АННОТАЦИИ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" №5, 2012

К оглавлению

А. Б. Барский, д-р техн. наук, проф. МИИТ, Москва, E-mail: arkbarsk@mail.ru

Алгоритмические, архитектурные и структурные методы организации управляющих процессов в виртуальном пространстве средств Grid-системы

Исследуются проблемы перспективного применения Grid-технологий для построения управляющих систем, включая системы реального времени. Предполагается, что супервизор системы формирует поток запросов хост-процессору Grid-центра для организации распределенных вычислений в вычислительной сети. По каждому запросу решается пакет задач за минимальное время. Обоснован простейший алгоритм компенсации для точного оптимального распределения пакета задач между однородными ресурсными процессорами сети. Для минимизации времени сбора результатов вычислений предлагается параллельная структура памяти базового хост-процессора, блоки которой являются адресуемыми объектами. Их связь с процессорами ресурсного кластера позволяет осуществлять одновременный обмен данными.
Ключевые слова: Grid-технологии, вычислительная сеть, распределенные вычисления, хост-процессор, алгоритм компенсации, сбор результатов

Стр. 2 – 6

Barsky A. B. Algorithmically, Architecturally and Structurally Methods of the Control Processes Organization in the Virtual Space of Grid-System Means
The problems of long-term use of Grid-technologies for building control systems, including real-time systems are investigated. It is assumed that the supervisor system generates the flow of requests to a Host CPU of a Grid-point for the organization of distributed computing in the computer network. For each request packet of problems is solved in minimum time. A simple compensation algorithm for the exact optimal distribution of tasks between the packet processors uniform resource network is substantiated. In order to minimize the time of collecting the results of calculations a parallel memory structure of the baseline host processor, blocks of which are addressable objects, is proposed. Their link with the processor cluster resource allows a simultaneous communication.
Keywords: Grid-technology, computer network, distributed calculations, Host-processor, algorithm of compensation, collecting of results

B. М. Захаров, д-р техн. наук, проф.,
C. В. Шалагин, канд. техн. наук, доц.,
e-mail: sshalagin@mail.ru, ФГБОУ ВПО "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева — КАИ"

Вычисление нелинейных полиномиальных функций на многопроцессорной системе с программируемой архитектурой

Получены оценки временной и аппаратной сложности вычисления нелинейной полиномиальной функции (НПФ), определенной над полем Галуа вида GF(2n), на многопроцессорных системах с программируемой архитектурой, элементами которой являются ПЛИС серии Virtex-7. НПФ представима в виде IP-ядер, реализующих определенные функции и выполненных по технологии ПЛИС класса FPGA.
Ключевые слова: ПЛИС, вычислительная техника, многопроцессорные системы, программируемая архитектура

Стр. 6 – 11

Zakharov V. M., Shalagin S. V. The Calculation of Non-Linear Polynomial Functions on Multiprocessor System with a Programmable Architecture
We obtain estimates of time and hardware complexity of the computation of nonlinear polynomial function (NPF), defined over a Galois field of the form GF(2n), on multiprocessor systems with a programmable architecture, which consists of FPGA Virtex-7 series. NPF can be represented as IP-cores, that implement specific functions performed by FPGA-technology.
Keywords: FPGA, сomputer facilities, multiprocessing systems, programmable architecture

A. О. Крючков, студент магистратуры,
B.  А. Крищенко, канд. техн. наук, доц.,
e-mail: kva@bmstu.ru, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Отслеживание жизненного цикла IP-пакетов

Разработан метод, позволяющий построить весь жизненный цикл IP-пакета от его создания до прихода к получателю. Метод позволяет отслеживать фрагментацию и дефрагментацию, многоадресную маршрутизацию, туннелирование и преобразование сетевых адресов для протоколов IPv4 и IPv6. Описывается программная реализация метода для компьютерных сетей с узлами на основе ОС Linux.
Ключевые слова: анализ сетевого трафика, протокол IP, IP-пакет

Стр. 11 – 16

Kryuchkov A. O., Krishchenko V. A. IP Packet Lifecycle Tracking Method
The paper describes a method to reconstruct the entire lifecycle of an IP packet from its creation to delivery. The method keeps track of events such as fragmentation and reassembly, multicast routing, tunneling and NAT. A software implementation for Linux-based networks is described. The method is applicable to both IPv4 and IPv6.
Keywords: network traffic analysis, IP protocol, IP packets

