№ 4 (2020)

Одной из важных задач интеллектуального анализа данных является выделение зако-
номерностей и обнаружение связанных событий в последовательных данных на основе
анализа последовательных паттернов. В статье исследуются возможность применения
последовательных паттернов для анализа событий поисково-познавательной деятельно-
сти пользователей при взаимодействии с Интернет-ресурсами открытой информационно-
образовательной среды. Поиск последовательных паттернов является сложной вычисли-
тельной задачей, цель которой состоит в извлечении всех частых последовательностей,
отражающих потенциальные связи внутри элементов из транзакционной базы данных
последовательностей событий поисковой активности при заданной минимальной под-
держке. Для ее решения в статье предлагается метод поиска закономерностей в последо-
вательностях событий для обнаружения скрытых закономерностей, указывающих с воз-
можные уровни уязвимости при выполнении задач информационного поиска в Интернет-
пространстве. Описана математическая модель поведения пользователей в поисковой
сессии, основанная на теории последовательных паттернов. Для повышения вычислитель-
ной эффективности метода разработан модифицированный алгоритм генерации последо-
вательных паттернов, на первом этапе которого выполняется AprioriAll, формирующий
частые последовательности-кандидаты всевозможных длин, а на втором - генетический
алгоритм оптимизации входных параметров признакового пространства сгенерированного
множества для поиска максимальных паттернов. Проведены серии вычислительных экс-
периментов на тестовых данных корпуса MSNBC, библиотеки интеллектуального анализа
данных с открытым исходным кодом SPMF. Сравнительной анализ проводился с алгорит-
мами VMSP и GSP. Результаты исследований подтвердили эффективность поиска макси-
мальных последовательных паттернов предложенным алгоритмом с точки зрения времени
выполнения и количества извлеченных паттернов. Результаты проведенных эксперимен-
тальных исследований метода показали, что для увеличения стабильности и точности
работы размер выборки, полученной в результате работы ГА, позволит сократить необ-
ходимое число сканирований базы данных паттернов, обеспечивая приемлемые вычисли-
тельные затраты, сопоставимые с алгоритмом VMSP и превосходящий по времени поиска
последовательных паттернов алгоритм GSP в среднем более чем на 150%.

Данная статья посвящена разработке алгоритма решения задачи моделирования час-
тично реверсивного потока минимальной стоимости в нечеткой транспортной сети. Задача
нахождения потока минимальной стоимости является центральной задачей при планировании
перевозок и эвакуационном моделировании. Актуальность такого рода задач обусловлена необ-
ходимостью поиска оптимальных с точки зрения стоимости маршрутов перевозок и передачи
по ним максимального потока. Данная статья посвящена решению данной задачи в нечетких
условиях, так как аппарат теории нечетких множеств позволяет задавать параметры сети,
такие как пропускные способности участков дорог, стоимости перевозок в нечётком виде.
Такой способ представления удобен в ситуациях, когда имеет место нехватка данных о моде-
лируемом объекте, их лингвистический характер, погрешности в измерениях и пр. В задачах
эвакуационного моделирования, которые происходят спонтанно, также наблюдается нехват-
ка точной информации о пропускных способностях и стоимостях перевозок. Концепция контр-
потока, используемая в статье, используется для увеличения суммарной пропускной способно-
сти путем реверсирования движения. Техника реверсирования движения является современной
методикой увеличения передаваемого потока путем увеличения выходной пропускной способно-
сти сети. Применение реверсирования движения позволяет освободить загруженные участки
дороги и перераспределить движение в сторону пустых дорог, устраняя заторы и «пробки» на
дорогах. Предложен метод оперирования нечеткими числами, не приводящий к «размытию»
границ результирующего числа и позволяющий оперировать нечеткими границами на последних
итерациях, в то время как на остальных предшествующих итерациях производятся вычисле-
ниями только с центрами нечетких чисел. Рассмотрен численный пример, который иллюстри-
рует работу предложенного алгоритма.

