Informatics (E-Journal) / Информатика
Not a member yet
963 research outputs found
Sort by
Фильтрация при наличии перерывов информации на основе расширенного метода наименьших квадратов
Get PDFO b j e c t i v e s . In radar systems for moving objects tracking, there are often gaps in the measurement of coordinates.The problem is mostly fully solved in continuous time in the theory of systems with a random structure within the framework of statistical Bayesian theory of filtration in the presence of complete a priori statistical information. This approach leads to complex algorithms that are difficult to implement in practice. The purpose of investigation was to develop a filtering algorithm in conditions of information interruptions based on the use of extended least squares method.M e t h o d s . Methods of estimation theory are used, in particular, the extended least squares method, which makes it possible to find relatively simple algorithms with a minimum amount of a priori knowledge about the characteristics of the impacts.R e s u l t s . The algorithm for filtering radar signals has been developed, based on measurements of the moments of breaks and extrapolation of the measured coordinates at intervals of information lack. The resulting algorithm is nonlinear and therefore tracking disruptions may occur in the filter. The results of the algorithm are demonstrated using a model example. The estimation of the filtering accuracy and tracking failure conditions is carried out.Co n c l u s i o n . A filtering algorithm has been developed that allows determining the moments of the onset of breaks and extrapolating the estimates of useful information. The comparative simplicity of the algorithm makes it suitable for practical use.Ц е л и . В радиолокационных системах сопровождения движущихся объектов часто возникают перерывы в измерении координат. Наиболее полно в непрерывном времени эта проблема решена в теории систем со случайной структурой в рамках статистической байесовской теории фильтрации при наличии полной априорной статистической информации. Такой подход приводит к сложным алгоритмам, трудно реализуемым на практике. Целью исследования являлась разработка алгоритма фильтрации в условиях перерывов информации на основе применения расширенного метода наименьших квадратов.М е т о д ы . Используются методы теории оценивания, в частности расширенный метод наименьших квадратов, позволяющий находить сравнительно простые алгоритмы при минимальных объемах априорных знаний о характеристиках воздействий.Р е з у л ь т а т ы . Разработан алгоритм фильтрации радиолокационных сигналов, в основе которого лежат измерения моментов перерывов и экстраполяция измеряемых координат на интервалах отсутствия информации. Полученный алгоритм является нелинейным, и за счет этого в фильтре могут возникать срывы сопровождения. Результаты работы алгоритма продемонстрированы на модельном примере, выполнена оценка точности фильтрации и условий срыва слежения.З а к л ю ч е н и е . Разработанный алгоритм фильтрации позволяет определять моменты наступления перерывов и осуществлять экстраполяцию оценок полезной информации. Сравнительная простота алгоритма делает его пригодным для практического использования
Методика и программное средство для проведения аудита систем менеджмента информационной безопасности
Get PDFObjectives. Classification of information systems (IS) security indicators and the creation of the method of improved software tool based on its results (in comparison with similar software tool developed earlier by the authors) for auditing information security management systems of organizations in the Republic of Belarus.Methods. During the development and improvement of the software tool using the method of systeminformation analysis and the approaches to its implementation were identified based on following capabilities: organization of questionnaires of heads of departments and services whose specialists work with IS designed to information processing not classified as state secrets or IS with limited dissemination; assessment of the level of compliance of the organization's IS information protection system with the requirements established by the legislation of the Republic of Belarus and other national regulatory legal acts; systematization of recommendations for improving the level of compliance of the organization's IS protection system with the established requirements.Results. Based on the results of the developed improved software tool approbation, it was found that the use of this tool makes it possible to reduce by 20–30 % the financing of costs for the implementation of the auditing the information security management systems of an organization.Conclusion. The developed improved software tool, compared to analogues, is characterized by reduced cost due to the following properties: ease of launch and configuration; independence from the type of operating system; the possibility of organizing both local and remote access. The developed improved software tool was tested in the branch "Long-Distance Communication Branch" of RUE "Beletelecom".Цели. Исследование проводилось с целью классификации показателей безопасности информационных систем (ИС) и создания на основе полученных результатов методики усовершенствования ранее разработанного программного средства для проведения аудита систем менеджмента информационной безопасности в организациях Республики Беларусь.