Informatics (E-Journal) / Информатика
Not a member yet
963 research outputs found
Sort by
Двухмерные физически неклонируемые функции типа арбитр
Get PDFObjectives. The problem of constructing a new class of physically unclonable functions of the arbiter type (APUF) is being solved, based on the difference in delay times for the inputs of numerous modifications of the base element, due to both an increase in the number of inputs and the topology of their connection. Such an approach allows building two-dimensional physically unclonable functions (2D-APUF), in which, unlike classical APUF, the challenge generated for each basic element selects a pair of paths not from two possible, but from a larger number of them. The relevance of such a study is associated with the active development of physical cryptography. The following goals are pursued in the work: the construction of the basic elements of the APUF and their modifications, the development of a methodology for constructing 2D-APUF.Methods. The methods of synthesis and analysis of digital devices are used, including those based on programmable logic integrated circuits, the basics of Boolean algebra and circuitry. Results. It is shown that the classical APUF uses a standard basic element that performs two functions, namely, the function of choosing a pair of paths Select and the function of switching paths Switch, which, due to their joint use, allow achieving high performance. First of all, this concerns the stability of the APUF functioning, which is characterized by a small number of challenge, for which the response randomly takes one of two possible values 0 or 1. Modifications of the base element in terms of the implementations of its Select and Switch functions are proposed. New structures of the base element are presented in which the modifications of their implementations are made, including in terms of increasing the number of pairs of paths of the base element from which one of them is selected by the challenge, and the configurations of their switching. The use of various basic elements makes it possible to improve the main characteristics of APUF, as well as to break the regularity of their structure, which was the main reason for hacking APUF through machine learning. Conclusion. The proposed approach to the construction of physically unclonable 2D-APUF functions, based on the difference in signal delays through the base element, has shown its efficiency and promise. The effect of improving the characteristics of such PUFs has been experimentally confirmed with noticeable improvement in the stability of their functioning. It seems promising to further develop the ideas of constructing two-dimensional physically unclonable functions of the arbiter type, as well as experimental study of their characteristics, as well as resistance to various types of attacks, including using machine learning.Цели. Решается задача построения нового класса физически неклонируемых функций типа арбитр (АФНФ), основанного на различии задержек по входам многочисленных модификаций базового элемента путем увеличения как количества входов, так и топологии их подключения. Подобный подход позволяет строить двухмерные физически неклонируемые функции (2D-АФНФ), в которых в отличие от классических АФНФ запрос, формируемый для каждого базового элемента, выбирает пару путей не из двух возможных, а из большего их количества. Актуальность данного исследования связана с активным развитием физической криптографии. В работе преследуются следующие цели: построение базовых элементов АФНФ и их модификаций, разработка методики построения 2D-АФНФ. Методы. Используются методы синтеза и анализа цифровых устройств, в том числе на программируемых логических интегральных схемах, основы булевой алгебры и схемотехники. Результаты. Показано, что в классических АФНФ применяется стандартный базовый элемент, выполняющий две функции, а именно функцию выбора пары путей Select и функцию переключения путей Switch, которые за счет их совместного использования позволяют достичь высоких характеристик. В первую очередь это касается стабильности функционирования АФНФ, характеризующейся небольшим числом запросов, для которых ответ случайным образом принимает одно из двух возможных значений: 0 или 1. Предложены модификации базового элемента в части реализаций его функций Select и Switch. Приводятся новые структуры базового элемента с внесенными модификациями их реализаций, в том числе в части увеличения количества пар путей базового элемента, из которых путем запроса выбирается одна из них и конфигурации их переключений. Применение разнообразных базовых элементов позволяет улучшать основные характеристики АФНФ, а также нарушать регулярность их структуры, которая является главной причиной взлома АФНФ путем машинного обучения.Заключение. Предложенный подход к построению 2D-АФНФ, основанный на различии задержек сигналов через базовый элемент, показал свою работоспособность и перспективность. Экспериментально подтвержден эффект улучшения характеристик подобных ФНФ, и в первую очередь стабильности их функционирования. Перспективным представляется дальнейшее развитие идеи построения 2D-АФНФ, экспериментальное исследование их характеристик и устойчивости к различного рода атакам, в том числе с использованием машинного обучения.