В настоящей статье рассматривается создание архитектуры сверточной нейронной
сети, классифицирующей изображения сельскохозяйственных культур (в частности пшеницы)
для последующего применения в оптическом сепараторе семян (фотосепараторе). Интерес к
проектированию нейронных сетей классификации изображений в последнее время сильно воз-
рос, что связано как с развитием теории глубоких нейронных сетей, так и возросшей вычисли-
тельной мощностью настольных компьютеров, а также переносом вычислений на графиче-
ские процессоры. Целью статьи является разработка архитектуры нейронной сети позволяю-
щей осуществить разделение входного потока семян пшеницы на два класса: «хорошие» семена
и «плохие» (с изъянами по форме и цвету) семена. Архитектура полученной нейронной сети
является сверточной, так как в отличии от полносвязной, данный класс нейронных сетей в
определенных пределах невосприимчив к изменению масштаба и угла поворота объектов во
входных данных. В работе для формирования обучающей, валидационной и тестовой выборок
использовались изображения семян, полученные с использованием бытовой фотокамеры, что
негативно сказалось на результатах обучения и тестирования нейронной сети относительно
возможного результата применения в реальном фотосепараторе. Архитектура разработан-
ной нейронной сети предварительно оптимизирована для использования на ПЛИС, однако, в
рассмотренном случае не осуществлен переход от значений весовых коэффициентов из типа
данных с плавающей запятой к целочисленному типу, что может привести к снижению точ-
ности работы нейронной сети, при этом позволив значительно уменьшить объем ресурсов
ПЛИС. Применение предложенной архитектуры позволяет получить достаточно точную
оценку классифицируемых семян пшеницы по верификационным и тестовым наборам данных.

В этой работе исследуется влияние возраста и пола при анализе тональности отзы-
вов, поскольку эти данные могут помочь ретейлерам электронной коммерции увеличить
продажи, ориентируясь на определенные демографические группы, а также увеличить
удовлетворение потребностей людей разных возрастных и гендерных групп. Используемый
набор данных сформирован путем сбора отзывов о книгах. Был создан вопросник, содер-
жащий информацию о предпочтениях книжных носителей (мнения пользователей об элек-
тронных книгах, книгах в мягкой и твердой обложках, изображениях и аудиокнигах), а
также данные о возрастной группе и гендерной принадлежности. Помимо этого, вопрос-
ник также содержит информацию о положительном либо отрицательном мнении касае-
мо предпочтений, которая послужила основой достоверности для классификаторов.
В результате, было получено 900 анкет, которые были разделены на группы по половому
признаку и возрасту. Каждая конкретная группа данных была разделена на обучающую и
тестовую. Были проанализированы сегментированные данные на предмет настроений в
зависимости от каждой возрастной группы и пола. Возрастная группа «старше 50 лет»
продемонстрировала лучшие результаты по сравнению со всеми другими возрастными
группами во всех классификаторах; данные в женской группе показали более высокую точ-
ность по сравнению с данными из групп без информации о гендерной принадлежности.
Высокие результаты, показанные этими группами, показывают, что подходы к анализу
тональности способны предсказать настроения в этих группах лучше, чем в других. Анализ
тональности проводился с использованием различных подходов машинного обучения (ML),
включая максимальную энтропию, метод опорных векторов, сверточную нейронную сеть и
долгую краткосрочную память.

Статья посвящена обсуждению проблем построения эволюционирующих мультиа-
гентных систем на основе использования принципов эволюционного проектирования и гиб-
ридных моделей. Рассмотрено понятие агента. Представлен набор базовых свойств аген-
та. Рассмотрены аналогии между многоагентными и эволюционными системами. Рас-
смотрены принципы построения и организации мультиагентных систем. Отмечены сход-
ства между основными определениями теории агентов и теории эволюции. Отмечено, что
основные модели эволюции и эволюционные алгоритмы, могут быть с успехом использова-
ны при проектировании многоагентных систем. Проведен анализ существующих методов
и методологий проектирования агентов и многоагентных систем. Отмечены существую-
щие различия в подходах к проектированию многоагентных систем. Описаны основные
типы моделей и приведены их важнейшие характеристики. Представлена модель взаимо-
действия агентов, включающая описание услуг (сервисов), взаимосвязей и обязательств,
существующих между агентами. Описана модель отношений (контактов), которая зада-
ет коммуникационные связи между агентами. Отмечена важность и перспективность
использования агентно-ориентированного подхода к проектированию многоагентных сис-
тем. Предложена концепция проектирования агентов и многоагентных систем, согласно
которой процесс проектирования включает в себя базовые компоненты самоорганизации,
в том числе процессы взаимодействия, скрещивания, адаптации к среде и т.д. Рассмотре-
ны различные подходы к эволюционного проектированию искусственных систем. Предло-
жена Эволюционная модель формирования агентов и агентств, как основной компонент
эволюционного проектирования. Предложены модифицированные эволюционные операто-
ры кроссинговера для реализации процесса проектирования агентов.