Методы. В ходе разработки и усовершенствования программного средства с помощью метода системно-информационного анализа были определены подходы к его реализации с использованием следующих возможностей: организации анкетирования руководителей подразделений и служб, специалисты которых работают с ИС, предназначенными для обработки не отнесенной к государственным секретам информации, распространение и (или) предоставление которой ограничено; оценки уровня соответствия системы защиты информации ИС организации требованиям, установленным законодательством Республики Беларусь и другими национальными нормативными правовыми актами; систематизации рекомендаций по повышению уровня соответствия системы защиты информации ИС организации установленным требованиям.Результаты. По результатам апробации разработанного и усовершенствованного программного средства установлено, что его использование позволяет на 20–30 % сократить финансирование затрат на реализацию процесса проведения аудита систем менеджмента информационной безопасности организации.Заключение. Разработанное и усовершенствованное программное средство по сравнению с аналогами характеризуется пониженной стоимостью ввиду следующих его свойств: простоты запуска и настройки; независимости от типа операционной системы; возможности организации как локального, так и удаленного доступа к нему. Разработанное и усовершенствованное программное средство было апробировано в филиале «Междугородная связь» РУП «Белтелеком»
Разработка алгоритма распознавания эмоций человека с использованием сверточной нейронной сети на основе аудиоданных
Get PDFObjectives. This article provides a description and experience of creating the algorithm for recognizing the emotional state of the subject.Methods. Image processing methods are used.Results. The proposed algorithm makes it possible to recognize the emotional states of the subject on the basis of an audio data set. It was possible to improve the accuracy of the algorithm by changing the data set supplied to the input of the neural network.The stages of training convolutional neural network on a pre-prepared set of audio data are described, and the structure of the algorithm is described. To validate the neural network different set of audio data, not participating in the training, was selected. As a result of the study, graphs were constructed demonstrating the accuracy of the proposed method.After receiving the initial data of the study, the analysis of the possibilities for improving the algorithm in terms of ergonomics and accuracy of operation was also carried out. The strategy was developed to achieve a better result and obtain a more accurate algorithm. Based on the conclusions presented in the article, the rationale for choosing the representation of the data set and the software package necessary for the implementation of the software part of the algorithm is given.Conclusion. The proposed algorithm has a high accuracy of operation and does not require large computational costs.Цели. Приведено описание и рассмотрен опыт создания алгоритма распознавания эмоционального состояния субъекта.Методы. Использованы методы обработки изображений.Результаты. Предложенный алгоритм позволяет распознавать эмоциональные состояния субъекта на основании звукового набора данных. Благодаря проведенному исследованию удалось улучшить точность работы алгоритма путем изменения подаваемого на вход нейронной сети набора данных.Описаны этапы обучения сверточной нейронной сети на заранее заготовленном наборе звуковых данных, а также структура алгоритма. Для валидации нейронной сети был отобран иной, не участвующийв тренировке, набор аудиоданных. В результате проведения исследования построены графики, демонстрирующие точность работы предлагаемого метода.После получения первоначальных данных сделан анализ возможностей улучшения алгоритма с точки зрения эргономики и точности его работы. Разработана стратегия, позволяющая добиться лучшего результата и получить более точный алгоритм. На основании заключений, изложенных в статье, приводится обоснование выбора представления набора данных и программного комплекса, необходимого для реализации программной части алгоритма.Заключение. Предложенный алгоритм обладает высокой точностью и не требует больших вычислительных затрат
Модель балансировки нагрузки кластерной системы с учетом аппаратных характеристик серверного оборудования
Get PDFObjectives. To upgrade and complement the existing load balancing model in multi-server systems, taking into account the hardware characteristics of the server equipment, as well as the most loaded components of the server equipment in the video conferencing service cluster in educational processes and distance education.Methods. The existing mathematical model of load balancing as a mass exchange system is considered, when significant changes are introduced: penalties for equipment downtime and penalties for waiting in a queue will depend on the load on the server hardware components in the cluster architecture of video conferencing service.Results. Formulas are given for calculating the total performance of a cluster of n servers with the maximum and minimum load of server hardware components in a videoconferencing system cluster.Conclusion. A modeling complex has been developed to test the mathematical model on a system of up to n < 10 servers in a cluster of a videoconferencing system. Based on the results of calculations of the modeling complex, it was concluded that it is necessary to upgrate the existing algorithm for balancing the load on the selected BigBlueButton video conferencing service.