АННОТАЦИИ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" №1, 2013

К оглавлению

С. М. Авдошин, канд. техн. наук, проф., e-mail: savdoshin@hse.ru, М. С. Гоpбатовский, науч. сотр., e-mail: gorbatovskiy@gmail.com, А. В. Чеpнов, преподаватель, Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", г. Москва

Интеллектуальная платформа для создания ситуационного центра обеспечения безопасности железнодорожной транспортной инфраструктуры*

Предлагается подход к созданию программной платформы для проактивного обеспечения безопасности на железнодорожной инфраструктуре. Обосновывается необходимость методов прогнозирования для предотвращения транспортных инцидентов, а также подход к созданию платформы с учетом огромных объемов разнородных данных, поступающих с транспортной инфраструктуры, и необходимости их обработки в режиме реального времени. Предлагаемый концептуальный подход к созданию платформы, опирающийся на технологии создания промышленных систем ситуационной аналитики, позволит существенно повысить качество прогнозирования и предотвращения нештатных ситуаций на железных дорогах.
Ключевые слова: безопасность железных дорог, обработка потоков данных, ситуационное реагирование, прогнозирование, транспортный инцидент, анализ в режиме реального времени

Стр. 2 – 8

*Статья подготовлена в рамках государственного контракта № 07.514.11.4039 на выполнение научно-исследовательских работ по теме: "Исследование и разработка инновационных комплексных моделей интеллектуальной системы ситуационного реагирования и контроля безопасности железных дорог современной России", проводимых по федеральной целевой программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы".

Avdoshin S. M., Gorbatovskiy M. S., Chernov A. V. Intellectual Platform Design for Railways Situational Awareness and Security Centre
Safe and secure transportation infrastructure and especially railways security is a key priority for the Russian Government for many years ahead. The authors consider current technologies and architectures of railways to be unable to support predictive detection and prevention of emergency events on railway networks due to extra large volumes of various types of data and due to the lack of technical means for intellectual data mining in real time. The authors suggest an architecture and approach to build such new smart transportation systems for realtime situational awareness and analytics.
Keywords: railways security, data streams processing, situational awareness, predictive analytics, transport security, transportation incident, real-time analytics, sensor networks

Я. Н. Имамвердиев, канд. техн. наук, зав. отд.,
Л. В. Сухостат, аспирант, Институт информационных технологий НАНА,
Баку, Азербайджан, e-mail: yadigar@lan.ah.az, lsuhostat@hotmail.com

Метод оптимизации показателя распознавания в мультибиометрических системах

Эффективные методы слияния информации являются актуальной задачей в мультибиометрических системах. Рассматривается метод оптимального слияния значений соответствия путем максимизации площади под ROC-кривой. Для оптимизации целевой функции в работе применяется метод роя частиц. Эксперименты проводили с использованием трех открытых баз данных значений со­ответствия: NIST BSSR1, XM2VTS-Benchmark и BANCA. Предложенный метод существенно улучшает проверку идентичности в мультибиометрических системах.
Ключевые слова: мультибиометрическая система, слияние значений соответствия, площадь под ROC-кривой, метод роя частиц

Стр. 9 – 14

Imamverdiyev Ya. N., Sukhostat L. V. A Method for Optimizing Recognition Rate in Multi-Biometric Systems
The effective method of information fusion is an important task in multibiometric systems. We consider the method for the optimal score fusion, which conform to maximize the area under the ROC-curve. In this paper for the objective function optimization is used particle swarm optimization algorithm. The experiments were performed using open multibiometric score databases: NIST BSSR1, XM2VTS-Benchmark and BANCA. The proposed method significantly improves the identity check.
Keywords: multibiometric system, score fusion, area under the ROC-curve, particle swarm optimization

В. В. Сафронов, д-р техн. наук, проф., ОАО "КБ Электроприбор", г. Саратов, e-mail: sw@kbep.ru

Упрощенный метод решения задач нечеткого многокритериального ранжирования

Поставлена задача ранжирования систем при нечетко заданных значениях критериев. Обоснован упрощенный метод решения задачи, позволяющий сделать универсальной процедуру решения детерминированных и нечетко заданных задач. Приведены численные примеры.
Ключевые слова: функции принадлежности, нечеткое многокритериальное ранжирование, критерии

Cтр. 14 – 21

Safronov V. V. The Simplified Method of Fuzzy Multicriteria Ranking Problems — Solving Procedure
The problem put by is the ranking of systems when the criteria values are fuzzy assigned. The simplified method of this problem solution is reasoned, it permits to make the solving procedure universal for the deterministic and the fuzzy assigned problems. The numerical examples are given.
 Keywords: membership function, fuzzy multicriteria ranking, criteria