Целью исследования является разработка метода детекции характерных точек
цифрового изображения, обладающего устойчивостью по отношению к определенному
классу преобразований яркости. Необходимость в подобном методе обусловлена потреб-
ностями выделения ключевых точек изображений в системах видеонаблюдения и распозна-
вания лиц, зачастую работающих в условиях меняющейся освещенности. Особенностью
предлагаемого метода, отличающего его от ряда известных подходов к проблеме выделе-
ния характерных точек, является использование так называемого знакового представле-
ния изображений. В отличие от обычного задания цифрового изображения дискретной
функцией яркости, при знаковом представлении изображение задается в виде ориентиро-
ванного графа, соответствующего бинарному отношению увеличения яркости на множе-
стве пикселей. Тем самым, знаковое представление определяет не единственное изобра-
жение, а множество изображений, функции яркости которых связаны строго монотон-
ными преобразованиями яркости. Именно это свойство знакового представления опреде-
ляет его эффективность для решения задач, обусловленных поставленной выше целью.
Особенностью рассматриваемого метода является особый подход к интерпретации ха-
рактерных точек изображения. Это понятие в теории обработки изображений не явля-
ется строго определенным; можно сказать, что характерная точка отличается повышен-
ной «сложностью» структуры изображения в её окрестности. Поскольку знаковое пред-
ставление изображения может быть представлено в виде ориентированного графа, в дан-
ной работе для оценки меры сложности локальной окрестности его вершин предложено
использовать известный в спектральной теории графов метод ранжирования, основанный
на теореме Перрона-Фробениуса. Его суть состоит в том, что в качестве меры сложности
вершины выступает значение компоненты так называемого перроновского собственного
вектора матрицы смежностей данного графа. Для проведения экспериментальных исследований предложенного подхода был разработан комплекс программ, результаты работы которых подтверждают работоспособность метода и демонстрируют, что с его помощью
удается на модельных примерах получать близкие к ожидаемым результаты. В работе
предложен также ряд рекомендаций по применению данного метода.

Развитие технологий распределенных вычислений позволило объединить географиче-
ски-распределенные ресурсы, таким образом, предоставив возможности для эффективно-
го решения ресурсоемких задач в различных областях науки и техники. Наряду с этим ак-
туализировался ряд задач, который требует к своему решению новых подходов, учиты-
вающих особенности реализации современных Интернет технологий. В настоящей работе
рассмотрена проблема, связанная с переносом вычислительной нагрузки в распределенной
системе автоматизированного проектирования (РСАПР), функционирующей в «туман-
ной» среде. Целью данной работы является разработка онтологического подхода к реше-
нию задачи переноса вычислительной нагрузки в РСАПР с учетом особенностей «туман-
ной» среды. Онтологический подход заключается в проведении процедуры онтологического
анализа, которая позволяет «отсеивать» узлы-кандидаты, не отвечающие ресурсным
требованиям для переноса части нагрузки. Научная новизна работы заключается в исполь-
зовании моделей онтологии для решения задачи переноса вычислительной нагрузки в
РСАПР. Это позволяет сократить число узлов-кандидатов в «тумане» для переноса на-
грузки, тем самым сократить время моделирования процессов размещения и, соответст-
венно, общее время решения задачи переноса нагрузки. Принципиальным отличием данного
подхода является использование знаний о предметной области, отраженных в модели он-
тологии, для решения задачи переноса вычислительной нагрузки. Проведенные в работе
вычислительные эксперименты доказали целесообразность использования онтологического
анализа для решения задачи переноса вычислительной нагрузки.

В ряде случаев возникает необходимость установления соответствия между заяв-
ленным и фактическим значением категориальной переменной на основе совокупности
признаков объекта. В этом случае возникает потребность в классификаторе с оптималь-
ной последовательностью рассматриваемых атрибутов с заданным значением целевой
функции. Значением целевой переменной может быть: да, нет, номер сорта, номер класса
и т.д. В работе решается задача построения классификационной модели в виде оптималь-
ной последовательность рассматриваемых атрибутов и их значений, входящих в состав
маршрута от корневой вершины к концевой вершине с заданным значением целевой пере-
менной. Если требуется классификатор, включающий возможность альтернативных от-
ветов, то вначале строятся независимо друг от друга оптимальные маршруты для каж-
дого значения целевой переменной, а затем эти маршруты объединяются («склеиваются»)
в единое бинарное дерево решений. В алгоритме построения классификатора на основе
метода кристаллизации россыпи альтернатив, каждое решение Qk интерпретируется в
виде в ориентированного маршрута Mk на бинарном дереве решений. Назовем порядковый
номер элемента в ориентированном маршруте Mk позицией siS={si|i=1,2,…,nA}. Элемен-
том маршрута Mk является пара (xi,ui-), где xi соответствует Ai. ui- в маршруте Mk явля-
ется ребром, выходящим из xi и соответствует выбранному вместе с Ai значению Ai. Вто-
рой индекс элемента ui- определится после выбора Ai, помещенного в соседнюю с sj позицию
sj+1. Работа алгоритма построения дерева решений базируется на использовании коллек-
тивной эволюционной памяти, под которой подразумевается информация, отражающая
историю поиска решения. Алгоритм учитывает тенденции к использованию альтернатив
из наилучших найденных решений. Особенностями являются наличие непрямого обмена
информацией – стигмержи. Совокупность данных об альтернативах и их оценках состав-
ляет россыпь альтернатив. Рассмотрены ключевые моменты анализа альтернатив в про-
цессе эволюционной коллективной адаптации. Экспериментальные исследования показали,
что разработанный алгоритм находит решения, не уступающие по качеству, а иногда и
превосходящие своих аналогов в среднем на 3–4 %. Временная сложность алгоритма, полу-
ченная экспериментальным путем, лежит в пределах О(n2)-О(n3).

