Системный анализ
В статье рассматривается представления данных для предметных областей практико-ориентированной направленности, которые являются основой общей модели данных для создания единого хранилища данных. Приводится краткая характеристика предметных областей, связанных с различными направлениями деятельности людей на текущий момент времени. Предложены соответствующие модели данных, а также рассмотрена их взаимосвязь между собой в аспекте обработки данных и построения единой универсальной системы, базирующейся на информационной технологии складирования данных и которой характерны расширяемая комплексная предметная область, интегрированность данных, поступающих из различных источников, инвариантность хранимых данных во времени с обязательными темпоральными метками, относительно высокая стабильность данных, поиск необходимых компромиссов в избыточности данных, модульность отдельных блоков системы, гибкость и расширяемость архитектуры, высокие требования к безопасности хранимых данных. Предлагается общий подход к сбору и хранению данных, а также рассматриваются соответствующие модели данных с подробным описанием, которые в дальнейшем будут интегрироваться в единую схему базы данных, на основании чего будет формироваться обобщенная схема хранилища данных типа «созвездие фактов». Для получения моделей данных применяется структурная методология и учитываются общие принципы концептуального моделирования. Разработка единой комплексной системы на основе полученных моделей предметных областей, способной работать сразу со многими информативными источниками и представлять данные в удобном для пользователей виде будет востребована в дальнейшем для проведения анализа данных выбранной предметной области и установления возможных межпредметных взаимодействий.
Рассматривается задача демпфирования случайных воздействий на подвижную платформу с размещенной на ней системой мониторинга земной поверхности, установленную на беспилотном летательном аппарате. В качестве внешнего воздействия рассматривается случайная турбулентность атмосферы, описываемая с помощью формирующего фильтра, на вход которого поступает белый шум. Система мониторинга с подвижной платформой рассматривается как система управления, критерием оптимальности которой предлагается использовать критерий качества стохастической нормы системы, которая количественно характеризует чувствительность выхода системы к случайным входным возмущениям, вероятностное распределение которых известно не точно. Это приводит к специальному варианту стохастической нормы – анизотропийной норме. Рассматривается методика построения робастной системы фазового управления с применением анизотропийного регулятора. Путем математического моделирования получены коэффициенты оптимального регулятора. В качестве примера для оценки работоспособности предлагаемого алгоритма рассматривается один из каналов управления подвижной платформы, заданный дискретной математической моделью второго порядка. Представлены качественные иллюстрации работоспособности предлагаемого алгоритма и количественные характеристики изменения выходных сигналов. Применение анизотропийных регуляторов в системах демпфирования случайных воздействий является перспективным, так как позволяет снизить влияние на качество работы системы неопределенностей, обусловленных различиями между выбранной математической моделью и реальной оптимизируемой системой.
Модель устойчивого развития территории должна находиться в состоянии контроля и управления. Система градостроительного мониторинга Украины в полной мере не обеспечивает информацией об уровне устойчивого развития населенных пунктов и регионов. Поэтому необходимо создавать системы для контроля показателей устойчивости развития населенных пунктов и регионов. Задачей этого исследования является анализ существующих программ стимулирования устойчивого развития в странах Европы и разработка рекомендаций по необходимости организации таких систем в Украине и усовершенствования системы градостроительного мониторинга. В статье описаны такие системы и программы:
URBACT – программа обмена передовым опытом между городами с помощью создания тематических групп. Миссия URBACT заключается в разработке комплексных решений городских проблем путем создания тематических групп муниципалитетов городов разных стран, выявления передового опыта с целью улучшения городской политики;
URBAN AUDIT – большой набор статистической информации. Основная цель системы заключается в предоставлении объективных и пригодных для сравнения статистических данных о европейских городах;
URBAN ATLAS – обеспечивает общеевропейское сравнение данных о землепользовании городов. Информация ведется в виде открытых геопространственных данных. Система направлена на содействие работе по планированию территории и учету объектов. Необходимо перенимать передовой опыт внедрения технологии устойчивого развития и применять его в других странах, которые выбрали моделью своего развития модель устойчивого развития территории. Существующую сегодня в Украине систему градостроительного мониторинга необходимо усовершенствовать и наделить ее новой задачей – учетом показателей устойчивого развития территорий. Эта система наиболее подходит для выполнения такой задачи, поскольку градостроительный мониторинг ведет учет определенных показателей в виде пространственных данных.