Цели. Поставлены цели модернизировать и дополнить существующую модель балансировки нагрузки в многосерверных системах с учетом аппаратных характеристик серверного оборудования, а также его наиболее загруженных компонентов в кластере сервиса видео-конференц-связи при использовании в образовательных процессах и организации дистанционной формы образования.Методы. Существующая математическая модель балансировки нагрузки рассмотрена как система массового обслуживания, в которой вводятся штрафы за простой оборудования, а штрафы за ожидание в очереди будут зависеть от загруженности аппаратных компонентов серверов в кластерной архитектуре сервиса видео-конференц-связи.Результаты. Приведены формулы для вычисления суммарной производительности кластера из n серверов при максимальной и минимальной загрузках аппаратных компонентов серверов в кластере системы видео-конференц-связи.Заключение. Разработан моделирующий комплекс для проверки математической модели на системе до n < 10 серверов в кластере системы видео-конференц-связи. По результатам вычислений моделирующего комплекса сделан вывод о необходимости доработки существующего алгоритма балансировки нагрузки на выбранный сервис видео-конференц-связи BigBlueButton
Информационное обеспечение САПР технологических процессов опытных образцов структурно-сложных изделий
Get PDFObjectives. The purpose of the study of information support for computer-aided process planning system of prototypes of structurally complex products is to formalize the adoption of technological decisions using interconnected databases.Methods. The method of decomposition of technology design processes was used in the work.Results. In the study of information support for computer-aided process planning system of prototypes of structurally complex products, the problem of determining the structure of information support was solved, the sequence of using information support at various stages of system implementation was determined and universal scheme for the formation of operational description of the technological process was developed.Conclusion. The use of the results of the study in the creation of computer-aided process planning system for prototypes of structurally complex products could increase the productivity of technological design in 7.8 times.Цели. Целью исследования информационного обеспечения системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) опытных образцов структурно-сложных изделий является формализация принятия технологических решений с использованием взаимосвязанных баз данных.Методы. В работе использовался метод декомпозиции процессов проектирования технологий.Результаты. При исследовании информационного обеспечения САПР ТП опытных образцов структурно-сложных изделий решена задача определения структуры и последовательности применения такого обеспечения на различных стадиях внедрения системы, разработана универсальная схема формирования операционного описания технологического процесса.Заключение. Использование результатов проведенного исследования при создании САПР ТП опытных образцов структурно-сложных изделий обеспечило повышение производительности технологического проектирования в 7,8 раза
Модель представления знаний в системе информационной поддержки принятия решений
Get PDFObjectives. The problem of mathematical modeling of the knowledge in the information support system for decision-making is being solved. The approach is based on the formalization of semantic relations in the language. The formalization of such relations provides an adequate representation of knowledge and serves as a theoretical basis for the algorithmization of user interaction with the system.When solving the problem of knowledge modeling, three main goals are pursued: the construction of a mathematical model of semantic relations, the study of the properties of marginal syntagmas and the construction of algorithms for the formation of a dictionary of syntagmatic structures.Methods. Methods of set theory, graph theory and mathematical linguistics are used.Results. A mathematical model of knowledge representation in the information decision support system has been developed. The concepts of semantic relations in the language are formalized and the properties of marginal syntagmas are investigated. The proven properties of such structures provide the algorithmization of information processes in the system under consideration.Conclusion. As an implementation of the model proposed in the article, algorithms for creating dictionaries of syntagmas and syntagmatic structures have been developed. When forming a set of syntagmas, the assertions about proved in the article marginal syntagmas are used. A set of syntagmatic structures is built taking into account their typology. Syntagmatic structures in the dictionary acquire the status of communicative fragment, i.e. stable phrases to synthesize the information system language.