Модель профессиональной области как основа адаптивного образовательного процесса
Get PDFObjectives. The main purpose of the work is to study the advantages of an activity-based approach, or functional approach in comparison with a subject-based approach, or lecture-based approach for creating a model of a professional field for adaptive educational process. The relevance of the problem being solved is caused by due to the fact, that adaptive educational technologies, thanks to the extensive computerization and informatization of all spheres of human activity, as well as the innovative development of artificial intelligence, have become dominant in teaching systems at all levels, from preschool to higher education institutions. Without a highly effective model of the professional field, it is impossible to successfully implement adaptive learning.Methods. To achieve the goals and to prove the statements formulated, the method of comparative analysis of the most widely used ways for creating models of the professional field for adaptive learning in modern systems, was used. To do this, we studied: the effectiveness of using the traditional approach, which is based on subjectspecific or lecture-seminar signs of structuring educational material; as well as the effectiveness of using an activity-based approach based on the concept of "Modules of labor competencies" for the formation of educational material.Results. The analysis of the quality of educational material (a model of a professional field for an adaptive educational process) obtained using the traditional approach, and educational material (the same model for its intended purpose) obtained on the basis of an activity approach in accordance with the concept of "Modules of labor competencies". The results of the analysis are compared and theoretical statements are summarized, taking into account the examples of developed modular materials, as well as the pilot implementation of previously developed modular programs.Conclusion. The information given in the article can be useful for specialists, researchers and heads of educational institutions of various levels, when planning and creating adaptive learning systems. The conclusions and recommendations fully comply with the requirements of the development of the education system of the Republic of Belarus.Цели. Основной целью работы является исследование преимуществ деятельностного, или функционального, подхода в сравнении с предметным, или урочно-лекционным, подходом при создании модели профессиональной области для адаптивного образовательного процесса. Актуальность решаемой задачи обусловлена тем, что адаптивные образовательные технологии благодаря широкой компьютеризации и информатизации всех сфер человеческой деятельности, а также инновационному развитию искусственного интеллекта стали доминирующими в системах обучения всех уровней, начиная с дошкольного и заканчивая высшим образованием. Без высокоэффективной модели профессиональной области невозможно успешно реализовать адаптивное обучение.Методы. Для достижения поставленных в работе целей и доказательства сформулированных утверждений применяется метод сравнительного анализа наиболее распространенных в современных системах путей создания моделей профессиональной области для адаптивного обучения. Для этого исследовалась эффективность использования традиционного подхода, в основе которого лежит предметноурочный, или лекционно-семинарский, признак структурирования учебного материала, и деятельностного подхода на основе концепции «Модули трудовых компетенций», разработанной Международной организацией труда.Результаты. Проанализировано качество учебного материала (модели профессиональной области для адаптивного образовательного процесса), полученного с использованием традиционного подхода, и учебного материала (такой же по назначению модели), полученного на основе деятельностного подхода в соответствии с концепцией «Модули трудовых компетенций». Проведено сравнение результатов анализа и обобщение теоретических утверждений с учетом примеров разработанных модульных материалов, а также пилотного внедрения наработанных ранее модульных программ.Заключение. Приведенные в статье сведения могут быть полезны для специалистов, исследователей и руководителей учреждений образования различных уровней при планировании и создании ими систем адаптивного обучения. Сделанные выводы и рекомендации полностью соответствуют требованиям развития системы образования Республики Беларусь
Разработка базы данных мотивов регуляции транскрипции у бактерий