Управление техническими объектами
Алгоритмы адаптивного управления, применяющиеся на сегодняшний день, существуют уже несколько десятилетий. За это время интенсивное развитие получили информационные технологии и сегодня все более актуальным является их применение в сфере транспорта. В статье анализируются современные тенденции развития адаптивных методов управления транспортными потоками. Выполнен обзор наиболее перспективных направлений в сфере интеллектуальных транспортных систем, таких как высокоскоростное беспроводное взаимодействие автомобилей друг с другом и с дорожной инфраструктурой, основанное на использовании технологий DSRC и WAVE, прогнозирование заторов по признакам, включающим информацию о дорожном потоке, степени занятости дороги, скоростях транспортных средств, с помощью методов машинного обучения, правил нечеткой логики и генетических алгоритмов, внедрение систем содействия водителю для повышения автономности транспортных средств. Приведены преимущества, предоставляемые этими технологиями, для повышения безопасности, эффективности и удобства использования транспорта. Описан мультиагентный подход, использующий V2I-взаимодействие между автомобилями и контроллером перекрестка для повышения эффективности управления за счет более полной информации о транспортном потоке и возможности отдавать команды отдельным автомобилям через сообщения. Представлен ряд алгоритмов, использующих этот подход для создания нового поколения адаптивных транспортных систем.
В данной статье предлагается модель биотехнической системы и алгоритм управления облучением по поведению поросят-отъемышей с использованием технологий машинного зрения. Эффективная температура внутреннего воздуха является косвенным показателем благоприятности условий содержания животных. В данной статье выдвинута гипотеза: управление микроклиматом в животноводческом помещении должно основываться на прямых показателях благоприятности содержания. Данным показателем целесообразно считать поведение животных. Разработаны структурно функциональные схемы функционирования биотехнической системы животноводческого комплекса в нотации IDEF0. Представлен алгоритм управления облучением поросят-отъемышей по этологическому признаку расположения животных по площади пола. Задача применения технического зрения в системе управления микроклиматом ранее не решалась. Алгоритмы автоматического управления электротехнологическими процессами в сельском хозяйстве в литературе ранее не встречались. Разработанный принцип интеллектуального управления позволяет оптимально обеспечивать комфортные условия содержания животных в режиме реального времени. Результаты исследования могут быть использованы при создании и проектировании современных систем автоматического управления микроклиматом.
Преобразование солнечной энергия непосредственно в электрическую осуществляется солнечными модулями в составе фотоэлектрической станции (ФЭС). Каждый модуль имеет свою характеристику зависимости генерируемой мощности от напряжения (P-V) при определенных условиях окружающей среды- интенсивности солнечного излучение и температуры. Характеристика P-V имеет уникальную точку максимальной выходной мощности (МВМ) и ее отслеживание является достаточно сложной проблемой. В мировой практике предложено большое разнообразие алгоритмов, обеспечивающих функционирование ФЭС при МВМ. Предложено рассматривать решение этой задачи в два этапа: 1 – выбор алгоритма идентификации отклонения и 2 – пректирование контроллера управления преобразователем постоянного тока, обеспечивающего величину напряжения, соответствующей точке МВМ. Наиболее совершенными характеристиками обладает предложенный адаптивный нечеткий агент, функции принадлежности (ФП) которого разработаны с учетом характерных уникальных свойств ФЭС-нелинейности характеристики P-V и ее несимметричности относительно точки МВМ. Приведен пример формирования ФП. Эффективность предложенных решений подтверждается результатами проведенного численного эксперимента на разработанной имитационной модели в среде MATLAB-Simulink. При этом адаптивный нечеткий агент обеспечивает сокращение времени выхода на заданную траекторию примерно вдвое.
Обработка информации и принятие решений
Целью данной работы является создание автоматизированной системы учёта наличия и использования природных ресурсов в Республике Беларусь. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: провести аналитический обзор подобных информационных систем, выделить их достоинства и недостатки, разработать новую усовершенствованную версию системы с учётом предыдущего опыта использования, апробировать полученный инструмент для оценки экологичности природоёмких производств и технологий. В статье приводится аналитический обзор современных программных средств автоматизации учёта и рационального использования природных ресурсов. Показано, что их применение не возможно для качественного решения актуальных задач в нашей стране. Последовательно описаны три версии автоматизированной системы, предназначенной для сбора, хранения, обработки и представления предметных данных о наличии и использовании природных ресурсов. Выполнен сравнительный анализ с существующими аналогами. Указаны отличительные особенности и преимущества предложенного решения. С использованием разработанной системы выполнена оценка природоёмкости проектов в составе Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 20011–2015 годы. Выделено Министерство энергетики – как государственный заказчик наиболее природоёмких проектов и технологий. Таким образом, показано, что предлагаемая автоматизированная информационная система учёта наличия и использования природных ресурсов позволяет выполнять сбор, хранение, анализ и отображение предметной информации, а также является актуальной основой для поддержки принятия управленческих решений в области рационального природопользования и охраны окружающей среды. Полученные результаты использованы Государственным комитетом по науке и технологиям для оценки проектов в составе Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 2011–2015 годы на предмет природоёмкости.
