Том 5 Номер 4

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Статистическая задача об эллипсе и гиперболе, или новогодняя математическая открытка

В. Ф. Очков, А. Г. Елисеев, Ю. С. Федоров
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Аннотация. В статье рассмотрена задача определения вероятности получения гиперболы или эллипса, проходящих через пять случайных точек на плоскости. Рассмотрена технология решения математических и прочих задач посредством обращения на специализированные форумы Интернета. Обсуждаются вопросы современных методов преподавания математики в инженерном вузе.

Построение геодезических линий в системе компьютерной математики Mathcad

А. А. Дубанов, М. Н. Билдушкина
Бурятский институт инфокоммуникаций Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы разработки алгоритмов построения геодезических линий на поверхностях, заданных точечным базисом. В качестве среды разработки выбрана система компьютерной математики Mathcad. Процесс реализации решения данной задачи базируется на вводе в математическую модель динамической локальной системы координат, поскольку построение геодезических линий выполняется до точки, находящейся в движении. Как результат можно рассматривать анимированное изображение, а также программный код с комментариями, приведенный на сайте автора.

Метод и базовые модели деловой игры

С. М. Злобин, И. В. Соловьев
Военная академия Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации
Аннотация. Развиваются игровые методы обучения руководителей, аналитиков и специалистов-исследователей в интересах выработки решений для определенного класса управленческих задач в сложных антропогенных системах. Дано определение деловой игры. В общем формальном виде представлен метод деловой игры позволяющий формировать решения из набора эвристических правил и руководящих принципов, вырабатывая их в ходе имитационно-игрового эксперимента с предметной моделью путем многократного и многостороннего итерационного проигрывания теоретически обоснованных сценариев. Определены состав и содержание базовых моделей метода деловой игры.

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Методика многокритериального стратегического позиционирования технологических видов деятельности диверсифицированных аэрокосмических компаний и формирования конкурентных стратегий их развития

А. В. Андрейчиков
Российский университет транспорта (МИИТ)
Аннотация. Разработана методика многокритериального стратегического позиционирования технологических видов деятельности диверсифицированных аэрокосмических компаний и формирования конкурентных стратегий их развития. Методика основана на системном анализе проблемы с использованием метода анализа иерархий.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Применение эволюционного алгоритма «серого волка» для решения задачи оптимального мониторинга местности группой роботов

А. И. Дивеев*,**, Е. Ю. Шмалько**
*Российский университет дружбы народов
**Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН
Аннотация. Рассматривается задача оптимального мониторинга местности с помощью группы мобильных роботов. В задаче заданы местность с препятствиями и случайно расположенные метки на территории. Объекты управления имеют области просмотра. Необходимо найти оптимальное управление, которое позволит покрыть областями просмотра роботов наибольшее количество меток за заданное время или покрыть все метки за минимальное время. Дополнительно в контролируемой области находятся препятствия, которые не позволяют обеспечить движение роботов по пути минимальной длины. Для решения задачи использован эволюционный алгоритм серого волка. Предложены два подхода к поиску оптимального управления на основе эволюционного алгоритма: прямой поиск и двухэтапный поиск так называемого синтезированного оптимального управления. Представлены результаты решения задачи с помощью обоих подходов.

Методы анализа электроэнцефалограмм в целях оценки состояния человека-оператора в процессе пилотирования

О. Н. Корсун*, Е. И. Михайлов**
*ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем»
**Московский физико-технический институт (государственный университет)
Аннотация. В работе рассмотрена проблема оценки состояния человека-оператора в процессе пилотирования. Предложены алгоритмы оценивания состояния человека-оператора по данным его электроэнцефалограмм с использованием методов спектрального анализа и метода главных компонент. Суть методики заключается в выборе небольшого числа функциональных признаков, которые позволяют делать выводы о степени утомления человека-оператора без потери информативности. Приведены результаты тестирования алгоритмов на экспериментальных данных, полученных в процессе пилотирования. Показана зависимость между степенью утомления человека-оператора и качеством выполнения пилотажного задания.