Get PDFO b j e c t i v e s . The amount of data generated by modern methods of high-throughput sequencing is such that their analysis is performed mainly in automatic mode. In particular, the use of newly decoded genomic sequences is possible only after the annotation of functional elements of the genome, which, as a rule, is performed by automatic pipelines. Such annotation pipelines do a good job to identify the genes, but none of them annotate regulatory elements. Without these elements it is not possible to understand when and how genes can be expressed. Information on the regulatory elements of bacteria is collected in several specialized databases (RegulonDB, CollecTF, Prodoric2, etc.), however, only a part of this information can be used for annotation of regulatory elements, and only for a very limited range of bacteria. Previously, we proposed a clear formal criterion for applying regulatory information to any bacterial genome. Such a criterion is the CR tag, a sequence of amino acid residues of a transcriptional regulator that specifically contacts the nitrogenous bases of regulatory element in genomic DNA. The mathematical model of a regulatory element (motif) associated with a CR tag can be correctly applied to annotate similar elements in any genomes encoding a transcriptional regulator with an identical CR tag. The accumulation of motifs associated with CR tags raised the question of their ordered storage for the convenience of subsequent use in the annotation of genomic sequences. Since no one of well-known databases uses the concept of CR tags, a new database ought to be developed. Thus, the goal of this work is to create a database with information about bacterial transcription factors and DNA sequences recognized by them, suitable for annotation of regulatory sequences in bacterial genomes.M e t h o d s . Infological modeling of the subject area was carried out using the IDEF1X methodology. The database was developed using the Microsoft SQL Server DBMS. A cross-platform application for importing data into a database is written in C++ using Qt technology.Re s u l t s . As a result of the study of the subject area, a relational data model was developed and implemented in the Microsoft SQL Server DBMS, which allows holistic storage of information about accumulated transcription regulation motifs in bacteria, including information about the publications confirming their correctness. To automate the process of entering accumulated data, a cross-platform application was developed for importing structured data on transcription factors.Co n c l u s i o n . The main difference of the developed database is the use of CR-tag concept. Records of mathematical models of regulatory elements (motifs) in the database are associated with a CR tag and, therefore, can be correctly used to annotate similar elements in any genomes encoding a transcriptional regulator with an identical CR tag. The developed database will provide structured and holistic data storage, as well as their quick search when used in the pipeline for automatic annotation of regulatory elements in bacterial genomic sequences.Ц е л и. Объемы данных, генерируемые современными методами высокопроизводительного секвенирования, таковы, что их анализ выполняется преимущественно в автоматическом режиме. В частности, использование вновь расшифрованных геномных последовательностей возможно только после аннотации функциональных элементов генома, которая, как правило, выполняется автоматическими конвейерами. Такие конвейеры аннотации успешно справляются с идентификацией генов, но ни один из них не аннотирует регуляторные элементы, без которых нельзя понять, когда и как гены могут экспрессироваться. Информация о регуляторных элементах бактерий собрана в нескольких специализированных базах данных (RegulonDB, CollecTF, Prodoric2 и др.), однако только часть этой информации можно использовать для аннотации регуляторных элементов и только у очень ограниченного круга бактерий. Ранее авторами был предложен четкий формальный критерий для применения регуляторной информации к любым бактериальным геномам. Таким критерием стал CR-тег – последовательность аминокислотных остатков транскрипционного регулятора, специфически контактирующих с азотистыми основаниями регуляторного элемента в геномной ДНК. Связанная с CR-тегом математическая модель регуляторного элемента (мотив) может быть корректно применена для аннотации подобных элементов в любых геномах, кодирующих транскрипционный регулятор с идентичным CR-тегом. Накопление связанных с CR-тегами мотивов поставило вопрос об их упорядоченном хранении для удобства последующего применения при аннотации геномных последовательностей. Поскольку ни одна из известных баз данных не использует концепцию CR-тегов, потребовалась разработка новой базы данных. Таким образом, целью работы является создание базы данных с информацией о бактериальных транскрипционных факторах и распознаваемых ими последовательностях ДНК, пригодной для аннотации регуляторных последовательностей в бактериальных геномах.М е то д ы . Инфологическое моделирование предметной области производилось с помощью методологии IDEF1X. Разработка базы данных выполнялась посредством СУБД Microsoft SQL Server. Кроссплатформенное приложение по импорту данных в базу данных написано на языке C++ с использованием технологии Qt.Р е з у л ь т а т ы . В результате проведенного исследования предметной области была разработана и реализована в СУБД Microsoft SQL Server реляционная модель данных, позволяющая целостное хранение информации о накопленных мотивах регуляции транскрипции у бактерий, включая и информацию о публикациях, подтверждающих корректность этих мотивов. Для автоматизации процесса ввода накопленных данных разработано кроссплатформенное приложение для импорта структурированных данных о транскрипционных факторах.