АННОТАЦИИ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" №7, 2012

К оглавлению

Б. Г. Кухаренко, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., вед. науч. сотр., Институт машиноведения РАН, г. Москва,
e-mail: kukharenko@imash.ru Д. И. Пономарев, аспирант, Московский физико-технический институт (ГУ), e-mail: ponomarev-102@mail.ru

Аппроксимация смесью Гауссовых распределений в модели переключающегося фильтра Калмана для идентификации режимов колебаний временных рядов

Рассматриваются временные ряды со сменой режимов колебаний. Авторегрессионные модели метода Прони в пространстве состояний используются как динамические модели режимов колебаний временного ряда в переключающемся фильтре Калмана. Вероятности скрытых состояний аппроксимируются смесью Гауссовых распределений. Демонстрируется обнаружение последовательностей повторяющихся паттернов (жестов оператора) в управляющем сигнале дистанционного манипулятора.
Ключевые слова: временные ряды, режим колебаний, метод Прони, авторегрессионная модель, переключающийся фильтр Калмана, модель смеси Гауссовых распределений, паттерн, дистанционный манипулятор

Стр. 2 – 7

Kukharenko B. G., Ponomarev D. I. Gaussian Mixture Approximation in Switching Kalman Filter Model for Identification of Time Series Oscillation Regimes
Time series of oscillation regime changes are under study. Auto regression models of the Prony method in state space are in use in switching Kalman filter as dynamical models of time series oscillation regimes. Hidden state probabilities are approximated by Gaussian mixtures. The detection of repeated pattern (operator gesture) successions is demonstrated in the control signal of remote manipulator.
Keywords: time-series, oscillation regime, the Prony method, autoregression model, switching Kalman filter, Gaussian mixture model (GMM), pattern, telerobotic manipulator

Д. В. Андреев, д-р техн. наук, проф., e-mail: andreev@ulstu.ru Ульяновский государственный технический университет

Универсальный логический модуль для обработки многозначных данных

Рассмотрены математическая модель, элементный базис и схемное решение нового аналогового модуля, универсального в классе всех n-арных функций k-значной логики. Представлен способ минимизации указанной модели при соответствующем ограничении класса воспроизводимых функций.
Ключевые слова: многозначная логика, многоуровневые сигналы, универсальные модули

Стр. 7 – 10

Andreev D. V. Universal Logical Module for Conversion of Multiple-Valued Data
The article considers mathematical model, element basis and circuit decision of the new analog module, universal in a class of all functions from n arguments of k-valued logic. The way of minimization of the specified model at corresponding restriction of a class of reproduced functions is presented.
Keywords: the multiple-valued logic, multilevel signals, universal modules

Л. Н. Сандуляну, студент, Московский физико-технический институт, В. В. Стрижов, канд. физ.-мат. наук, науч. сотр., Вычислительный центр РАН, e-mail: strijov@ccas.ru

Выбор признаков в авторегрессионных задачах прогнозирования*

Исследуется проблема выбора модели оптимальной сложности при авторегрессионном прогнозировании. Задача состоит в отыскании наименее обусловленного набора признаков, доставляющего при этом заданное значение функции ошибки. Для выбора этого набора используется модифицированный алгоритм последовательного добавления и удаления признаков. В работе предложен метод поиска оптимальной модели прогнозирования временных рядов. В вычислительном эксперименте проведено сравнение прогнозов рядов почасовых цен на электроэнергию.
Ключевые слова: отбор признаков, мультиколлинеарность, шаговая регрессия, метод Белсли, прогнозирование временных рядов

Стр. 11 – 15

*Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 10-07-00422.

