современные физические эксперименты используют информационные системы различной на-
  правленности, которые позволяют управлять потоками данных и обслуживать большое коли-
  чество одновременных запросов на требуемую информацию от различных систем эксперимен-
  та и их пользователей. В статье описывается проектирование новой информационной систе-
  мы на основе базы данных состояний, а также сопутствующие информационные сервисы для
  автоматизации хранения и обработки данных и информации об экспериментах проекта NICA.
  Разрабатываемая база данных состояний предназначена для хранения, поиска и использования
  различных параметров и информации о режимах работы систем эксперимента. База данных,
  реализуемая при помощи СУБД (системы управления базами данных) PostgreSQL, будет отве-
  чать за предоставление хранимой информации для обработки данных событий и их физическо-
  го анализа, а также за организацию прозрачного единого доступа и управление данными на
  протяжении всего жизненного цикла проводимых научных исследований. В статье показаны
  схема и цели создаваемой базы данных состояний, представлены её атрибуты, а также выде-
  лены ключевые аспекты разработки. Показано место базы данных состояний в архитектуре
  обработки потока данных эксперимента. Также в статье описана интеграция данной инфор-
  мационной системы с используемым программным обеспечением экспериментов. Начата раз-
  работка интерфейсов базы данных состояний для использования хранимых параметров и ин-
  формации об эксперименте в задачах моделирования событий, обработки “сырых” данных,
  реконструкции и физического анализа

• АЛГОРИТМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ ОБЛАЧНОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

  Л.К. Бабенко , А.С. Шумилин , Д.М. Алексеев

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  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.

• РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

  И.И. Левин, Д.С. Буряков

  119-134

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  В задачах цифровой обработки сигналов, предполагающих когерентную обработку данных от фазированной антенной решетки, важно обеспечить согласованное поступление оцифрованных данных от антенных элементов в узлы обработки. С ростом числа каналов передачи данных в комплексах ЦОС существенно возрастает вероятность возникновения ошибок в каналах передачи данных, что выдвигает повышенные требования к обеспечению гарантоспособности программного комплекса изохронной передачи данных. В статье представлены результаты разработки и реализации методов, повышающих гарантоспособность изохронной передачи данных. Предложен комбинированный метод изохронной передачи данных, отличающийся применением служебных промежутков при передаче массивов операндов и динамической компенсацией задержек в каналах данных. Выделены наиболее вероятные ошибки, возникающие при передаче данных и предложены способы их парирования. Описан программный комплекс, реализующий комбинированный метод. Используя атрибутивную модель гарантоспособности, проведен анализ гарантоспособности программного комплекса. Анализ показал, что использование комбинированного метода позволит в четыре раза увеличить количество каналов передачи данных в комплексе ЦОС при заданном уровне гарантоспособности и фиксированном времени доверительной работы по сравнению с базовым методом. При значительном увеличении количества каналов передачи данных возникает необходимость сохранения заданного уровня гарантоспособности. В этой связи предложен модернизированный метод изохронной передачи данных, в котором были усовершенствованы алгоритмы проверки целостности данных, проверки допустимого диапазона рассогласования задержек в каналах данных и добавлен алгоритм переключения опорных каналов. Оценка гарантоспособности реализации модернизированного метода показала его способность обеспечить двукратное увеличение числа каналов данных по сравнению с комбинированным методом.

• МОДИФИЦИРОВАННАЯ РАСПРЕДЕЛЕННАЯ АРХИТЕКТУРА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

  М. Ю. Поленов , Д.А. Иванов

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Предложена модифицированная распределенная архитектура обработки данных на
  основе модели клиент-сервер, как один из вариантов реализации программного приложения
  геоинформационной системы. Проведенный обзор существующих геоинформационных
  систем и их классификация с точки зрения архитектуры продемонстрировали перспек-
  тивность применения распределенной архитектуры. Однако, системы, разработанные на
  основе традиционной распределенной архитектуры, сталкиваются с проблемами ото-
  бражения обработанных трехмерных данных в реальном времени на вычислительных уст-
  ройствах с низкой производительностью. В связи с этим целью данной работы является
  разработка и исследование модифицированной архитектуры геоинформационных систем,
  позволяющей снизить требования к вычислительным устройствам клиентов. Актуаль-
  ность темы исследования заключается в том, что в настоящее время существуют уст-
  ройства способные поддержать работу только тонких клиентов, которые зачастую
  имеют малый функционал и не способны решать тяжелые вычислительные задачи. В
  статье рассмотрены особенности структурной и программной реализации геоинформационной системы на основе традиционной архитектуры и предложенной модифицирован-
  ной распределенной архитектуры. Приведены результаты экспериментов проведенных на
  двух разработанных программных приложениях, имеющих различную архитектуру. Про-
  граммная реализация модифицированной архитектуры и результаты экспериментов, по-
  казали целесообразность ее применения для геоинформационных систем на пользователь-
  ских вычислительных устройствах с невысокой производительностью. Предложенная ар-
  хитектура может быть использована и в других распределенных системах. Особенно в
  таких, где стоят задачи отображения трехмерной информации на тонких клиентах

• ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ БПЛА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ

  А. М. Федулин, Д.М. Дрягин

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Целью приведенного в настоящей работе исследования является оценка перспектив-
  ности применения крупноразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) боль-
  шой продолжительности полета для решения задачи регулярного комплексного обследова-
  ния территорий большой площади относительно других применяемых для этого средств,
  таких как: малоразмерные БПЛА, космические аппараты для дистанционного зондирова-
  ния Земли и пилотируемые летательные аппараты. Рассмотрен вопрос практического
  построения программно-аппаратного комплекса бортовой системы технического зрения
  на основе крупноразмерного БПЛА «Орион» взлетной массой более тонны, обеспечивающе-
  го аэрофотографическую съемку в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и воздуш-
  ное лазерное сканирование подстилающей поверхности с автоматической обработкой
  получаемых данных на борту в режиме времени, близком к реальному, с целью выявления
  произошедших с предыдущего обследования интересующих изменений. Определены ключе-
  вые составные части системы технического зрения, включая требуемую для решения
  функциональных задач программно-аппаратную платформу для обеспечения высокопроиз-
  водительных вычислений и хранения больших объемов данных. В работе приведена пер-
  спективная архитектура построения такой системы, даны расчетные оценки по ее поис-
  ковой производительности, массе и потребляемой мощности, определена типовая высота
  выполнения полетов, обеспечивающая пространственное разрешения получаемой видовой
  информации, необходимое для надлежащей работы алгоритмов объектно-
  ориентированного распознавания интересующих изменений, построенных на машинном
  обучении сверточных нейронных сетей. Предложены организационно-технические решения
  по ускорению цикла обработки данных, с учетом требований законодательства в части
  рассекречивания данных аэросъемки. Полученные в ходе выполнения работы результаты
  подтверждают, что после выдачи БПЛА «Орион» Федеральным агентством воздушного
  транспорта сертификата типа воздушного судна, дающего право выполнения коммерче-
  ских полетов в общем воздушном пространстве Российской Федерации, на его базе с ис-
  пользованием современных технологий съемки и интеллектуальной обработки данных
  можно будет реализовать аэросъемочный комплекс высокой производительности и сте-
  пени автономности, тактико-технические и экономические характеристики которого
  будут на порядки превосходить существующие на данный момент решения, особенно для
  труднодоступных районов страны.

• СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К МОНИТОРИНГУ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ПРИРОДНЫХ ПОЖАРОВ: ОБЗОР И КОНЦЕПЦИЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ БПЛА

  Н.Д. Болдырев , В. В. Гилка , А.С. Кузнецова , Д.А. Морозов

  58-80

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Природные пожары ежегодно наносят серьёзный урон экосистемам, экономике и безопасности населения, а своевременное обнаружение возгораний и прогнозирование их развития повышает оперативность реагирования на угрозу и позволяет оптимально распределять ресурсы при ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС). Существующие методы мониторинга ограничены скоростью обнаружения очагов возгорания и оперативностью их дальнейшего распростанения, что снижает эффективность действий спасательных служб. Для решения данной проблемы могут использоваться гетерогенные источники данных, включая беспилотные летательные аппараты (БПЛА), распределённые датчиковые сети, мобильные комплексы полевого наблюдения, наземные тепловизионные станции и т.д., которые могут способствовать проведению более точного анализа текущей обстановки и повышению достоверности прогнозных моделей распространения пожаров. Целью исследования стала разработка концепции автоматизированного подхода к мониторингу и прогнозированию природных пожаров на основе беспилотных летательных аппаратов. Мы считаем, что такой подход сумеет повысить оперативность обнаружения очагов возгорания и точность прогнозирования их распространения. Задачи включают анализ существующих методов мониторинга, формирование концепции системы, интегрирующей многоспектральную съёмку, оптимизированную передачу данных, автоматическую сегментацию и прогнозирование на основе машинного обучения, а также обеспечивающей взаимодействие оператора и специалистов по оповещению. В работе использовались методы сбора, анализа и передачи данных с БПЛА, обработка многоспектральных изображений, машинное обучение и нейронные сети для детекции очагов возгорания, алгоритмы сегментации изображений и имитационное моделирование для прогнозирования распространения огня, визуализация данных для поддержки принятия решений оператором и администратором, логирование и анализ результатов для обучения моделей, программная инженерия и технологии человеко-машинного взаимодействия. Система сократит время обнаружения и прогнозирования пожаров, предоставит возможность оператору запускать несколько дронов одновременно и автоматизирует обработку получаемых с них данных. Автоматизация процессов позволит сократить время реакции на ЧС и численность персонала, улучшить распределение ресурсов, повысить точность прогнозов и своевременность информирования экстренных служб. Это поможет снизить ущерб от природных пожаров и повысить безопасность населения и экосистем. Несмотря на существующие успехи, достигнутые в решении этой задачи, комплексная система, концепция которой описывается в данной статье, пока не существует в полной мере ни в России и странах СНГ, ни в западных и азиатских странах. Хотя отдельные компоненты, такие как БПЛА для мониторинга и искусственный интеллект (ИИ) для анализа данных, уже активно используются, интегрированного решения, которое бы объединяло все элементы (управление дронами, прогнозирование распространения огня в режиме, приближенном к реальному времени, передача данных и взаимодействие с экстренными службами), на данный момент нет. Эта концепция представляет собой новый подход, который может стать прорывной технологией для борьбы с природными катастрофами