В последние десятилетия качественно развиваются методы системного анализа,
что связано с увеличением скорости технического развития, уплотнением временных про-
цессов, быстрым ростом накапливаемой информации и новыми возможностями вычисли-
тельной техники. К этим методам относятся методы анализа большого объема данных,
методы добычи данных, методы аналитического моделирования, методы параллельной
обработки данных, нейросетевые методы, методы прогнозирования и другие. Представ-
ленные методы позволяют быстро и качественно обрабатывать разнородные кластеры
информации, аккумулировать и синтезировать данные, обобщать и классифицировать
информацию. К последним из представленных методов относятся методы интерполяции и
экстраполяции потерянной, поврежденной или неполученной информации. Данные методы
позволяют структурировать, восстанавливать и моделировать информацию на основе
статистических данных, математических и алгоритмических методов. Таким образом в
статье рассматривается проблема восстановления пропущенных данных в графических и
сложных объектах. Приводятся литературные источники по рассматриваемым задачам.
В них приводится обширная информация по рассматриваемой тематике: представлены
генетические алгоритмы используемые для пространственной интерполяции; рассмотре-
но решение задач неоднородности интерполяции сейсмических данных; описано использование сплайн-аппроксимации для расчета характеристик нелинейных электронных компо-
нентов; разобран метод построения модели трехмерных параметрических рациональных
тел с помощью обобщенной интерполяции Безье, что позволяет моделировать форму тела
и анизотропное пространство; описаны методы применяющие нечеткие линейные уравне-
ния, которые широко распространены в компьютерном зрении; исследован метод адап-
тивной интерполяции на основе градиента учитывающий локальный градиент исходного
изображения. В статье выполняется сравнение нескольких распространенных методов
интерполяции и реставрации данных, таких как: билинейная интерполяция, поверхность
Безье. Кратко описывается каждый метод и особенности его применения в рамках прове-
денного эксперимента. Приводится результат серии экспериментов с представленными
методами с различным количеством испытаний. В заключении делаются выводы о рацио-
нальности выбора одного из предложенных методов без применения длительного натурно-
го эксперимента в каждом случае

Рассмотрена задача оперативного обнаружения внезапного изменения вероятностных
свойств временнóго ряда, обычно трактуемая как задача обнаружения разладки наблюдаемого
стохастического процесса. Отмечается актуальность развития исследований по данной те-
матике, что обусловлено появлением всё новых прикладных задач, где методы и алгоритмы
обнаружения разладки могут успешно использоваться – в частности, при создании монито-
ринговых систем в промышленности, экологии, медицине и др. Обсуждаются две основные
разновидности методов обнаружения разладки: параметрические и непараметрические. От-
мечено, что, хотя непараметрические методы при прочих равных условиях уступают пара-
метрическим по эффективности (быстроте обнаружения разладки), но зато обладают и ря-
дом преимуществ, не требуя, в частности, контролируемого процесса. Это принципиально
важно при построении мониторинговых систем, когда детальная информация об этих свойст-
вах может либо полностью отсутствовать и тогда необходимо проводить достаточно тру-
доемкое его предварительное исследование, либо быть малодостоверной. Предложен ориги-
нальный последовательный непараметрический алгоритм обнаружения разладки на основереализации механизма случайных блужданий или, более конкретно, с использованием теории
серий «успехов». Объяснен принцип работы контролирующего алгоритма и дано его описание.
Приведены результаты исследования основных статистических характеристик алгоритма,
включая определение его эффективности, и результаты сопоставления с известными пара-
метрическими методами. Выделена область возможного практического использования пред-
ложенного алгоритма, где его эффективность остается достаточно высокой. Отмечена пер-
спективность применения предложенного алгоритма в составе программно-алгоритмического
обеспечения систем мониторинга различного назначения.