Цели. Решается задача математического моделирования знаний в системе информационной поддержки принятия решений. Подход к моделированию основывается на формализации семантических отношений в языке. Формализация таких отношений обеспечивает адекватное представление знаний и служит теоретической базой для алгоритмизации взаимодействия пользователя с системой.При решении задачи моделирования знаний преследуются три основные цели: построение математической модели семантических отношений, исследование свойств маргинальных синтагм, построение алгоритмов формирования словаря синтагматических структур.Методы. Используются методы теории множеств, теории графов и математической лингвистики.Результаты. Разработана математическая модель представления знаний в системе информационной поддержки принятия решений. Формализованы понятия семантических отношений в языке и исследованы свойства маргинальных синтагм. Доказанные свойства таких структур обеспечивают алгоритмизацию информационных процессов в рассматриваемой системе.Заключение. В качестве реализации предложенной в статье модели разработаны алгоритмы создания словарей синтагм и синтагматических структур. При формировании множества синтагм используются доказанные в статье утверждения о маргинальных синтагмах. Множество синтагматических структур строится с учетом их приведенной типологии. Синтагматические структуры в словаре приобретают статус коммуникативных фрагментов, т. е. устойчивых словосочетаний, из которых синтезируются высказывания языка информационной системы
Применение модели освоения языка к решению задачи обработки малых языков
Get PDFThe problem of building a computer model of a small language was under solution. The relevance of this task is due to the following considerations: the need to eliminate the information inequality between speakers of different languages; the need for new tools for the study of poorly understood languages, as well as innovative approaches to language modeling in the low-resource context; the problem of supporting and developing small languages.There are three main objectives in solving the problem of small natural language processing at the stage of describing the problem situation: to justify the problem of modeling language in the context of resource scarcity as a special task in the field of natural languages processing, to review the literature on the relevant topic, to develop the concept of language acquisition model with a relatively small number of available resources. Computer modeling techniques using neural networks, semi-supervised learning and reinforcement learning were involved.The paper provides a review of the literature on modeling the learning of vocabulary, morphology, and grammar of a child's native language. Based on the current understanding of the language acquisition and existing computer models of this process, the architecture of the system of small language processing, which is taught through modeling of ontogenesis, is proposed. The main components of the system and the principles of their interaction are highlighted. The system is based on a module built on the basis of modern dialogical language models and taught in some rich-resources language (e.g., English). During training, an intermediate layer is used which represents statements in some abstract form, for example, in the symbols of formal semantics. The relationship between the formal recording of utterances and their translation into the target low-resource language is learned by modeling the child's acquisition of vocabulary and grammar of the language. One of components stands for the non-linguistic context in which language learning takes place.This article explores the problem of modeling small languages. A detailed substantiation of the relevance of modeling small languages is given: the social significance of the problem is noted, the benefits for linguistics, ethnography, ethnology and cultural anthropology are shown. The ineffectiveness of approaches applied to large languages in conditions of a lack of resources is noted. A model of language learning by means of ontogenesis simulation is proposed, which is based both on the results obtained in the field of computer modeling and on the data of psycholinguistics.Решается задача построения компьютерной модели малого языка. Ее актуальность обусловлена необходимостью устранения информационного неравенства между носителями различных языков, востребованностью новых инструментов для исследования малоизученных языков и инновационных подходов к моделированию языка в условиях дефицита ресурсов, необходимостью поддержки и развития языков малых народов.При решении задачи обработки малых языков на этапе описания проблемной ситуации преследуются три основные цели: обоснование проблемы моделирования языка в условиях дефицита ресурсов как особой задачи в сфере моделирования естественных языков, обзор литературы по соответствующей теме и разработка концепции модели усвоения языка с относительно малым числом доступных ресурсов. Используются методы компьютерного моделирования с применением нейронных сетей, обучение с частичным привлечением учителя и обучение с подкреплением.