З а к л ю ч е н и е . Основным отличием разработанной базы данных является использование концепции CR-тега. Записи математических моделей регуляторных элементов (мотивов) в базе данных связаны с CR-тегом и поэтому могут быть корректно применены для аннотации подобных элементов в любых геномах, кодирующих транскрипционный регулятор с идентичным CR-тегом. Разработанная база данных обеспечит структурированное и целостное хранение данных, а также их быстрый поиск при использовании в конвейере автоматической аннотации регуляторных элементов в бактериальных геномных последовательностях
Система массового обслуживания с разделением процессора, повторными вызовами и нетерпеливостью запросов
Get PDFObjectives. The problem of constructing and investigating a mathematical model of a stochastic system with processor sharing, repeated calls, and customer impatience is considered. This system is formalized in the form of a queueing system. The operation of the queue is described in terms of multi-dimensional Markov chain. A condition for the existence of a stationary distribution is found, and algorithms for calculating the stationary distribution and stationary performance characteristics of the system are proposed.Methods. Methods of probability theory, queueing theory and matrix theory are used.Results. The steady state operation of a queueing system with repeated calls, processor sharing and two types of customers arriving in a marked Markovian arrival process is studied. The channel bandwidth is divided between two types of customers in a certain proportion, and the number of customers of each type simultaneously located on the server is limited. Customers of one of the types that have made all the channels assigned to them busy leave the system unserved with some probability and, with an additional probability, go to the orbit of infinite size, from where they make attempts to get service at random time intervals. Customers of the second type, which caused all the channels assigned to them to be busy, are lost. Customers in orbit show impatience: each of them can leave orbit forever if the time of its stay in orbit exceeds some random time distributed according to an exponential law. Service times of customers of different types are distributed according to the phase law with different parameters. The operation of the system is described in terms of a multi-dimensional Markov chain. It is proved that for any values of the system parameters this chain has a stationary distribution. Algorithms for calculating the stationary distribution and a number of performance measures of the system are proposed. The results of the study can be used to simulate the operation of a fixed capacity cell in a wireless cellular communication network and other real systems operating in the processor sharing mode.Цели. Рассматривается задача построения и исследования математической модели стохастической системы с разделением процессора, повторными вызовами и нетерпеливостью запросов. Данная система формализована в виде системы массового обслуживания, построен процесс функционирования системы, найдено условие существования стационарного распределения и предложены алгоритмы вычисления стационарного распределения и стационарных характеристик производительности системы.Методы. Используются методы теории вероятностей, теории массового обслуживания и теории матриц.Результаты. Функционирование системы описано в терминах многомерной цепи Маркова. Показано, что эта цепь имеет стационарное распределение, совпадающее с эргодическим, при любых приемлемых значениях параметров, описывающих входной поток, время обслуживания, процесс повторных вызовов и процесс ухода запросов из системы вследствие нетерпеливости.Заключение. Исследован стационарный режим функционирования системы массового обслуживания с повторными вызовами, разделением процессора и двумя типами запросов, поступающих в систему в соответствии с маркированным марковским потоком. Пропускная способность канала делится между запросами двух типов в некоторой пропорции, а число запросов каждого из типов, одновременно находящихся на приборе, ограничено. Запросы одного из типов, заставшие все отведенные для них каналы занятыми, с некоторой вероятностью уходят из системы необслуженными и с дополнительной вероятностью идут на орбиту бесконечного объема, откуда делают попытки попасть на обслуживание через случайные промежутки времени. Запросы второго типа, заставшие все отведенные для них каналы занятыми, теряются. Запросы, находящиеся на орбите, проявляют нетерпеливость: каждый из них может покинуть орбиту навсегда по истечении экспоненциально распределенного времени при условии, что он не попадет на обслуживание за это время. Времена обслуживания запросов распределены по фазовому закону с разными параметрами. Функционирование системы описано в терминах многомерной цепи Маркова. Доказано, что при любых значениях параметров системы эта цепь имеет стационарное распределение. Предложены алгоритмы вычисления стационарного распределения и ряда характеристик производительности системы. Результаты исследования могут быть использованы для моделирования работы соты фиксированной емкости в беспроводной сотовой сети связи и других реальных систем, функционирующих в режиме разделения процессора