При функционировании микроэлектронных устройств в условиях космоса необходимо
учитывать внешние воздействия. Работа устройства в подобных условиях затрудняется
негативным влиянием радиационного излучения на электронные компоненты схемы. Воз-
действие тяжелых заряженных частиц приводит к одиночным сбоям логических элемен-
тов, из-за чего логика работы устройства может быть нарушена. В связи с этим при
проектировании электронных схем, которые будут использоваться в космических аппара-
тах, необходимо выполнение повышенных требований к устойчивости интегральных схем
(ИС) к одиночным сбоям. По мере уменьшения технологических норм проектирования ИС
проблема сбоеустойчивости становится актуальной и для изделий микроэлектроники
гражданского применения. Решение данной задачи обычно осуществляется методами ап-
паратной защиты, к которым относятся методы помехоустойчивого кодирования, мето-
ды резервирования, а также методы логической защиты. В данной статье рассматрива-
ются методы оценки устойчивости ИС к одиночным сбоям в логических элементах, а
также основные методы защиты схем. В работе предлагается техника ресинтеза логиче-
ских комбинационных схем, использующая логические ограничения, выводимые с помощью
метода резолюций, для оценки устойчивости к одиночным сбоям. В ходе ресинтеза предла-
гается использовать методы логической защиты уязвимых участков схемы, что не влечет
ощутимого роста занимаемой устройством площади, свойственного методам резервиро-
вания и помехоустойчивого кодирования.

В работе рассматривается поисковый популяционный алгоритм размещения компо-
нентов СБИС. По аналогии с процессом возникновения и формирования кристаллов из ве-
щества, процесс порождения решения путем последовательного проявления и конкретиза-
ции решения на базе интегральной россыпи альтернатив назван методом кристаллизации
россыпи альтернатив. Решение Qk задачи размещения представляется в виде биективного
отображения Fk=A→P, каждому элементу множества A соответствует один единст-
венный элемент множества P и наоборот. Лежащая в основе алгоритма метаэвристика
кристаллизации россыпи альтернатив выполняет поиск решений с учетом коллективной
эволюционной памяти, под которой подразумевается информация, отражающая историю
поиска решения и памяти поисковой процедуры. Отличительной особенностью используе-
мой метаэвристики является учет тенденции к использованию альтернатив из наилучших
найденных решений. Предложены компактные структуры данных для хранения интерпре-
таций решений и памяти. Алгоритм, связанный с эволюционной памятью, стремится к
запоминанию и многократному использованию способов достижения лучших результатов.
Разработанный алгоритм относится к классу популяционных алгоритмов. Итерационный
процесс поиска решений включает три этапа. На первом этапе каждой итерации конст-
руктивным алгоритмом формируется nq решений Qk. Работа конструктивного алгоритма
базируется на базе показателей основной интегральной россыпи альтернатив – матрицы
R, в которой хранятся интегральные показатели решений, полученных на предыдущих
итерациях. Процесс назначения элемента в позицию включает две стадии. На первой ста-
дии выбирается элемент, а на второй стадии – позиция pj. При этом должно выполняться
ограничение: каждому элементу соответствует одна позиция pj. Рассчитывается оценка
ξk решения Qk и оценка полезности δk множества позиций Pk выбранных агентами. В рабо-
те используется циклический метод формирования решений. В этом случае наращивание
оценок интегральной полезности δk в основной интегральной россыпи альтернатив B вы-
полняется после полного формирования множества решений Q. На втором этапе итера-
ции производится наращивание оценок интегральной полезности δk в основной интеграль-
ной россыпи альтернатив – матрице R. На третьем этапе итерации осуществляетсяснижение оценок полезности δk интегральной россыпи альтернатив R на априори заданную величину δ*. Работа алгоритма завершается после выполнения заданного числа итера-
ций. Сравнительный анализ с другими алгоритмами решения производился на стандартных
тестовых примерах (бенчмарках) корпорации IBМ, при этом решения, синтезируемые ал-
горитмом CAF, превосходят по эффективности решения известных методов в среднем на
6%. Временная сложность алгоритма – О(n2)-О(n3).