В работе приведен обзор литературы, посвященной моделированию изучения лексики, морфологии и грамматики родного языка ребенком. На основании современных представлений о ходе изучения языка предложена архитектура системы обработки малого языка, которая при обучении опирается на компьютерное моделирование онтогенеза. Выделены основные компоненты системы и принципы их взаимодействия. В основе системы лежит модуль, построенный на базе современных диалоговых языковых моделей и обученный на каком-либо крупном языке, например английском. При обучении используется промежуточный слой, который представляет высказывания в некотором абстрактном виде, например, в символах формальной семантики. Соотношение между формальной записью высказываний и их переводом на целевой малый язык изучается методом моделирования процесса усвоения лексики и грамматики языка ребенком. Отдельный компонент имитирует неязыковой контекст, в котором происходит изучение языка.В статье исследуется задача моделирования малых языков. Дано подробное обоснование актуальности моделирования малых языков: показана социальная значимость этой проблемы, польза ее решения для лингвистики, этнографии, этнологии и культурной антропологии. Отмечена неэффективность подходов, применяемых к крупным языкам, в условиях дефицита ресурсов. Предложена модель изучения языка с помощью имитации онтогенеза, которая опирается как на полученные результаты в области компьютерного моделирования, так и на данные психолингвистики
Построение и балансировка путей физически неклонируемой функции типа арбитр на FPGA
Get PDFObjectives. The problem of constructing a new structure of paths of physically unclonable function of the arbiter type (APUF) on the FPGA is being solved, based on the full use of internal resources of LUT-blocks, which are functionally repeaters. The relevance of the study is associated with the rapid development of physical cryptography tools. Another goal is the developing a methodology for eliminating the asymmetry of the APUF paths associated with the peculiarity of the synthesis of such circuits on the FPGA.Methods. The methods of synthesis of digital devices, their parametric modeling and implementation on rapid prototyping boards are used. A ring oscillator circuit is used to measure the internal propagation delays of signals through the APUF paths.Results. A new structure of the basic element of APUF paths with the use of two functional repeaters is proposed. The necessity of balancing the delays of APUF paths is demonstrated. A technique has been developed to eliminate the asymmetry of signal propagation through APUF paths based on controlled delay lines. The disadvantages of classical approaches as an APUF arbitrator and the need for their modification are shown.Conclusion. The proposed approach to build APUF paths has shown its viability and promise. An improvement in the characteristics of APUF constructed according to the proposed method, as well as a reduction in hardware costs during their implementation compared to classical APUF schemes, is experimentally confirmed. It seems promising to develop the described methodology for constructing the APUF to improve the structure of the arbiter.Цели. Решается задача построения новой структуры путей физически неклонируемой функции типа арбитр (АФНФ) на FPGA (Field programable gate array), основанных на полном использовании внутренних ресурсов LUT-блоков (англ. Look up table), которые функционально являются повторителями. Актуальность исследования связана с бурным развитием средств физической криптографии. Также преследуется цель разработки способа устранения асимметрии путей АФНФ, связанной с особенностью синтеза подобных схем на FPGA.Методы. Используются методы синтеза цифровых устройств, их параметрического моделирования и реализации на платах быстрого прототипирования. Для измерения внутренних задержек распространения сигналов через пути АФНФ применяется схема кольцевого осциллятора.Результаты. Предложена новая структура базового элемента путей АФНФ с использованием двух функциональных повторителей. Продемонстрирована необходимость балансировки задержек путей АФНФ. Разработан способ устранения асимметрии распространения сигналов через пути АФНФ на базе управляемых линий задержки. Показаны недостатки использования в качестве схемы арбитра АФНФ классических подходов и необходимость их модификации.Заключение. Предложенный подход к построению путей АФНФ показал свою состоятельность и перспективность. Экспериментально подтверждается улучшение характеристик АФНФ, построенных по предложенным способом, а также снижение аппаратурных затрат при их реализации по сравнению с классическими схемами АФНФ. Представляется перспективным дальнейшее развитие описанного подхода АФНФ, связанное прежде всего с усовершенствованием структуры арбитра
Об оптимизации смешанной зарядной инфраструктуры электробусов для городских маршрутов