Sanduleanu L. N., Strijov V. V. Feature Selection in Autoregression Forecasting
The authors investigate the optimal model selection problem with application to the auto-regression forecasting. To solve the problem one has to select a maximum well-defined feature subset, subject to some given value of the error function. To select the feature set the modified add-del feature selection algorithm is used. This paper suggests a method of time series forecasting model selection. The computational experiment compares the electricity hourly prices forecasts.
Keywords: feature selection, multicollinearity, stepwise regression, Belsley method, time series forecasting

В. А. Чепурко, канд. физ.-мат. наук, доц.,
С. В. Чепурко, аспирант, Обнинский институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ, e-mail: chepurko@iate.obninsk.ru

Непараметрическая оценка коэффициента деградации геометрических процессов

Рассмотрено построение точечной и интервальной непараметрической оценки знаменателя геометрического процесса у. На основании интервальной оценки возможна проверка гипотезы о том, что наблюдаемый процесс восстановления является геометрическим. Исследуемая модель геометрического процесса линеаризуется логарифмированием. Предложенный метод основан на непараметрической оценке Тейла углового коэффициента простой линейной регрессии.
Ключевые слова: геометрический процесс, процесс восстановления, знаменатель процесса, угловой коэффициент, непараметрическая оценка Тейла, статистика Кендалла

Стр. 16 – 21

Chepurko V. A., Chepurko S. V. Geometrical Processes Degradation Coefficient Non-Parametric
Estimation
Article deals with the construction of the point and interval non-parametric estimates of the denominator of the geometric process. Using the interval estimation it is possible to test the hypothesis that the observed recovery process is geometric. The investigated model is linearized by taking the logarithm of the geometric process. The proposed method is based on the slope nonparametric Theil estimation of simple linear regression.
Keywords: geometric process, renewal process, denominator of the process, slope, nonparametric Theil estimation, Kendall statistics

Ш. А. Оцоков, д-р техн. наук, доц., Московский энергетический институт (технический университет)

Метод проверки необходимости округления при организации высокоточных вычислений в модулярной арифметике*

Предложен метод проверки необходимости округления в процессе высокоточных вычислений с двоичными дробями в модулярной арифметике. Получены экспериментальные оценки эффективности высокоточных вычислений в модулярной арифметике на примере нахождения скалярного произведения векторов.
Ключевые слова: модулярная арифметика, двоичные дроби, высокоточные вычисления

Стр. 21 – 26

*Работа выполнена при поддержке гранта президента для молодых докторов наук МД-5302.2012.9.

Otsokov Sh. A. Method of Checking Necessity of the Ruonding Off During the High-Precision Calculations in Modular Arithmetic
In article the method of check of necessity of a rounding off during high-precision calculations with binary fractions in modular number system is introduced. Experimental estimations of efficiency of high-precision calculations in modular arithmetic on an example of a finding of scalar product of vectors are offered.
Keywords: modular arithmetic, binary fractions, high-precision calculations

С. В. Косяков, д-р техн. наук, проф., зав. каф., А. Б. Гадалов, ст. преподаватель, нач. отд.,
А. М. Садыков, аспирант, ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина", e-mail: ksv@igt.ispu.ru

Моделирование пространственных данных при решении задач дискретной оптимизации в среде ГИС

Рассматриваются проблемы и методы расчета и поддержания в актуальном состоянии в среде ГИС матрицы исходных данных для решения транспортных задач и задач оптимального размещения предприятий. Приводятся описание метода сокращения времени перерасчета полной матрицы маршрутов транспортной задачи при изменении данных в графе дорожного движения и структура базы данных, позволяющая автоматизировать процесс обновления этой матрицы в среде ГИС.
Ключевые слова: пространственные данные, матрица маршрутов, геоинформационная система, транспортная задача

Стр. 27 – 31

Kosiakov S. V., Gadalov A. B., Sadykov A. M. Simulation of Spatial Data Solving Discrete Optimization Problems in a GIS
The problems and methods of calculating and maintaining in actual state matrix of transportation costs using GIS are described. Matrix is used as input data in vehicle routing problems and optimal facility location problems. Describes the method of reducing the time a full matrix routing transportation task and the database structure that allows to automate the process of updating this matrix in the GIS.
Keywords: spatial data, matrix routes, GIS, vehicle routing problem

В. Г. Астафуров^{1, 2}, д-p физ.-мат. наук, проф., А. В. Скороходов¹, аспирант,
¹Учреждение Российской академии наук Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН, г. Томск, e-mail: astafUrov@iao.ru
²Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Нейpосетевой классификатор облачности по спутниковым данным*