А. П. Карпенко, д-p физ.-мат. наук, проф., зав. каф., Е. В. Митина, студент, А. С. Семенихин, аспирант, МГТУ им. Н. Э. Баумана, e-mail: apkarpenko@mail.ru

Когенетический алгоритм Парето-аппроксимации в задаче многокритериальной оптимизации

Предложен когенетический алгоритм Парето-аппроксимации. Новизна алгоритма состоит в том, что в нем генетические субалгоритмы имеют не только различные значения свободных параметров, но и различный набор эволюционных операторов. Представлены результаты исследования эффективности алгоритма на из­вестном наборе тестовых задач многокритериальной оптимизации ZDT1 — ZDT4. Эффективность алгоритма показана также на примере двухкритериальной задачи убавления спуском космического аппарата в атмосфере Земли.
Ключевые слова: задача многокритериальной оптимизации, аппроксимация множества Парето, коэволюционный генетический алгоритм

Стр. 22 – 32

Karpenko A. P., Mitina E. V., Semenikhin A. S. Co-Generic Algorithm for Pareto Set Approximation
This paper is devoted to a co-generic algorithm for Pareto set approximation. Work extends co-evolutionary approach by adding to consideration not only variables values but also different set of evolutionary operators. Test results are presented for research of methodology efficiency on widely known multi optimal tasks ZDT 1 — ZDT4. Besides the paper presents results of experimental work that contains applying of described method to double criteria task optimization of control management for spacecraft landing.
Keywords: multi criteria optimization problem, Pareto set approximation, co-evolutionary genetic algorithm

Д. А. Потапов, аспирант, Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", г. Москва, e-mail: div-x15@yandex.ru

Оптимизация смещений и диспепсий оценок параметров математических моделей при обработке сглаженных экспериментальных данных*

При моделировании термодинамических свойств растворов в большинстве случаев исследователю недос­тупны непосредственные данные эксперимента, так как в литературе приводятся результаты сглаживания экспериментальных значений полиномами. Эти данные исследователи используют для проверки адекватности различных математических моделей, обычно являющихся нелинейными. Вследствие нелинейности уравнений моделей возникает смещенность оценок параметров. В данной работе исследуется влияние степени сглаживающего полинома на смещение и дисперсию этих оценок на примере кластерной модели растворов. Разработан алгоритм оптимизации смещений и дисперсий оценок параметров математических моделей при обработке сглаженных экспериментальных данных.
Ключевые слова: моделирование свойств растворов, проверка адекватности модели, математическая мо­дель, метод наименьших квадратов, смещенность оценки

Стр. 33 – 36

*Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП "Кадры инновационной России" (Государственный контракт № П2274).

Potapov D. A. Mathematical Models Parameter Estimates Bias and Variance Optimization in Case of Smoothed Experimental Data Processing
Immediate experimental data is usually unavailable to the researcher for solution thermodynamic properties modeling, as in literature the results of smoothing of experimental values with polynomials of certain degree are presented. This data is used by the researcher for various models verification, these models being usually nonlinear. Models' nonlinearity results in parameter estimates biasedness. In the present article the influence of degree of the smoothing polynomial on these estimates' bias and variance is studied for cluster solution model. An algorithm of mathematical models parameter estimates bias and variance optimization in case of smoothed experimental data processing is developed.
Keywords: solution properties modeling, model verification, least squares, estimate biasedness

М. П. Шаpабайко, аспирант,
Н. Г. Марков, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Томский политехнический университет, e-mail: sme_box@tpu.ru

Исследование эффективности кодирования цветных изображений с помощью фракталов*

Предложены и исследованы алгоритмы фрактального сжатия цветных изображений. Исследованы структуры распределения бит в файлах фрактально сжатых изображений. На основе полученных результатов увеличена степень сжатия одного из алгоритмов. Показаны направления дальнейших исследований по данной тематике.
Ключевые слова: фрактальное сжатие цветных изображений, структура файла фрактального кода, цветовые системы, RGB, YUV

Стр. 37 – 40

*Работа выполнена при финансовой поддержке гранта УМНИК.