О. Ф. Немолочнов, д-р техн. наук, проф., зав. каф., e-mail: nemolochnov_o_f@mail.ru, А. Г. Зыков, канд. техн. наук, доц., e-mail: zykov_a_g@mail.ru, В. И. Поляков, канд. техн. наук, доц., А. В. Меженин, канд. техн. наук, доц., Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

Неравенства-отношения и выбор альтернативных решений управления вычислительными процессами

Исследуются вопросы поиска и построения альтернативных решений управления вычислительными процессами, заданного системой неравенств. Определяется общее число неравенств в системе, число реально существующих отношений и число неравенств, не имеющих решений. Рассмотрено множество решений и предикаты от одной до трех переменных, приведена их графическая интерпретация.
Ключевые слова: вычислительный процесс, неравенства-отношения, don't care, частично определенные функции

Стр. 16 – 19

Nemolochnov O. F., Zykov A. G., Polyakov V. I., Mezhenin A. V. Inequalities — Relations and Solution Alternative of Computational Processes Control
Search and construction aspects of alternative solutions for computational processes control are considered. A solution of any inequality is a set of its variables relations; and simple predicates form the Boolean variables on these sets. Solutions of inequalities system make complex predicates in the form of the Boolean functions f. Inequalities systems may have a solution or don't have one, and therefore the Boolean functions f are partially defined. The function value f = d in the area where inequalities system has no solution, and in the area where the system has one, the Boolean function value is defined and is equal f = p, where p = {0, 1}. In this case the function can be specified in the form of disjunction of simple predicates conjunctions as the alternative solutions.
Keywords: computational process, inequality relation, don't care, partially defined functions

В. И. Струченков, д-р техн. наук, проф., МГТУ МИРЭА, г. Москва, e-mail: str1942@mail.ru

Устаревшие стереотипы и новые алгоритмы решения прикладных задач дискретной оптимизации

Рассмотрены различные алгоритмы решения ряда задач дискретной оптимизации. Показано, что известные алгоритмы могут быть существенно улучшены при использовании комбинированных методов: динамическое программирование с отбраковкой не только путей, приводящих в одно и то же состояние, но и бесперспективных (доминируемых) состояний, плюс метод ветвей и границ для вычисления двусторонних прогнозных границ оптимума для дополнительной отбраковки состояний. Для вычисления границ предложен новый алгоритм "спуска — подъема". Приведены результаты сопоставительных расчетов по различным алгоритмам применительно к задаче оптимального распределения ресурса.
Ключевые слова: динамическое программирование, множества Парето, метод ветвей и границ

Стр. 20 – 29 

Struchenkov V. I. Obsolete Stereotypes and New Discrete Optimization Algorithms for the Applied Problems Solving
The various algorithms for solving some discrete optimization problems are considered. It is shown that the known algorithms may be significantly improved by using a combination of methods: dynamic programming with a rejection not only of ways, resulting in the same state, but also dead-(dominated) states, plus branch and bound method for calculating the bilateral prediction limits for the optimum additional rejection of the state. To compute the boundaries proposed a new algorithm for the "descent-ascent." The results of comparative calculations for different algorithms applied to the problem of optimal resource allocation.
Keywords: dynamic programming, Pareto sets, branch-and-bound methods

П. В. Скрибцов, канд. техн. наук, ген. директор, А. В. Долгополов, вед. программист, e-mail: avdol@udm.net ООО "Павлин Технологии", www.pawlin.ru

Применение GPU для решения задач математического моделирования в области гидродинамики и гидрологии

Анализируется мировой опыт использования многоядерных графических процессоров (GPU) для ускорения расчетов по базовым уравнениям гидродинамики, таким как уравнения Навье—Стокса и Сен-Венана, а также по методу сглаженных частиц. Ускорение расчетов с применением GPU измеряется относительно современных центральных процессоров (CPU). Рассматриваются причины получаемого увеличения быстродействия.
Ключевые слова: гидрология, гидродинамика, графические процессоры, Сен-Венан, Навье—Стокс