Предложен алгоритм классификации облачности по типам на основе трехслойного персептрона с использо­ванием информации о текстуре спутниковых снимков. На основе экспертной оценки выделено 14 уникальных текстур различных типов облачности, которые могут быть определены предложенным классификатором. Для описания текстуры изображений облаков используется подход Gray-Level Co-occurrences Matrix, в основе которого лежит вычисление матриц смежности градаций яркости. Представлено описание архитектуры сети и алгоритма ее обучения. Обсуждаются результаты классификации облачности.
Ключевые слова: классификация, облака, нейронные сети, текстурные признаки

Стр. 32 – 37

*Работа выполнена при поддержке гранта президента для молодых докторов наук МД-5302.2012.9.

Astafurov V. G., Skorokhodov A. V. Neural Network Cloudiness Classifier from Satellite Data
An algorithm for cloudiness type classification based on three-layer perceptron with the use of information on the satellite image texture is suggested. Based on the expert estimate, 14 unique textures of different cloudiness types have been identified that can be identified using the suggested classifier. The Gray-Level Co-occurrences Matrix Approach based on calculation of adjacency matrices of brightness gradation is used to describe the cloud image texture. The network architecture and the algorithm of its learning are described. Results of cloudiness classification are discussed.
Keywords: classification, clouds, neural networks, textural parameters

Д. Ю. Кривошеин, аспирант, А. М. Марченко, д-р техн. наук, проф., МГУ им. М. В. Ломоносова

Инкрементальный алгоритм поиска кратчайших путей в графе

Описан алгоритм решения задачи поиска кратчайших путей в динамически изменяющемся графе. Для статических графов известен ряд алгоритмов, например, алгоритм Флойда—Уоршелла или алгоритм Дейкстры. Рассматривается случай, когда вес какого-либо ребра в графе изменяется, и ставится задача быстро пересчитать все кратчайшие пути. Такая задача может возникать, например, на этапе трассировки сверхбольших интегральных схем (СБИС), где графы могут иметь большую размерность и классические алгоритмы малоэффективны. Приведен инкрементальный алгоритм нахождения всех кратчайших путей в случае, если вес ребра увеличивается. Также рассмотрен случай графа с малым числом ребер, при этом оценка сложности инкрементального алгоритма составила O(n4/3).
Ключевые слова: динамически изменяющийся граф, поиск кратчайших путей, инкрементальный алгоритм, алгоритм Флойда—Уоршелла, трассировка СБИС

Стр. 38 – 41

Krivoshein D. Yu., Marchenko A. M. Incremental All-Pairs Shortest Path Algorithm
In this paper the dynamic shortest path problem on graphs is considered. For static graphs various classic algorithms are known, such as Floyd-Warshall all-pairs shortest path algorithm or Dijkstra's single-source shortest path algorithm. In the paper a new incremental algorithm to recalculate shortest paths between all pairs of vertices in graph is presented for the case when the weight of one edge is increasing. This algorithm can be used when a large number of shortest path recalculation is performed, e.g. in routing phase of VLSI design, where graphs may have a large amount of vertices and classic algorithms are ineffective. This algorithm was also applied on sparse graphs, resulting in O(n4/3) time complexity.
Keywords: dynamically changing graph, all-pairs shortest path algorithm, incremental algorithm, Floyd-Warshall algorithm, VLSI routing

П. Н. Мартынов, инж., Е. Е. Ковшов, д-р техн. наук, проф., Государственный технологический университет "СТАНКИН", г. Москва, e-mail: oxymo@mail.ru

Разработка средств автоматизации тестирования интерфейсов пользователя в человеко-машинных системах управления

Рассматриваются методы исследования качества интерфейсов программных систем и их применимость в области человеко-машинных систем управления. В качестве альтернативы существующим методикам тестирования интерфейсов предлагается использовать авторский подход и разработанный на его основе программный комплекс.
Ключевые слова: человеко-машинное взаимодействие, графический интерфейс, юзабилити-тестирование