Sharabayko M. P., Markov N. G. Efficiency of Color Images Compression with Fractals
In this paper several fractal compression algorithms for color images compression are introduced and studied. The research of bit allocation of coded image file is carried out which allowed to increase compression efficiency of the proposed algorithm by allocating less bits to chrominance coefficients values. Possible directions of the following studies in this field are offered.
Keywords: fractal image compression, color images compression, fractal coded image file structure, RGB, YUV color models

В. К. Гулаков, канд. техн. наук., проф., С. Н. Огурцов, аспирант, А. О. Трубаков, канд. техн. наук., доц., Брянский государственный технический университет, e-mail: Gulakov@tu_bryansk.ru

Сегментация пейзажных изображений

Рассмотрен вопрос сегментации изображений, дан анализ популярных алгоритмов и предложен модифицированный алгоритм для решения задачи сегментации пейзажных изображений. Также представлены результаты сравнительного анализа эффективности популярных алгоритмов и алгоритма, предложенного в статье.
Ключевые слова: сегментация, алгоритмы сегментации, алгоритм водораздела, пирамидальная сегмен­тация, контурная сегментация, CBIR

Стр. 40 – 45

Gulakov V. K., Ogourtsov S. N., Trubakov A. O. Landscape Image Segmentation
The article under review is devoted to the picture segmentation. The most popular algorithms are described here. Also authors suggest the modified solution algorithm for the problem of landscape image segmentation. It should be noted that the article contains the comparison result of the efficiency for popular algorithms and the one, introduced in this article.
Keywords: segmentation, segmentation algorithm, watershed algorithm, pyramidal segmentation, contour segmentation, CBIR

Н. С. Поливанов, студент, e-mail: nikolay.s.polivanov@intel.com, Г. С. Речистов, мл. науч. сотр., А. А. Абдухаликов, студент, В. М. Пентковский, д-р техн. наук, рук. лаборатории, Московский физико-технический институт, ЗАО "Интел А/О", Москва

Реализация инструментария для исследования сетевой производительности MPI-приложений на распределенном симуляторе

Демонстрируется использование распределенного симулятора Simics для сборки трасс вызовов процедур MPI и последующего их анализа. Описаны процесс постановки эксперимента и первые результаты анализа полученных трасс для реализации бенчмарка Linpack HPL.
Ключевые слова: распределенная симуляция, многоядерные системы, трассировка, производительность сети, MPI, Simics, кластер, Linpack

Cтр. 46 – 50

Polivanov N. S., Rechistov G. S., Abdukhalikov A. A., Pentkovskiy V. M. Implementation of Tools for Researching Network Performance of MPI Applications on a Distributed Simulator
We present an approach to use the distributed full platform simulator Simics for collecting traces of MPI functions for applications for the offline analysis. The experimental setup and results of analysis of traces for the Linpack benchmark implementation HPL are given.
Keywords: distributed simulation, Simics, multi core systems, network performance, tracing, cluster, MPI, Linpack

В. Б. Механов, канд. техн. наук, проф., e-mail: mvb@pnzgu.ru, С. А. Зинкин, д-р техн. наук, проф.,
e-mail: zsa49@yandex.ru, Н. С. Карамышева, канд. техн. наук, инж.-программист, Пензенский государственный университет

Формализация управления вычислительными процессами в распределенных системах хранения и обработки данных и знаний

Предлагаются новые формализмы для описания моделей асинхронного логического управления процессами и ресурсами в системах и сетях хранения и обработки данных, позволяющие унифицировать представление процессов, повысить гибкость и масштабируемость управляющих программ. Основное внимание уделяется формальному описанию процессов и их свойств на основе концепции согласования взаимодействий процессов через интенсивно обновляемые базы данных и знаний.
Ключевые слова: распределенные системы, вычислительные процессы, агенты, формальные логико-алгебраические модели, базы данных и знаний, сети абстрактных машин, асинхронные предикатные и предикатно-функциональные сети

Cтр. 51 – 58

Mekhanov V. B., Zinkin S. A., Karamysheva N. S. The Formalization of the Computational Process Control in Distributed Systems for Storage and Processing of Data and Knowledge
New formalisms for the description of models of asynchronous logic control processes and resources in systems and storage networks and data are proposed. Formalisms aims is to unify the representation of processes, to increase flexibility and scalability of distributed control programs. The focus is on the formal description of the processes and their properties based on the concept of coordinations processes through intensive interactions updated databases and knowledge bases.
Keywords: distributed systems, distributed computing, program agents, formal logic-algebraic models, databases and knowledge bases, networks of abstract machines, asynchronous predicate and predicate-functional networks