• МЕТОД ГЕНЕРАЦИИ ШУМА ПО НАБОРУ ЗАШУМЛЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ БЕЗ ЧИСТЫХ ПРИМЕРОВ

  А.С. Коваленко , Я. М. Демяненко

  243-254

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Предлагается новый метод генерации шума по зашумленным изображениям без необходимости использования выровненных пар чистых и зашумленных данных. В отличие от традиционных подходов, требующих наличия согласованных наборов изображений или априорных моделей шума, разрабатываемый метод позволяет моделировать сложные характеристики шума, присущие конкретным КМОП‑сенсорам, основываясь исключительно на наблюдаемых зашумленных данных. Для синтеза шума используется генеративно‑состязательная архитектура
  U-Net-подобного типа, построенная на базе StyleGANv2 с модифицированным дискриминатором, учитывающим параметры камеры и исходных изображений. Основное внимание уделяется сохранению пространственно‑цветовой структуры изображения при генерации шума, что достигается введением специализированной функции потерь, сохраняющей характеристики цветопередачи и текстурных деталей. Предлагаемый подход позволяет обучать генератор шума в условиях полного отсутствия пар чистых и зашумленных изображений, что особенно актуально при работе с реальными данными, полученными с различных камер и в различных условиях освещения. В экспериментальной части проведен подробный сравнительный анализ качества синтезированных изображений по метрикам PSNR и SSIM, а также оценка распределения шума на основе статистических характеристик интенсивности и спектрального состава. Демонстрируется, что синтезированный набор изображений, созданный предложенным методом, может эффективно использоваться как самостоятельный тренировочный корпус для нейросетей подавления шума, а также в комбинации с реальным набором SIDD для повышения точности моделей подавления шума. Результаты показали, что комбинированное обучение на объединенном множестве сгенерированных и реальных примеров обеспечивает рост среднего PSNR на 1.5 дБ по сравнению с существующими методами, основанными на выровненных данных. При этом отсутствует зависимость от специфических оптических характеристик конкретного сенсора камеры, что существенно расширяет область применения разработанного метода. Полученные результаты подтверждают применимость предложенного подхода в задачах синтеза и подавления реалистичного шума в условиях отсутствия чистых эталонных изображений, а также открывают перспективы для дальнейших исследований в направлении адаптивной генерации шумовых моделей.

• ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УНИТАРНЫХ КОДОВ ДЛЯ ОДНОРОДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

  Е.А. Титенко

  104-115

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Актуальность. Эффективная работа вычислительных систем, в том числе, основывается на общезначимых обеспечивающих вычислениях по планированию параллельных вычислений и анализу результатов. Достаточно важными вычислительными средствами являются преобразователи (формирователи) унитарных кодов, совмещающих свойства числовой и символьной информации. Цель работы – создание высокопроизводительных вычислительных схем для обработки унитарных кодов на единой теоретической основе. Методы исследования. Известные одномерные и двумерные итерационные сети являются основой для создания однородных преобразователей унитарных кодов. Такие сети имеют необходимые и достаточные условия для организации параллельных вычислений. Для синтеза преобразователей унитарных кодов были выделены следующие принципы обработки, свойственные для чисел и строк: двунаправленность обработки, разбиение на множество локальных процессов с собственными стартовыми точками, иерархия, мультифункцинальность, дуализм цифра/символ. Описанные преобразователи используют известные и привносят новые схемотехнические решения. Описаны цифровой компрессор, формирователь серии логических «1», арбитр, пороговый элемент весовых и унитарных кодов. Результаты и обсуждения. Созданы практически значимые схемы прямых и обратных преобразователей кодов «8-4-2-1 – нормализованный код», используемые в однородных вычислительных системах – мультипроцессорах, ассоциативных процессорах и др. Количественные оценки преобразователей унитарных кодов проведены для порогового элемента весового и унитарного кодов. Данный преобразователь основан на дуальной трактовке элементов кода как цифры или символа, что позволило на завершающей фазе вычислений (против стандартного метода) исключить линейную временную зависимость для вычисления результата сравнения двух кодов. Показано, что для унитарных кодов размеров от 12 до 36 бит временной выигрыш составляет 14-16%. Данный эффект получен за счет исключения последовательных вычислений между ячейками итерационной сети. Выводы. Для построения эффектных по времени схем преобразования унитарных кодов использован и развит аппарат итерационных сетей, на основе которых созданы одномерные, двумерные итерационные сети с регулярными связями, а также преобразователи на основе универсальных логических модулей.