С уменьшением технологических норм возрастает число правил проектирования.
Для сокращения временных затрат на проверку правил проектирования для технологий 22
нм и ниже переходят к использованию регулярных структур в нижних слоях топологии.
При проектировании схем на основе регулярного шаблона становится возможным совме-
щение логического и топологического этапов проектирования. Данная задача также ак-
туальна для проектирования схем на ПЛИС. В данной работе рассматривается метод
структурной оптимизации логических схем на этапе топологического проектирования.
Метод адаптирован для применения в маршруте проектирования схем с регулярными
структурами в нижних слоях топологии, а также для ресинтеза технологических ото-
бражений на ПЛИС. Для схем с применением регулярных структур предлагается метод
логического синтеза в базисе элементов, для которых построены компактные топологиче-
ские шаблоны. Это позволяет упростить этап топологического проектирования, а также
ведет к дополнительному снижению площади проектируемого устройства. Оптимизация
логических схем для ПЛИС проводится при помощи алгоритма моделирования отжига,
производящего логические операции над специальной графовой моделью, учитывающей
особенности ПЛИС. Учет особенностей различных технологий в предлагаемом методе
позволяет добиться хороших результатов по необходимым параметрам, в частности по
занимаемой проектируемой схемой площади.

В статье предложен интегрированный подход к решению задач размещения и трас-
сировки элементов схем электронной вычислительной аппаратуры. Подход основан на
совместном решении задач размещения и трассировки с использованием нечетких генети-
ческих методов. Приведено описание рассматриваемой проблемы и выполнен краткий ана-
лиз существующих подходов к ее решению. В статье рассматриваются интегрированные
подходы к решению оптимизационных задач автоматизированного проектирования схем
цифровой электронно-вычислительной аппаратуры. Подчеркнута актуальность и важность
разработки новых эффективных методов решения подобных задач. Отмечено, что важным
направлением развития методов оптимизации является разработка гибридных методов и
подходов, сочетающих достоинства различных методов вычислительного интеллекта.
В статье описаны следующие основные моменты: структура предлагаемого алгоритма и
его основные этапы; модифицированные генетические операторы кроссовера; предложены
модели формирования текущей популяции; модифицированные эвристики, операторы и
стратегии поиска оптимальных решений. Приведены результаты вычислительных экспе-
риментов. Проведенные эксперименты подтверждают эффективность предложенного
подхода. В заключении приводится краткий анализ полученных результатов.

Описывается автоматизированный подход к структурно-параметрическому синте-
зу ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях на основе генетического
алгоритма (ГА), позволяющий создать алгоритмическую среду в области генетического
поиска для решения NP полных задач, в частности структурно-параметрический синтез
ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях. Цель данной работы за-
ключается в нахождении путей структурно-параметрического синтеза ступенчатого
направленного ответвителя на связанных линиях на основе бионспирированной теории.
Научная новизна заключается в разработке модифицированного генетического алгоритма
для автоматизированного структурно-параметрического синтеза ступенчатого направ-
ленного ответвителя на связанных линиях. Постановка задачи в данной работе заключа-
ется в следующем: оптимизировать синтез схем пассивных и активных СВЧ цепей путем
применения, модифицированного ГА. Принципиальное отличие от известных подходов в
применении новых модифицированных генетических структур в автоматизированном
структурно-параметрическом синтезе, кроме того в работе праведен новый метод рас-
чёта ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях на основе модифици-
рованного ГА. Таким образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного
обеспечения для автоматизированного структурного синтеза СВЧ модулей в настоящее
время имеет особую актуальность. Ее решение позволит улучшить качественные харак-
теристики проектируемых устройств, сократит сроки и затраты на проектирование,
снизит требования к квалификации разработчика.

Обычно сбои, возникающие в электронной аппаратуре под действием различных
дестабилизирующих факторов, таких как, например, высокая или низкая температура или
ионизирующее излучение, находились под пристальным вниманием разработчиков элемен-
тов памяти. Но последние исследования в данной области показывают, что с развитием
микроэлектронной промышленности число сбоев в комбинационных участках схемы рас-
тет и в скором времени их частота возникновения будет сопоставима с частотой в неза-
щищенных элементах памяти. На сегодняшний день для решения проблемы проектирова-
ния комбинационных схем повышенной сбоеустойчивости в условиях экстремального при-
менения особое внимание стали уделять методам синтеза схем функционального контроля
(СФК). Данные методы, позволяют за счет внесения дополнительной структурной избы-
точности, наделить схему способностью автоматически выполнять обнаружение и/или
исправление возникающих в ней ошибок. Однако, в результате применения различных ме-
тодов синтеза СФК в зависимости от исходных параметров и внутреннего строения за-
щищаемой схемы реализуются устройства, обладающие различной эффективностью и
характеристиками надежности. Поэтому возникает необходимость в определении и раз-
работке оценочных функций для выполнения анализа по нахождению наилучшего метода
построения схемы контроля для конкретного устройства без проведения предварительно-
го моделирования. Данная работа посвящена разработке спецификации оценочных функций
структурной избыточности и характеристик надежности на примере разработанных
методов синтеза схем функционального контроля на базе спектрального и низкоплотно-
стного кода. Был проведен сравнительный и корреляционный анализ аналитических данных
с экспериментальными значениями с целью оценки эффективности полученных в резуль-
тате исследования функций. Полученные в рамках данной статьи оценочные функции про-
демонстрировали высокую точность в вычислении характеристик СФК.