С. А. Доленко¹, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., С. А. Буpиков², канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр.,
Т. А. Доленко², канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., И. Г. Пеpсианцев¹, д-р физ.-мат. наук, вед. науч. сотр.,
А. P. Сабиpов², мл. науч. сотр., В. В. Фадеев², д-р физ.-мат. наук, проф.
¹МГУ имени М. В. Ломоносова, НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцына
² МГУ имени М. В. Ломоносова, Физический факультет

Нейросетевое решение обратной задачи лазерной спектроскопии по дистанционному определению температуры и солености природных вод с учетом влияния растворенного органического вещества

Данная работа посвящена развитию метода нейросетевого решения задачи одновременного определения температуры и солености морской воды по спектрам комбинационного рассеяния света. В работе продолжено развитие метода на основе использования отбора существенных входных признаков. Представлены сравнение разных способов отбора существенных входных признаков и анализ их влияния на погрешность определения температуры и солености.
Ключевые слова: нейронные сети, обратные задачи, отбор существенных входных признаков, спектроско­пия комбинационного рассеяния света

Стр. 60 – 64

Dolenko S. A., Burikov S. A., Dolenko T. A., Persiantsev I. G., Sabirov A. R., Fadeev V. V. Neural Network Solution of Inverse Problem of Laser Spectroscopy on Remote Determination of Temperature and Salinity of Natural Waters Taking into Account the Influence of Dissolved Organic Matter
This article is devoted to development of the method of neural network solution of the problem of simultaneous determination of temperature and salinity of seawater by Raman spectra. In this article, the development of the method was continued by using significant input feature selection. Comparison of different ways of significant input feature selection and their influence on the error of determination of temperature and salinity are presented.
Keywords: neural networks, inverse problems, significant input feature selection, Raman spectroscopy

А. В. Кретинин, д-р техн. наук, проф., e-mail: avk-vrn@mail.ru, А. А. Бураков, аспирант, М. И. Кирпичев, канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет

Профилирование лопасти центробежного насоса использованием нейросетевого алгоритма решения уравнений гидродинамики

В качестве универсального алгоритма численного моделирования гидродинамических процессов в проточной части центробежного насоса предлагается метод взвешенных невязок на базе нейросетевых пробных функций, который является модифицированным интегрально-сопряженным методом решения уравнений математической физики. Разработанный нейросетевой алгоритм использован для профилирования лопасти двойной кривизны.
Ключевые слова: центробежный насос, лопасть двойной кривизны, нейросетевое профилирование

Стр. 64 – 67

Kretinin A. V., Burakov A. A., Kirpichev M. I. Neuronet Algorithm of the Centrifugal Bicurvature Spacial Blade Designing
A modified integral-conjugate numerical method of the mathematical physics equations solution by the weighted residual method based on the learning neuronet functions is proposed as a universal numerical modeling algorithm of the hydrodynamic processes in the centrifugal pump flow part. The designing neuronet algorithm of the bicurvature special blade is formed.
Keywords: centrifugal pump, bicurvature blade, neuronet designing

С. Н. Данилин¹, канд. техн. наук, доц., С. В. Пантелеев², канд. техн. наук, зав. каф.
¹Муромский институт ВлГУ им. А. Г. и Н. Г. Столетовых, e-mail:dsn-55@mail.ru
²Выксунский филиал НИТУ "МИСиС", e-mail: s@w52.ru

Алгоритм контроля отказоустойчивости нейронных сетей

Сформулирован общий подход к разработке методов количественного определения уровня отказоустойчивости нейронных сетей произвольной структуры и назначения. Предложено определение термина "отказоустойчивость" технических объектов. На основе общего подхода разработан вариант количественного критерия уровня отказоустойчивости нейронных сетей. Исследована отказоустойчивость пяти нейронных сетей прямого распространения. Изучена зависимость результата определения уровня отказоустойчивости от выбранного показателя качества работы нейронной сети.
Ключевые слова: нейронные сети, отказоустойчивость, критерий отказоустойчивости, качество работы нейронной сети

Стр. 67 – 70

Danilin S. N., Panteleev S. V. Control Algorithm Fault-Tolerance of Neural Networks
A general approach to the development of methods for the quantitative determination of the level of neural networks fault tolerance of arbitrary structure and function. A definition of the term "fault tolerance" of technical objects. Based on the general approach developed version of a quantitative criterion for the fault tolerance level of neural networks. Studied fault tolerance of five neurons neural network of back propagation. The dependence of the result of determining the level of fault tolerance on the selected quality index of the neural network.
Keywords: neural networks, fault-tolerance, criterion of fault tolerance, work quality of the neural network

оглавление