Использование современных алгоритмов машинного обучения для задачи распознавания эмоций

Д. А. Астахов, А. В. Катаев
Волгоградский государственный технический университет
Аннотация. В работе сравниваются результаты работы алгоритмом машинного обучения SVM, ANN на наборе данных из нормализованных ключевых точек и дистанций между ними, а также метода CNN на монохромны изображениях. Проводится описание процесса подготовки базы для обучения и экспериментального тестирования используемых методов.

Прототипирование высокоскоростной нейронной сети в ПЛИС для классификации изображений видеопотока

Р. А. Соловьев, А. Г. Кустов, Д. В. Тельпухов, В. С. Рухлов
Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН
Аннотация. Аппарат нейронных сетей сложен с вычислительной точки зрения и требует использования сложного аппаратного обеспечения, такого как графические процессоры (GPU). В настоящее время активно развивается направление, связанное с проектированием нейронных сетей для использования в мобильных и встроенных устройствах. Такие сети отличаются малым числом весов и относительно небольшим числом арифметических операций, однако они также выполняются на программном уровне и используют для работы вычисления с плавающей точкой. В устройствах, где требуется высокая скорость работы, например обработка видео в реальном времени (30 кадров в секунду), мобильные сети зачастую не обеспечивают достаточный уровень быстродействия. Для решения проблемы на этапе, когда уже подготовлена и обучена модель в реальном устройстве, можно применить набор оптимизаций, позволяющих ускорить выполнение вычислений в несколько раз. Предлагается перейти от вычислений на программном уровне к аппаратной реализации, а также перейти от вычислений с плавающей точкой к фиксированной точке. Предлагается набор методов для проектирования нейросети, для повышения быстродействия и точности в случае использования фиксированной точки. Приводится пример проектирования устройства для решения конкретной практической задачи. Показывается, как можно адаптировать существующие наборы данных (датасеты) для использования в других задачах распознавания. Приводится пример разработки проекта для прототипирования в ПЛИС с использованием камеры и устройства вывода. Финальный проект, реализованный на базе предложенных методик, успешно работает в реальном времени с питанием от USB на отладочной плате De0Nano на базе ПЛИС Cyclone IV.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЦЕНТРЫ, СЕТЕВЫЕ И ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Разработка схемы адаптивного конфигурирования загрузки виртуальных машин на основе аппликативного исчисления информационных процессов

С. В. Зыков*,**, Л. Д. Шумский***, И. Е. Тарасов****
*НИУ «Высшая школа экономики» **Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ ***IBS Group ****МИРЭА — Российский технологический университет
Аннотация. Рассматриваются типичные сценарии, при которых возникает потребность совместного использования ограниченных общесистемных ресурсов несколькими виртуальными машинами. Разработаны правила балансировки нагрузки в зависимости от информационных процессов, выполняемых виртуальными машинами. Вычисление производительности рассмотренных операций основано на типизированной модели, что дает возможность оценки общей производительности.

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Автоматическое выделение словосочетаний из текстов славянского происхождения: сравнение подходов

В. Б. Барахнин, О. Ю. Кожемякина, Е. В. Рычкова, Ю. С. Борзилова
Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИВТ СО РАН)
Аннотация. В рамках постановки и решения задачи аналитического обзора рассмотрен ряд исследований, проводимых с целью извлечения словосочетаний (коллокаций) из текстов на русском, украинском и польском языках. Описан ход развития текущих исследований для автоматизации анализа поэтических текстов, проводимых на базе ИВТ СО РАН.