Общепринято, что задачи оптимального управления или задачи проектирования
системы определяют для заданного объекта или системы объектов управления закон или
некоторую управляющую последовательность действий, которые обеспечивают максимум
или минимум заданной совокупности критериев качества системы. При этом может рас-
сматриваться задача быстродействия, т.е. задача о приведении системы в заданное со-
стояние за наименьшее время. Также изучаются задачи минимизации заданного функцио-
нала при фиксированном времени управления системой. Оптимальное управление тесно
связано с выбором наиболее рациональных режимов управления сложными объектами.
Проблеме управления посвящено много работ, кроме того в настоящее время подобными
исследованиями занимаются известные математические школы. В задачах с сосредото-
ченными параметрами исследуемые системы описываются обыкновенными дифференци-
альными уравнениями или их системами. В этом случае важную роль в таком исследовании
играет принцип максимума Понтрягина. Для уравнений с частными производными говорят
о системах с распределенными параметрами. В данной работе исследуется возможность
синтеза оптимального управления одной системой с распределенными параметрами. Рас-
смотрена модель колебаний струны под воздействием управляющих функций в граничных
условиях. Показана роль выбора минимизируемого функционала в создании возможностей
синтеза оптимального управления. В этом случае осуществляется поиск управляющего
воздействия в каждой точке временного промежутка, что приводит к возможности по-
строения его в явном виде. Сформулированы условия, при которых существуют всюду оп-
тимальные управления в соответствующих функциональных пространствах. В конкрет-
ной постановке задачи всюду оптимальное управление построено в явном виде.

На основе подходов нелинейной динамики к оценке инвариантов динамической систе-
ме рассмотрена возможность определения степени связности различных динамических
систем. Под динамической связностью исследуемых систем понимается число общих ком-
понент в системах, определяющих временную эволюцию наблюдаемых проекций. Предло-
женный метод протестирован на модельных динамических системах и использован при
анализе поведения сложных динамических систем наблюдаемых в геофизике- кажущегося
электрического сопротивления по двум ортогональным направлениям и относительным
вертикальным смещениям поверхности. Использованные в расчетах данные длительных
режимных наблюдений в сейсмически активном регионе интересны имеющимися фактами
чувствительности к напряженно- деформированному состоянию геофизической среды.
Предполагая параметр состояния среды общей компонентой наблюдаемых динамических
процессов различной природы, проведена оценка числа общих компонент систем на основе
предложенной методики. В работе предложен статистический метод выделения отдель-
ных отсчетов синхронного изменения вариаций динамических параметров наблюдаемого
комплекса геофизических полей. Предполагая нестационарный характер формирования
динамической системы при наличии большого числа воздействующих внешних факторов,
актуальным является определение временных интервалов синхронизации свойств динами-
ческих систем при появлении доминирующего воздействия. Результатом применения раз-
работанного метода является вывод о синхронизации вариаций корреляционной размерно-
сти объемной деформации на различных временных масштабах в фазе возникновения силь-
ных сейсмических событий.

Активное использование электропневматических систем в различных сферах про-
мышленной автоматизации обусловлено такими достаточно высокими эксплуатационны-
ми показателями пневмопривода как надежность, быстродействие, низкая стоимость,
доступность использования в условиях высокой влажности, а так же во взрыво- и пожа-
роопасных средах. В статье приведен краткий анализ отечественных и зарубежных науч-
ных работ, посвященных разработке различных методов управления пневматической системой, в которых ставится задача синтеза эффективных законов управления обладающих
адаптационными свойствами к внешним возмущениям. Целью данной работы является
разработка адаптивного нелинейного синергетического закона управления для подавления
возмущающего воздействия, которое было задано и аддитивно введено в математическую
модель в виде гармонической функции. Синтез адаптивного закона управления проводился
посредством метода интегральной адаптации, входящего в концепцию синергетической
теории управления. Полученные результаты компьютерного моделирования подтвержда-
ют адаптационные свойства полученных нелинейных синергетических законов управления
и достижения поставленной технологической цели управления – перемещение штока в
заданное положение в условиях гармонического возмущения. Одним из важных этапов ана-
лиза представленных в данной работе результатов является проведение эксперименталь-
ных исследований, которые позволяют проверить работоспособность полученных анали-
тическим путем синтезированных нелинейных синергетических законов управления на
учебно-экспериментальном стенде пневматических приводов вертикального и горизон-
тального перемещения компании Camozzi. Для практической реализации полученных синер-
гетических законов управления было произведено программирование контроллера в инст-
рументальной среде разработки программ для промышленной автоматизации CoDeSys на
графическом языке функциональных блоковых диаграмм FBD (Function Block Diagram)
МЭК 61131-3 программирования.