Методология разработки программного обеспечения с использованием модели распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных систем
Get PDFSoftware development methodology based on the model of distributed object-based stochastic hybrid systems is proposed. Such mathematical model is planned to be created for the system being designed along with the system specification at all stages of the software development.The following stages of the development are considered as building of preliminary mathematical model by designing its specification, choosing and specification of system metrics, statistical analysis of the model, approbation of the mathematical model in conditions close to real, analysis by analytical methods and the implementation. The formalism is proposed for describing the system under consideration and an approach to its analysis. At the steps of the methodology, we adjust the model specification and its corresponding mathematical model in accordance with the results of the analysis. This approach allows to develop not only the software, but also a mathematical model with its properties, which implementation is the resulting software.В статье представляется методология разработки программного обеспечения на основе модели распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных систем. Предлагается ориентироваться на создание математической модели для рассматриваемой системы вместе с ее спецификацией на всех этапах разработки целевого программного обеспечения.Выделяются такие этапы разработки, как построение предварительной математической модели посредством составления ее спецификации, выбор и спецификация метрик системы, статистический анализ модели, апробация в условиях, приближенных к реальным, анализ с применением аналитических методов и реализация. Предлагаются формализм для описания рассматриваемой системы и подход к ее анализу, согласно результатам которого спецификация модели и соответствующая ей математическая модель модифицируются посредством выполнения этапов разработки. Такой подход позволяет получить на выходе не только готовое программное обеспечение, но и математическую модель с изученными свойствами, реализацией которой является данное программное обеспечение
Физически неклонируемые функции с управляемой задержкой распространения сигналов
Get PDFO b j e c t i v e s. The problem of constructing a new class of physically uncloneable functions (PUF) based on controlling the signal propagation delay through the elements lying on the path of its propagation is being solved. The relevance of this problem is associated with the active development of physical cryptography. For its implementation, the following goals are pursued: the construction of the basic elements of the PUF and their modifications, the development of a methodology for constructing controlled ring oscillators based on XOR elements and controlled ring oscillators based on multi-input signal switching.M e t h o d s. Methods of synthesis and analysis of digital devices were used, including those based on programmable logic integrated circuits (FPGA), the basics of Boolean algebra and circuitry.R e s u l t s. It is shown that combined PUFs based on RS-flip-flops implement the idea of controlling the signal delay by choosing a path, which is a series-connected elements selected in accordance with the PUF request. A technique for constructing an PUF with a controlled delay through each element of the path has been developed as a development of the idea of controlling the signal delay along the path. The features and properties of PUF with controlled delay of signals of the ring oscillator type are investigated and possible solutions are shown for the case of two-bit input requests. A basic element and its modifications are proposed for constructing new PUF structures based on the control of the signal propagation delay. It is shown that the signal delay through the basic element, which is a multi-input XOR element, depends not only on the number of inputs to which the active input signal is applied, but also on fixed values of 0 or 1 at its other inputs. A new PUF structure is presented, namely, a controlled ring oscillator, its implementation is considered for the case of control by setting the inputs and their number, by which the active input signal changes.Co n c l u s i o n. The proposed new approach to the construction of physically uncloneable functions, based on the control of signal delay through logical elements, has shown its efficiency and promise. The effect of the influence on the delays of signal propagation through the logic element, both the number of its inputs, along which the input signals change, leading to a change in the output signal, and their composition, is experimentally confirmed. It seems promising to further developing the ideas of constructing controlled ring oscillators and oscillators with multi-input switching of input signal, as well as the creation of new PUF structures of arbiter type.