Стр. 30 – 34

Skribtsov P. V., Dolgopolov A. V. GPU Applications in the Area of Hydrodynamics and Hydrology Mathematical Modeling
This paper analyzes a world experience in the area of multi-core graphical processors (GPU) utilization for basic hydrodynamics equation calculation speed-up. These basic equations are Saint-Venant and Navier-Stokes systems. We also examine smoothed particle method. The value of speed-up is measured in comparison with up-to-date CPUs. The source of speed-up obtained is explained.
Keywords: hydrology, hydrodynamics, graphical processors, Saint-Venant, Navier-Stokes

Н. И. Юсупова, д-р техн. наук, проф., А. Ф. Валеева, д-р техн. наук, проф., Р. И. Файзрахманов, канд. техн. наук, Уфимский государственный авиационный технический университет, e-mail: aida_val2004@mail.ru

Вероятностный алгоритм муравьиной колонии для решения задач раскроя промышленных материалов на заготовки различных геометрических форм

Рассматриваются задачи раскроя промышленных материалов на заготовки различных геометрических форм при наличии технологических ограничений (гильотинность реза, направление волокон материала, обход дефектных областей материала и др.), ориентированные на единичное производство. Подобные задачи раскроя относятся к классу NP-трудных, что означает отсутствие в настоящее время алгоритмов полиномиальной сложности, находящих решения за приемлемое на практике время. В связи с этим в статье предлагается вероятностный алгоритм муравьиной колонии, позволяющий получать приближенное решение поставленных задач. Проведены численные эксперименты на случайно сгенерированных и известных тестовых примерах, которые показали эффективность разработанного алгоритма, а также практические примеры.
Ключевые слова: задачи раскроя промышленных материалов, заготовки круглой и прямоугольной формы, алгоритм муравьиной колонии, популяция

Стр. 35 – 42

Yusupova N. I., Valeeva A. F., Fayzrakhmanov R. I. A Probabilistic Algorithm Ant Colony for Solving Cutting of Industrial Materials into Various Geometric Shapes Abstract
The article considers the problem of industrial materials cutting into shapes of various geometric shapes in the presence of technological constraints (guillotine cut, the direction of fiber material, bypassing the de­fective areas of material, etc.) aimed to a single production. Similar cutting problems belong to the class NP — hard problems, which means that the current lack of algorithms of polynomial complexity, finding solutions in a reasonable time in practice. In this regard, the article suggests a probabilistic ant colony algorithm, which yields an approximate solution of the tasks. Numerical experiments on randomly generated test cases and known to have shown the effectiveness of the algorithm, as well as practical examples.
Keywords: cutting problem of industrial materials into circle and rectangular shapes, ant colony algorithm, population

И. Н. Лысенков¹, канд. военных наук, нач. учебного отдела, С. В. Дворников¹, д-р техн. наук, доц., проф.,
С. С. Дворников², студент, Д. М. Ишин¹, курсант, А. А. Устинов¹, д-р техн. наук, проф., зам. нач. каф.
¹Военная академия связи, г. Санкт-Петербург
²Санкт-Петербургский государственный политехнический институт, e-mail: practicdsv@yandex.ru

Пороговое декодирование самоортогональных кодов

Представляются результаты исследования методов декодирования самоортогональных кодов. Анализируются практические схемы кодеров и декодеров самоортогональных кодов. Исследуются возможности применения их в системах передачи телевизионной информации.
Ключевые слова: самоортогональные коды, пороговое декодирование, синдромный регистр, дефинитный декодер

Стр. 43 – 46

Lysenkov I. N., Dvornikov S. V., Dvornikov S. S., Ishin D. M., Ustinov A. A. Decoding Itself Orthogonally Codes
Introduce the results of the method study of the decoding itself orthogonally codes. The practical schemes coders and decoders of itself orthogonally codes are analyzed. The possibility of the using them in system of the transmission to television information are researched.
Keywords: self-orthogonal codes, threshold decoding, the syndrome register, definite decoder

С. Н. Агиевич, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., вед. специалист, ООО "Специальный технологический центр", г. Санкт-Петербург, e-mail: aserzhnic@mail.ru