Математико-алгоритмическая формализация моделей морфологического анализа и синтеза словоформ естественных языков

А. В. Пруцков
Рязанский государственный радиотехнический университет
Аннотация. Модели морфологического анализа и синтеза словоформ разрабатывались на основе исследований морфологии естественных языков, то есть с использованием лингвистического подхода. Однако для использования этих моделей в информационных программных системах автоматической обработки текстов необходимо провести их анализ с математико-алгоритмической точки зрения. Целью статьи является формальное описание моделей морфологического анализа и синтеза словоформ и их анализ по различным аспектам. Аспектами являются способы алгоритмической реализации морфологического анализа и синтеза словоформ, используемые операции и их связи с объектами моделей, способы сокращения пространства поиска при морфологическом анализе. Анализируются элементно-комбинаторная, элементно-операционная и словесно-парадигматическая модели, а также предложенная универсальная модель формообразования. Математико-алгоритмическая формализация моделей выявила их схожесть. Сделан вывод, что во всех моделях, кроме элементно-комбинаторной, операции в явном виде не определены и чаще всего являются добавлением аффикса или замены части основы на другую. Рассмотренные модели уменьшают пространство поиска при морфологическом анализе.

Разработка программы ведения полевой геологической документации

С. А. Беляев
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ)
Аннотация. Полевая документация в большинстве случаев ведется в бумажном виде с использованием карандаша, в редких случаях используется лицензионное программное обеспечение. Это связано с высокой стоимостью оборудования и основными финансовыми вложениями именно в оборудование и технологии бурения, а не средства документирования. В работе предлагается описание построения универсальной программы ведения полевой геологической документации, которая решает существенную часть задач своих конкурентов в части ведения полевого журнала. В работе описаны основные требования к программе ведения геологической документации, сформулированы ее ограничения, предложены решения по каждой из ключевых задач разработки, приведены принципиальные фрагменты программного кода на Java. Описаны подходы к формированию текстового описания для каждого интервала с использованием скриптового языка JavaScript, в том числе с использованием данных по подынтервалам.

Метод реализации статистических отчетов с поддержкой детализации

С. А. Петров
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Аннотация. Представлен один из вариантов реализации типовой для информационных систем задачи — построение сводного статистического отчета. Рассматриваются аспекты применения технологии OLAP. Предлагается альтернативный подход реализации сводных отчетов, не требующий внедрения OLAP-системы. На практическом примере разработки отчета ВПО проводится сравнение стандартного варианта решения для реляционных баз данных — написание команды на структурированном языке запросов (T-SQL) и предлагаемого метода — реализации процедуры, позволяющей получить как сводные данные, так и детализацию каждой отдельной ячейки сводки. Представлена блок-схема процедуры и выдержки программного кода. На основании апробации в информационных системах НИУ МЭИ и представленных результатах тестирования на выборках различного размера выделены плюсы и минусы метода, даны рекомендации по использованию и перспективные направления развития.

Разработка специализированных цифровых инструментов в профессиональных интернет-ресурсах для специалистов в области охраны здоровья

E. В. Никульчев*,**, Д. Ю. Ильин*,**, П. В. Колясников*,**, А. Н. Косенков***
*МИРЭА — Российский технологический университет **Российская академия образования ***Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
Аннотация. Согласно многим исследованиям, профессиональные социальные сети не получили широкого распространения в среде специалистов по охране здоровья. Специализированные профессиональные интернет-ресурсы имеют отличия от широко используемых для общения социальных сетей. С одной стороны, профессиональные социальные сети для области здравоохранения создаются на принципах открытости и привлекательности для большого числа пользователей, с другой — требуется сохранение профессиональных этических норм в области охраны здоровья и соблюдение правил доступа на основании подтвержденной квалификации профессиональной деятельности. Разработка специализированных инструментов направлена на привлечение интереса специалистов. Статья посвящена двум цифровым инструментам для профессиональных социальных сетей. Первым инструментом является включение в интернет-ресурсы системы электронного обучения, как для повышения уровня знаний, так и для подтверждения квалификационных навыков в среде профессионалов. Вторым инструментом является разработанная система формирования опросов в профессиональной психологической платформе для анализа психического здоровья. Приведены принципы построения программного обеспечения и примеры использования.