Защита информации
Дальнейшее развитие криптографических алгоритмов, основанных на принципах многозначной логики, требует более тщательного изучения недвоичных криптографических примитивов – S-блоков. Одной из перспективных конструкций для синтеза S-блоков является конструкция Ниберг, обеспечивающая высокое качество конструируемых S-блоков в двоичном случае. Недостатком конструкции Ниберг являются малые мощности конструируемых классов S-блоков. Тем не менее, данный недостаток удается преодолеть за счет рассмотрения всех изоморфных представлений основного поля, существенно расширив выбор доступных высококачественных S-блоков. Проведенные в настоящей статье исследования показали, что преимущества конструкции Ниберг могут быть легко перенесены на многозначный случай. Так, в работе построены полные множества S-блоков конструкции Ниберг над всеми изоморфными представлениями полей GF(pᵏ), p = 3,5 и исследованы их нелинейные характеристики. В качестве критерия нелинейности выбран метод, основанный на измерении расстояния нелинейности: расстояния от компонентных функций многозначной логики до множества функций Виленкина-Крестенсона, являющихся наиболее линейными. Рассчитаны также коэффициенты корреляции векторов выхода и входа полученных S-блоков. Проведенные исследования показали высокое качество построенных криптографических примитивов и позволяют рекомендовать их к использованию в криптоалгоритмах, основанных на принципах многозначной логики.
Рассматривается проблема поиска кратчайших путей между всеми парами вершин взвешенного ориентированного графа. Известны алгоритмы Дейкстры и Флойда-Уоршелла, однородные блочные и параллельные алгоритмы и другие алгоритмы решения этой проблемы. Предлагается новый разнородный блочный алгоритм, рассматривающий различные типы блоков и учитывающий разделяемую иерархическую организации памяти и многоядерность процессоров при вычислении блока каждого типа. На теоретическом и экспериментальном уровнях проводится сравнение предлагаемых разнородных алгоритмов вычисления блоков с общепринятым однородным универсальным алгоритмом пересчета блока. Основной акцент делается на использовании вариантов неоднородности, взаимодействия блоков во время вычислений и вариаций в размере блока, размере матрицы блоков и общего количества блоков с целью выявления возможности сокращения объема вычислений, производимых при расчете блока, сокращения активности работы с кэш памятью процессора и выявления влияния времени расчета каждого типа блока на общее время выполнения разнородного блочного алгоритма. Предложен рекуррентный ресинхронизированный алгоритм расчета диагонального блока (D0), улучшающий использование кэш памяти процессора и сокращающий количество итераций и размер данных, необходимых для расчёта диагонального блока до 3 раз, что дает ускорение в расчете диагонального блока до 60%. Для более эффективной работы с кэш памятью предложены варианты перестановки основных циклов k-i-j алгоритмов расчета блоков креста (C1, C2) и обновляемых блоков (U3), использование которых в комбинации с алгоритмом расчета диагонального блока сокращает общее время работы разнородного блочного алгоритма на 13% в среднем по сравнению с однородным блочным алгоритмом.
Исследуется применение DLP-системы для защиты конфиденциальной информации, предлагается методика адаптации DLP-системы к специфике деятельности организации, проводится сравнительный анализ результатов работы стандартной и адаптированной DLP-систем в Банке. Разработаны: методика анализа событий информационной безопасности, алгоритм реагирования на выявленные события, а также методика и процедуры адаптации стандартной DLP-системы к специфике деятельности Банка. Методика адаптации стандартной DLP-системы к специфике работы Банка состоит из следующих мероприятий: определение категорий критичной корпоративной информации, аудит информационных систем, описание актуальных рисков и их оценка, введение регламентов обращения с информацией ограниченного распространения и настройку DLP-системы в соответствии со спецификой работы Банка. Модернизация конфигурации стандартной DLP-системы включает в себя следующие процедуры: селекцию конфиденциальной информации Банка по критерию принадлежности, настройку детектирования, создание периметров и разработку алгоритма реагирования на выявленные события информационной безопасности в Банке. Алгоритм предназначен для повышения эффективности реагирования сотрудниками службы информационной безопасности в случаях выявления инцидентов и описывает этапы последующих действий. Результаты исследований доказывают, что использование адаптированной DLP-системы значительно снижает количество ложных срабатываний, повышая точность детектирования конфиденциальной информации и снижая риск утечки критичной информации за пределы корпоративной сети. Применение адаптированной DLP-системы в Банке позволило повысить быстродействие реагирования специалистов службы информационной безопасности на выявленные адаптированной DLP-системой события информационной безопасности в Банке, а также позволило осуществить переход работы DLP-системы из режима копирования в режим блокирования нелегитимной передачи информации.
ISSN 2414-0481 (Online)