Обработка сигналов методами сплайн-алгебраического гармонического анализа

На основе элементов теории сплайн-алгебраического гармонического анализа разработаны методы и реализующие их алгоритмы модуляции, демодуляции сигналов, отличающиеся повышенной скрытностью, помехозащищенностью, скоростью реализации. Представляются аналитические модели сигналов в базисах функций сплайн-характеров. Приводятся результаты анализа сравнительной вычислительной эффективности предложенных методов и алгоритмов. Обосновывается их помехозащищенность и даются предложения по их практическому использованию.
Ключевые слова: сплайн-алгебраический гармонический анализ, алгоритмы модуляции и демодуляции сигналов, функции сплайн-характеров

Стр. 48 – 51

Agievich S. N. Signal Processing Techniques Spline-Algebraic Harmonic Analysis
On base element to theories spline-algebraic harmonic analysis is designed methods and realizing their algorithms to modulation and demodulation signals, differing raised by secretiveness, noiseproof factor, velocity to realization. Introduce the analytical models a signal in base function spline-haracters. Happen to the results of the analysis to comparative computing efficiency of the offered methods and algorithms. It is motivated their noiseproof factor and are given offers upon their practical use.
Keywords: spline-algebraic harmonic analysis, algorithms to modulation and demodulation signals, function spline-haracter

Р. М. Алгулиев, член-корр. НАН Азербайджана, д-р техн. наук, проф., Р. М. Алыгулиев, д-р техн. наук, Ф. С. Гянджалиев, докторант, Институт Информационных Технологий НАН Азербайджана Азербайджан, Баку, rasim@science.az; r.aliguliyev@gmail.com

Извлечение социальных сетей научных исследователей в Веб с использованием информации из нескольких источников

В настоящее время большинство научных исследователей размещают свои работы в Веб. Это может быть использовано для извлечения полезной информации об их прошлой, настоящей и будущей деятельности. По этой причине социальная сеть научных исследователей имеет важное значение для научного общества. Социальная сеть может быть построена на основе информации, полученной из разных источников в Веб. В настоящей работе предложен метод извлечения социальных сетей научных исследователей на основе информации, полученной из разных источников.
Ключевые слова: неоднородная социальная сеть, социальная сеть научных исследователей, многокритериальный выбор

Стр. 52 – 57

Alguliev R. M., Aliguliyev R. M., Ganjaliyev F. S. Extracting a Heterogeneous Social Network of Academic Researchers on the Web Based on Information Retrieved from Multiple Sources
The majority of academic researchers present the results of their scientific activity on the Web. This trace can be used to derive useful information of their past, present activity and forecast the future intentions. Hence, social network of academic researchers can be of important value for scientific community. This information can be retrieved from various data source currently available on the Web. From each of them a separate network can be built. In this paper we present a method which can be used to combine multiple single-relational networks into a single network which will combine all relations, hence it will be multi-relational.
Keywords: multi-relational networks, academic researchers' network, multi-criteria choice

Междисциплинарный подход к изучению информационной безопасности на основе анализа конкретных ситуаций*

Предлагается подход к преподаванию информационной безопасности, основанный на использовании метода кейс-стади для проведения практических занятий. Обосновывается целесообразность применения метода кейс-стади на примере его использования в рамках курсов "Организация и технология защиты информации" и
"Технологии обеспечения информационной безопасности", читаемых студентам магистратуры и бакалавриата отделения программной инженерии НИУ "ВШЭ" с 2008 г. Данная работа восполняет отсутствие методических рекомендаций по использованию метода кейс-стади при преподавании в высших учебных заведениях дисциплин, связанных с защитой информации.

Ключевые слова: информационная безопасность, кейс-стади, управление рисками, методические рекомендации

*Работа выполнена в рамках исследовательского проекта "Исследование и разработка методов оценки эффективности ис­пользования криптографических средств защиты информации в сфере бизнеса и финансов", поддержанного государственным грантом № П965 от 27 мая 2010 г.