Рассматриваются проблемы гомоморфной криптографии. Гомоморфная крипто-
графия – одно из молодых направлений криптографии. Его особенность заключается в
том, что можно обрабатывать зашифрованные данные без их предварительной расшиф-
ровки таким образом, что результат операций над зашифрованными данными эквивален-
тен после расшифровки результату операции над открытыми данными. В статье приво-
дится краткий обзор областей применения гомоморфного шифрования. Для решения раз-
личных прикладных задач требуется поддержка всех математических операций, в том
числе и операции деления, а возможность выполнить эту операцию гомоморфно позволит
расшить возможности применения гомоморфного шифрования. В работе предлагается
метод гомоморфного деления, основанный на абстрактном представлении шифротекста
в виде обыкновенной дроби. В работе подробно описывается предложенный метод. Кроме
этого статья содержит пример практической реализации предложенного метода. Пред-
лагается разделить уровни обработки данных на 2 уровня – криптографический и мате-
матический. На криптографическом уровне используется некоторый полностью гомо-
морфный алгоритм шифрования и выполняются базовые гомоморфные математические
операции – сложение, умножение и разность. Математический уровень является над-
стройкой над криптографическим и расширяет его возможности. На математическом
уровне шифротекст представляется в виде простой дроби и появляется возможность
выполнения операции гомоморфного деления. Также в работе приводится практический
пример применения метода гомоморфного деления на базе алгоритма Джентри для целых
чисел. Приводятся выводы и возможные пути дальнейшего развития.

Системы квантового распределения ключа (КРК) обеспечивают повышенную защи-
щённость передаваемой информации. Для стабильной работы системы КРК необходима
точная синхронизация станций пользователей при минимальных временных затратах.
Предложен алгоритм обнаружения синхросигнала с пороговым тестом. Предполагается,
что синхроимпульс одновременно находится в двух соседних временных сегментах. Веро-
ятность обнаружения пары временных сегментов, где присутствует синхроимпульс, оп-
ределяется вероятностью превышения порогового уровня суммарным количеством сиг-
нальных и шумовых импульсов, регистрируемых в двух соседних сегментах. Цель исследо-
ваний направлена на сравнительный анализ порогового уровня и вероятностных характе-
ристик аппаратуры синхронизации при пороговом тестировании каждой пары временных
сегментов внутри временного кадра, полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуас-
сона для числа фотонов и импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время анализа
временного сегмента. Исследованы вероятностные характеристики алгоритма обнару-
жения синхросигналов в системе квантового распределения ключа на основе сравнения
числа фотонов со смежной пары временных сегментов с пороговым уровнем. Анализирует-
ся применение аппроксимации статистических свойств процессов на выходе фотодетек-
тора законом Пуассона и нормальным распределением. Оценивается влияния модели Пуас-
сона и Гаусса на выбор порогового уровня и расчёт эффективности синхронизации при
пороговом тестировании каждой пары временных сегментов внутри временного кадра,полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуассона для числа фотонов и ИТТ, прини-
маемых за время анализа временного сегмента. Установлено, что выбор порогового уров-
ня, исходя из нормального распределения, даёт заниженное значение. Аппроксимация ста-
тистики фотонов и импульсов темнового тока нормальным законом обеспечивает поро-
говый уровень ниже требуемого. Причём различие растёт с ужесточением требований к
вероятности ложного срабатывания. Полученные вероятностные свойства алгоритма
обнаружения синхросигнала на основе анализа суммы отсчетов со смежной пары сегмен-
тов с пороговым уровнем позволяют сформулировать рекомендации по выбору аппрокси-
мации статистики сигнала: для экспресс-расчётов вероятностных характеристик целе-
сообразно использовать модель Гаусса, в случае необходимости более высокой точности
анализа рекомендуется использовать модель Пуассона.