Стр. 42 – 46

Martynov P. N., Kovshov E. E. Automation User Interface Research Development in Man-Machine Control Systems
Discussing research methods of the software interface quality and their applicability in the field of human-machine control systems. The author's technique and developed software package are invited to use as an al­ternative to existing interface testing methods.
Keywords: man-machine interaction, graphical interface, usability testing

С. А. Бражник, инженер-программист, ЗАО ИТФ "Системы и технологии", аспирант, Владимирский государственный университет, С. И. Малафеев, д-р техн. наук, проф., гл. науч. сотрудник, ООО "Компания "Объединенная Энергия", г. Москва, e-mail: sim_vl@newmail.ru

Синхронизация в промышленных контроллерах с операционной системой LINUX

Рассматривается использование программной системы синхронизации в промышленных контроллерах с операционной системой Linux в составе АСКУЭ. Источником точного времени служат приемники GPS. Сигналы синхронизации используются для коррекции времени и подстройки хода системных часов контроллеров с погрешностью, не превышающей 1,3 мкс.
Ключевые слова: АСУ ТП, АСКУЭ, Linux, время, контроллер, синхронизация

Стр. 47 – 49

Brazhnik S. A., Malafeev S. I. Synchronisation in Industrial Controllers with Operating System Linux
Using of program system of synchronisation of time in industrial controllers with operating system Linux in structure of Automatic system for commercial accounting of power consumption is considered. As an exact time source receivers GPS serve. Synchronisation signals are used for correction of time and fine tuning of industrial controller system clocks with a margin error, not exceeding 1,3 msec.
Keywords: automatic control system, automatic system for commercial accounting of power consumption, Linux, time, synchronisation

С позиций синергетической теории информации рассматриваются квантовые аспекты информации, отражаемой конечными множествами элементов. При этом вводятся в рассмотрение такие понятия, как кванты информации и кванты отражения, биты отражения и их квантовая емкость, отраженные образы множеств и информационные границы их существования.
Ключевые слова: количество информации, синтропия, бит, квант, конечное множество, отраженный образ

Стр. 50 – 56

Vyatkin V. B. Information-Quantum Characteristics and the Reflected Images of Final Sets
Quantum aspects of the information reflected by final sets of elements from positions synergistic information theory are considered. Such concepts, as quanta of the information and quanta of reflection, a bits of reflection and their quantum capacity, the reflected images of sets and information borders of their existence are thus entered into consideration.
Keywords: quantity of the information, syntropy, bit, quantum, final set, reflected image

Е. В. Федорова, канд. хим. наук, зав. каф., e-mail: elena.fedorova@pharminnotech.com,
М. А. Гетьман, канд. фарм. наук, директор научно-образовательного центра, Е. В. Савельева, зам. директора ГБОУ ВПО СПХФА Минздравсоцразвития России

Использование облачных технологий Google Apps Education Edition для создания саморазвивающейся информационной платформы вуза

Описан опыт создания и развития единой информационной платформы в ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия на основе использования общедоступных облачных информационных технологий Google Apps Education Edition. Представлены основные этапы разработки, внедрения, структура информационной платформы, преимущества использования Web-приложений на основе облачных вычислений для образовательного процесса.
Ключевые слова: Google Apps Education Edition, единое информационное пространство, корпоративная информационная система (КИС), образовательные информационные технологии

Стр. 57 – 60

Fedorova E. V., Getman M. A., Savelieva E. V. Use of Google Apps Education Edition Cloud Technologies
to Set a Self-Developing Informational Platform in a Higher Education Institution
This article surveys the experience of setting-up and use of the general information platform in Saint-Petersburg Chemical and Pharmaceutical Academy based upon Google Apps Education Edition, the open-coded cloud web-information technologies. Main stages of development and introduction of the informational platform, its structure and use benefits of web-based cloud computing applications in educational process are elucidated.
Keywords: Google Apps Education Edition, common information space, corporate information systems (CIS), information technologies for education

П. В. Скрибцов, канд. техн. наук, ген. директор, П. А. Казанцев, канд. техн. наук, математик-программист, М. А. Червоненкис, вед. разработчик, ООО "Павлин Технологии", www.pawlin.ru e-mail: pantera2008@gmail.com