Ц е л и. Решается задача построения нового класса физически неклонируемых функций (ФНФ), обеспечивающих управление задержкой распространения сигнала через элементы, которые расположены на пути его распространения. Актуальность такого исследования связана с активным развитием физической криптографии. В работе преследуются следующие цели: построение базовых элементов ФНФ и их модификаций, разработка методики построения управляемых кольцевых осцилляторов на базе элементов XOR и управляемых кольцевых осцилляторов, основанных на многовходовом переключении сигнала.М е то д ы . Используются методы синтеза и анализа цифровых устройств, в том числе на программируемых логических интегральных схемах, основы булевой алгебры и схемотехники.Р е з у л ь т а т ы . Показано, что комбинированные ФНФ, основанные на RS-триггерах, реализуют идею управления задержкой сигнала за счет выбора пути, который представляет собой последовательно подключенные элементы, выбранные в соответствии с запросом ФНФ. Разработана методика построения ФНФ с управляемой задержкой через каждый элемент пути. Исследованы особенности и свойства ФНФ с управляемой задержкой сигналов типа кольцевого осциллятора и показаны возможные решения для случая двухразрядных входных запросов. Предложен базовый элемент и его модификации для построения новых структур ФНФ, основанных на управлении задержкой распространения сигнала. Показано, что задержка сигнала через базовый элемент, представляющий собой многовходовый элемент XOR, зависит не только от количества входов, на которые подается активный входной сигнал, но и от фиксированного значения 0 либо 1 на остальных его входах. Приведена новая структура ФНФ – управляемый кольцевой осциллятор, рассматриваются его реализации для случая управления за счет задания количества входов, на которых изменяется активный входной сигнал.З а к л ю ч е н и е . Предложенный подход к построению физически неклонируемых функций, основанный на управлении задержкой сигналов через логические элементы, показал свою работоспособность и перспективность. Экспериментально подтвержден эффект влияния на задержки распространения сигналов через логический элемент количества его входов, на которых изменяются входные сигналы, приводящие к изменению выходного сигнала. Перспективным представляется дальнейшее развитие идей построения управляемых кольцевых осцилляторов и осцилляторов с многовходовым переключением сигнала, а также создания новых структур ФНФ типа арбитр
Модели и методы машинного обучения для решения задач оптимизации и прогнозирования работы морских портов
Get PDFMachine learning techniques have made significant advances and expanded application sphere over the past decade to include problems of port operations. This happened due to the growing amount of data available cargo ports. We review the literature on models and methods of machine learning and their application to optimization of port operations. A special attention is paid to the port planning and development a wide range of topics in port operations, including port planning and development, their safety and security, water and land port operations.За последнее десятилетие существенно улучшились методы машинного обучения и расширилась сфера их применения, которая дополнилась рядом операционных задач, возникающих в грузовых портах. Это связано с накоплением и возможностью использования имеющихся в грузовых портах больших объемов данных. Статья посвящена обзору литературы по моделям и методам машинного обучения и их применению к оптимизации портовых операций. Основное внимание уделено планированию и развитию портов, их безопасности и охране, водным и сухопутным портовым операциям
Информационная система для онтологического моделирования предметных областей
Get PDFObjectives. The creation of ontologies of subject areas is considered. The goal is to develop a mathematical model of ontology and the information system for ontological modeling. The task is to reduce the complexity of ontological modeling.Methods. As research methods, the theory of hybrid intelligence systems, the theory of sets, elements of mathematical logic, methods for developing the information systems, comparative analysis of information systems, informal analysis of information system were used.Results. Mathematical model of ontology using the concept of metaobject is developed. Ontological modelling based on this model involves specification, conceptualization and formalization. A glossary of terms is being built at the specification stage. At the conceptualization stage, objects in the subject area and their hierarchy are defined, and then connections between objects are identified. In the formalization stage, the metaobjects and the relationships between metaobjects that correspond to objects and the relationships between objects were