Стр. 58 – 62

Avdoshin S. M., Savelieva A. A. Interdisciplinary Approach to Information Security Based on Case Study Analysis
In this paper we propose a new approach to teaching practical information security in higher school based on case studies. We justify its place in information security curriculum by providing an example from our ex­perience of using the approach for BSc and MSc students of Higher School of Economics in the courses on "Technical and Organizational Aspects of Information Security" and "Information Security Technologies". This paper fills the gap in existing practices for teaching information security which currently lack in guidelines for designing case studies and integrating them into the curriculum.
Keywords: information security, case study, Risk management, best practices

С. М. Салибекян, ст. преподаватель, П. Б. Панфилов, канд. техн. наук, проф., Московский институт электроники и математики, e-mail: salibek@yandex.ru

Реализация искусственных нейронных сетей с помощью атрибутной архитектуры вычислительной системы

Как известно, основной проблемой для воплощения нейронных сетей в "железе" является наличие огромного количества соединений между нейронами, которые невозможно реализовать с помощью современных технологий изготовления печатных плат и интегральных схем. В статье предлагается атрибутная архитектура организации вычислительной системы, которая позволяет решить данную проблему: в атрибутной системе обмен информацией между нейронами ведется всего через одну шину данных/атрибута, которая обеспечивает весь информационный обмен между любыми нейронами, входящими в сеть. Атрибутная нейронная сеть имеет и еще одно ценное качество — возможность динамической реконфигурации, причем для реконфигурации не требуется применение громоздких коммуникационных сред.
Ключевые слова: нейронная сеть, динамическая реконфигурация, атрибутная архитектура, информационная пара

Стр. 64 – 68

Salibekyan S. M., Panfilov P. B. Attribute Architecture is a Way of a Neuronal Network Hardware Realization
This is the major problem of neural network hardware realization is difficult to make big quantity of links between neurons with modern integration circuit or printed circuit board technologies. In this paper a new computing system architecture named attribute architecture is offered to solve this problem. In attribute architecture an exchange between neurons is made by means of information couple via single bus. Attribute neural network have ability of dynamic reconfiguration. A dynamic reconfiguration doesn't require a switch.
Keywords: neural network, dynamic reconfiguration, attribute architecture, information couple

Е. А. Энгель, канд. техн. наук, доц., Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова, г. Абакан

Решение задач управления, принятия решений и обработки информации методом нечеткой селективной нейросети

Применение классических математических методов к решению задач управления и принятия решений затруднено, но эффективны интеллектуальные системы. Путем синтеза нейросетевых, селективных и нечетких методологий интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений и обработки информации обоснована разработанная автором нечеткая селективная нейросеть, устраняющая недостатки существующих методологий и более эффективная.
Ключевые слова: нечеткая нейронная сеть, приня­тие решений, интеллектуальные системы

Стр. 68 – 73

Engel E. A. Solving Control Problems, Decision Making and Information Processing by Fuzzy Selective Neural Network
Application of classical mathematical methods to solving decision-making problems is difficult, intelligent systems is more effective for this. Through the synthesis of neural networks, fuzzy and selective methodologies for intellectual support for management decisions, justified the author's modified fuzzy neural network, as eliminating the drawbacks of existing methodologies and more effective.
Keywords: fuzzy neural network, decision making, intelligent systems

Нгуен Виет Хунг, аспирант, А. В. Муравьев, аспирант, Московский физико-технический институт, e-mail: viethung81@yahoo.com

Применение нейросетевого алгоритма в задаче компенсации движения в видеокодировании с помощью технологии NVIDIA CUDA

Представлен алгоритм поблочного нахождения вектора движения в видеопоследовательностях и подход к его реализации на базе графической карты NVIDIA. Особенностями этого алгоритма являются новый подход к построению набора кандидатов вектора движения и высокая параллелизуемость. Приводятся результаты экспериментальных исследований, и представленный алгоритм сравнивается с другими алгоритмами компенсации движения на CPU и на CUDA.
Ключевые слова: компенсация движения, видеокодирование, нейронные сети, сеть Кохонена, графический процессор, CUDA

Стр. 74 – 78

Nguyen Viet Hung, Muravyov A. V. Application of Neural Network Algorithm in the Problem of Motion Compensation in Video Coding Using Technology NVIDIA CUDA
This paper presents an algorithm for finding the motion vectors in video sequences, and its implementation approach on the basis of graphic card NVIDIA. Feature of this algorithm is a new approach of constructing a set of candidate motion vectors, and its high parallelization. The results of experimental studies were presented and compared with other algorithms for motion compensation on CPU and CUDA.
Keywords: motion compensation, video coding, neural networks, Kohonen network, GPU, CUDA

оглавление