Применение искусственных нейронных сетей для решения обратных задач в гидрологии

Рассматриваются преимущества и недостатки нейросетевых подходов к решению обратных задач гидрологии, которые являются ярким примером задач математического моделирования сложных нелинейных систем. Приводятся общий метод решения подобных задач c помощью нейронных сетей и примеры решения обратных задач гидрологии и других областей физики.
Ключевые слова: гидрология, нейронные сети, обратные задачи

Стр. 62 – 69

Skribtsov P. V., Kazantsev P. A., Chervonenkis M. A. Artificial Neural Networks Approaches to Inverse Hydrology Problems
This article examines advantages and drawbacks of neural network approaches to inverse hydrology prob­lems which represent a good example of mathematical modeling of complex nonlinear systems. A generalized neural network approach to this problem to such a problems is presented. Solutions to other physical problems are referred as suggestive examples of successful approaches to ill-posed problems.
Keywords: hydrology, neural networks, inverse problems

В. В. Борисов, д-р техн. наук, проф., А. Е. Мисник, аспирант, Филиал МЭИ в г. Смоленске, e-mail: vborisov@etna-it.ru, anton@misnik.by

Комбинированный нейросетевой способ моделирования для оперативного управления сложными системами

Предложен комбинированный нейросетевой способ моделирования для оперативного управления сложными системами. Способ основан, во-первых, на предварительной декомпозиции и построении аналитической модели функционирования системы, во-вторых, на построении и предварительной настройке нейросетевых моделей отдельных элементов системы, в-третьих, на создании комбинированной нейросетевой модели системы, в-четвертых, на дообучении нейросетевых моделей отдельных элементов системы и модели системы в целом в процессе ее функционирования (управления функционированием) нейронной сетью-супервизором. Данный способ реализован при моделировании и управлении функционированием участков системы городского теплоснабжения.
Ключевые слова: нейросетевая модель, нейросетевой способ моделирования

Стр. 69 – 72

Borisov V. V., Misnik A. E. Combined Neural Network Method of Modelling for the Operative Control of Complex Systems
The combined neural network method of modelling for the operative control of complex systems is offered. This method is based: first, on preliminary decomposition and design of analytical model of functioning of system; secondly, on design and initial tune-up neural network models of separate elements of system, thirdly, on design of combined neural network model of system; fourth, on post-training of neural network models of separate elements and of neural network model of system model during its functioning (management of functioning) by means of a neural network- supervisor. This method is realised at modelling and management of functioning of system of a city heat supply.

С. Ю. Степанов, канд. техн. наук, зам. нач. отдела, Администрация городского округа Климовск, И. С. Кабак, канд. техн. наук, доц., проф., Московский государственный университет "СТАНКИН", Московский авиационный институт, e-mail: ikabak@mail.ru.

Алгоритм фрагментации больших нейронных сетей и исследование его сходимости

При разработке больших адаптивных систем управления автономными объектами, такими как беспилотные космические станции, все чаще применяют системы с искусственным интеллектом, в частности, с использованием технологии искусственных нейронных сетей. Искусственная нейронная сеть для сложной задачи будет состоять из большого числа нейронов, и современные технологии микроэлектроники не позволяют выполнить ее как один элемент. Для создания аппаратного комплекса, реализующего нейронную сеть, необходима фрагментация сети на отдельные подсети ограниченного размера. От качества разбиения сети в существенной степени зависит быстродействие, стоимость и другие параметры. Рассмотрен алгоритм такой фрагментации и исследуется его сходимость.
Ключевые слова: объемно-модульные системы, коммутаторная нейронная сеть, доменная сеть, фрагментация, сходимость

Стр. 73 – 78

Stepanov S. Yu., Kabak I. S. Convergence Analysis of Commutated Neural Networks Traffic Reduction Algorithm
This paper gives a brief description of the goal of reducing traffic information in the commutated neural network, neural network fragmentation algorithm and the proof of convergence of the algorithm.
Keywords: commutated neural network, fragmentation, convergence

оглавление