defined. This is considered as the ontology of the subject area. During the actualization stage, the parameters of subject area objects and their values, classes, subclasses, and instances of classes were defined. Parameters, parameter values, classes, subclasses, and instances of classes are implemented in ontology as metaobjects of relative types. An information system with a unique architecture has been developed, namely a hybrid intelligence system for the automation of ontological modelling.Conclusion. The article conducts a comparative analysis of the developed information system with the systems used today for creation of ontologies. The analysis showed that the information system developed by paper author in most parameters is not inferior to considered systems and at the same time easier to use and expand. The mathematical model of ontology and the information system for ontological modeling of subject areas, developed by author, are tested in practical creation of ontology on ecology. On the basis of the conducted comparative analysis and informal analysis of practical use, it is concluded that ontological modeling with the help of the information system developed by author reduces the labor intensity and decreases the time of ontologies creation.Цели. Рассмотрено создание онтологий предметных областей. Целью исследования явилась разработка математической модели онтологии и на ее основе – информационной системы для онтологического моделирования. Поставлена задача снижения трудоемкости онтологического моделирования.Методы. В качестве методов исследования использовались теория систем гибридного интеллекта, теория множеств, элементы математической логики, методы разработки информационных систем, сравнительный анализ информационных систем, неформальный анализ практического использования информационной системы.Результаты. Разработана математическая модель онтологии, использующая понятие метаобъекта. Онтологическое моделирование на основе этой модели включает спецификацию, концептуализацию и формализацию. На стадии спецификации построен глоссарий терминов. На стадии концептуализации определены объекты предметной области и их иерархия, затем выявлены связи между объектами. На стадии формализации определены метаобъекты и связи между ними, которые соответствуют объектам и связям между объектами. Это и есть онтология предметной области. На стадии актуализации определены параметры объектов предметной области и их значения, классы, подклассы и экземпляры классов. Параметры, значения параметров, классы, подклассы и экземпляры классов реализуются в онтологии в виде метаобъектов соответствующих типов. Разработана информационная система с уникальной архитектурой, а именно система гибридного интеллекта для автоматизации онтологического моделирования. Заключение. Проведен сравнительный анализ разработанной информационной системы и применяемых сегодня систем для создания онтологий. Анализ показал, что разработанная автором информационная система по большинству параметров не уступает рассмотренным системам и является одновременно более простой при использовании и расширении. Предложенные математическая модель онтологии и информационная система для онтологического моделирования предметных областей апробированы при практическом создании онтологии по экологии. На основе проведенного сравнительного анализа и неформального анализа практического использования сделан вывод о том, что онтологическое моделирование с помощью разработанной информационной системы снижает трудоемкость и ускоряет сроки создания онтологий
Распознавание изображений товаров электронной коммерции с использованием модели внимания и нейронной сети YOLACT
Get PDFObjectives. We propose the algorithm for e-commerce image recognition using attention model and neural network YOLACT. A modular architecture is used that applies an attention model to different branches of the network in order to improve the interaction between image cross-features.Methods. The main methods to recognize e-commerce products are the creation and annotation of a dataset for the neural network training, the choice of architecture and embedding an attention model, the validation and testing, and interpretation of the results.Results. Convolutional neural network YOLACT has been modified by the attention model to solve image recognition task that allowed to obtain results superior in quality to the results showed by classic YOLACT.Conclusion. In the course of the experiment, a data set of e-commerce products was prepared, annotated, and two neural networks were built to compare the results. The results of the study showed that the use of the attention model has a positive effect on both the quality of the trained network and on the rate of convergence, which is reflected in improved metrics for object recognition and segmentation.Цели. Предлагается алгоритм распознавания изображений товаров электронной коммерции с использованием модели внимания и нейронной сети YOLACT. Целью работы является улучшение взаимодействия между перекрестными признаками изображения с помощью модульной архитектуры, в которой применяется модель внимания к разным веткам сети.