Get PDFObjectives. When transition from a fleet of diesel buses to a fleet of electric buses, it is important to optimize the charging infrastructure, which combines the slow-charging technologies at the depot overnight and fast recharging at the terminals of the routes. The purpose of the study is to create models and methods for developing the cost-effective solutions for selecting this type of charging infrastructure for a fleet of electric buses serving the city route system, taking into account a number of specific conditions. The operation of the fleet and charging infrastructure is modeled both for the depot at night and for the terminal stops in the most representative period of the day, characterized by the highest intensity of passenger traffic and maximum power consumption.Methods. Methods of set theory, graph theory and linear approximation are used.Results. A mathematical model has been developed for the problem of optimizing a mixed-type charging infrastructure for an electric bus fleet. The total daily cost of charging stations, degradation of electric bus batteries and consumed electricity was chosen as the objective function. The model is formulated as a mixed integer linear programming problem.Conclusion. To solve the formulated problem, standard solvers like IBM ILOG CPLEX can be used. The solution of the problem lies in the choice of durations and schedules for charging electric buses at low-capacity charging stations in the depot at night and at high-capacity charging stations of terminal stops in a given range of peak hours.Цели. При переходе от парка дизельных автобусов к парку электробусов актуальной является оптимизация зарядной инфраструктуры, совмещающей технологии медленной зарядки батарей в депо в ночное время и быстрой подзарядки на конечных остановках маршрутов. Цель исследования заключается в создании моделей и методов выработки экономически эффективных решений по выбору зарядной инфраструктуры такого типа для парка электробусов, обслуживающих систему городских маршрутов с учетом ряда специфических условий. Функционирование парка и зарядной инфраструктуры моделируется как для депо в ночной период, так и для конечных остановок в наиболее представительный период дня, характеризующийся наибольшей интенсивностью пассажиропотока и максимальным расходом электроэнергии.Методы. Используются методы теории множеств, теории графов и линейной аппроксимации.Результаты. Разработана математическая модель задачи оптимизации зарядной инфраструктуры смешанного типа для парка электробусов. В качестве целевой функции выбрана суммарная дневная стоимость зарядных станций, износа батарей электробусов парка и потребленной электроэнергии. Модель сформулирована в виде задачи смешанного целочисленного линейного программирования.Заключение. Для решения сформулированной задачи целочисленного линейного программирования могут использоваться стандартные решатели типа IBM ILOG CPLEX. Решение задачи заключается в выборе длительностей и расписаний зарядки электробусов на зарядных станциях малой мощности в депо в ночное время и на зарядных станциях большой мощности конечных остановок в заданном диапазоне часов пик
Метод моделирования эффекта ухудшения частотного разрешения слуха у больных нейросенсорной тугоухостью
Get PDFA method for the simulation of reduced frequency resolution of the ear in patients with sensorineural hearing loss is proposed. The method is based upon the ability to adjust it according to the audiogram of a concrete person by frame-by-frame signal processing in the frequency domain. Simulation of the effect of the reduced frequency resolution of the ear is achieved by processing the components of amplitude spectrum of the original sound signal by the "smearing" function. The "smearing" function is formed from the amplitude-frequency characteristics of the auditory filters, which bandwidth is determined by the audiogram of the deaf person. The proposed method is implemented in the MATLAB. An experimental study of the effect of the reduced frequency resolution of the ear using the speech intelligibility test was conducted. The experiment involved 15 people who listened the records processed by the proposed method with various settings and noise conditions. Experimental data have shown that reduced frequency resolution of the ear leads to the deterioration in speech intelligibility, especially in the presence of background noise. Based on the answers of the participants of the experiment, the confusion tables of sounds were compiled, reflecting the fact of indistinguishability of sounds similar in frequency, that confirms the correctness of the proposed method.Предложен метод моделирования эффекта ухудшения частотного разрешения уха у больных нейросенсорной тугоухостью, особенностью которого является возможность его настройки по аудиограмме конкретного человека. Метод основан на пофреймовой обработке сигнала в частотной области. Моделирование эффекта ухудшения частотного разрешения уха достигается за счет обработки составляющих амплитудного спектра исходного звукового сигнала «размывающей» функцией. «Размывающая» функция формируется из амплитудно-частотных характеристик слуховых фильтров, ширина полос которых определяется исходя из аудиограммы тугоухого человека. Предложенный метод реализован в среде MATLAB. Проведено экспериментальное исследование влияния эффекта ухудшения частотного разрешения уха с использованием теста на разборчивость речи. В эксперименте участвовало 15 человек, которым давали прослушивать записи, обработанные предложенным методом с различными настроечными параметрами, в том числе с добавлением белого шума и без добавления. Экспериментальные данные показали, что ухудшение частотного разрешения уха приводит к ухудшению разборчивости речи, особенно сильному при наличии фонового шума. На основании ответов участников эксперимента составлены таблицы спутывания звуков, отражающие факт неразличимости схожих по частоте звуков, что подтверждает корректность работы предложенного метода