Методы. Основными методами распознавания изображений товаров электронной коммерции являются создание и аннотация набора данных для обучения нейронной сети, выбор архитектуры и встраивание модели внимания, валидация и проведение тестов, а также интерпретация результатов.Результаты. Сверточная нейронная сеть YOLACT модифицировалась моделью внимания для решения задачи распознавания объектов электронной коммерции, что позволило получить более качественные результаты, чем у классической сети YOLACT.Заключение. В ходе эксперимента был подготовлен набор данных товаров электронной коммерции, произведена его аннотация, построены две нейронные сети для сравнения результатов. Результаты исследования показали, что использование модели внимания положительно влияет как на качество обученной сети, так и на скорость сходимости. Это отражается в улучшенных метриках для распознавания и сегментации объектов
О среде имитационного моделирования компонентов и приложений в Интернете вещей на основе инструментов визуального потокового программирования и облачных сервисов
Get PDFObjectives. The purpose of the analytical and research work was to develop and perform an initial assessment of the capabilities of simulation environment for modeling the Internet of Things (IoT) components and applications. The relevance of the problem is associated with the need to simplify research and testing of such systems as the field is growing. In the implementation of the simulation environment, the following goals were pursued: building a mathematical model; implementation of software, capable of running experiments on that model; providing the user with the ability to analyze results and adjust the model.Methods. Methods of simulation modeling were used.Results. Analysis of the relevance and impact of the research results has led to an appropriate example for demonstrating methods and means of solving the problem of IoT subsystems, components, and applications simulation in the proposed environment. This example has been implemented in the part of the Smart Home application model responsible for the energy efficiency optimization in residential buildings enclosed in a simulation environment based on an integrated software package consisting of the Node-RED visual tool for flow-based programming and the Yandex Cloud / Yandex IoT Core cloud service.Conclusion. A simulation model for managing energy consumption of a "smart home" was developed and implemented using the previously specified software package, including modeling time, environmental conditions, heat loss, operating modes of heating equipment and the behavior of house residents. Based on the implemented model, an initial series of simulation experiments were also carried out, on the one hand, aimed at checking some characteristics of the functionality of the developed simulation environment and the selected example for simulation of residential premises energy management. As a result of the initial experiments, the basic functionality of the integrated software package was proven and demonstrated based on the use of Node-RED and the Yandex Cloud / Yandex IoT Core cloud service for solving problems of simulation modeling of components, subsystems and applications of the Internet of things.Цели. Целью проведенной аналитической и исследовательской работы являлись разработка и первоначальная оценка возможностей новой среды имитационного моделирования компонентов и приложений в Интернете вещей. Актуальность задачи связана с необходимостью упрощения исследования и тестирования таких приложений в связи с активным развитием и расширением Интернета вещей. При разработке среды имитационного моделирования преследовались следующие основные цели: построение математической модели, реализация программного обеспечения, в рамках которого могут быть проведены эксперименты с данной моделью, обеспечение возможности анализировать результаты и корректировать модель.Методы. Использовались методы имитационного моделирования.Результаты. Анализ актуальности и востребованности результатов исследований показал, что в качестве примера для демонстрации методов и средств решения задачи имитационного моделирования компонентов и приложений в Интернете вещей может быть выбрана реализация части модели приложения «умный дом», управляющей энергоэффективностью жилых помещений. Была разработана математическая модель дома, а также среда для моделирования на основе инструмента визуального потокового программирования Node-RED и облачного сервиса Yandex Cloud / Yandex IoT Core.Заключение. Разработана имитационная модель системы управления энергопотреблением «умного дома», включающая моделирование времени, условий внешней среды, теплопотерь, режимов работы отопительного оборудования и поведения жителей такого дома. На основе реализованной модели проведена первоначальная серия имитационных экспериментов, направленных на проверку базовой функциональности подготовленной среды имитационного моделирования и выбранного примера моделирования системы управления энергопотреблением жилых помещений