Radio Electronics, Computer Science, Control
Not a member yet
1174 research outputs found
Sort by
ВИКОРИСТАННЯ МЕРЕЖІ СТІЙКОЇ ДО РОЗРИВІВ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ВИСОКОТОЧНИХ МАГНІТОМЕНТРИЧНИХ КАРТ
No full textContext. The main purpose of Correlation Extremal Navigation system is finding coordinates in case of absence of Global Positioning System signal and as a result high-accuracy maps as the main source of information for finding coordinates are very important. Magnetic field map as the main source of information can include errors values, as an example: not good enough equipment or human factor can cause error value of measurements.
Objective. In order to create high-accuracy maps given work proposes to improve the process of creating magnetic field maps. The given work represents delay tolerant networking as an additional approach for data transmission between magnetic observatory and magnetic station and its improvement.
Method. Improved Dijkstra’s algorithm together with Ford-Fulkerson’s algorithm for finding path with minimum capacity losses, earliest delivery time and maximum bit rate in case of overlapping contacts should be represented in the given work because nowadays, delay tolerant networking routing protocols do not take into account the overlap factor and resulting capacity losses and it leads to big problems
Results. For the first time will be presented algorithm that chooses the route that guarantees the minimum of capacity losses, earliest delivery time and maximum bit rate in the delay tolerant networking with overlapping contacts and increases the probability of successful data transmission between magnetic stations and magnetic observatories.
Conclusions. In order to perform high-accuracy measurement of magnetic field group of people allocate their equipment for magnetic field measurement in remote areas in order to avoid the influence of environment on measurements of magnetometer. Since magnitude of magnetic field can vary dependent on temperature, proximity to the ocean, latitude (diurnal variation of magnetic field) and magnetic storms magnetic station from time to time adjusts its measurements with a help of reference values of magnetic field (magnetic station sends request for reference values to magnetic observatory). The problem of the given approach is that remote areas usually are not covered by network (no Internet) and as a result the adjustment of measurements is impossible. In order to make adjustment of measurements possible and as a result improve accuracy of magnetic maps given work proposed the usage of Delay Tolerant Networking that delivers internet access to different areas around the world and represented its improvement to make its approach even better.The results are published for the first time.Актуальность. Основным назначением корреляционно-экстремальной навигационной системы является поиск координат при отсутствии сигналов глобальной системы позиционирования, и как результат высокоточные карты в качестве основных источников информации для поиска координат важны. Магнитометрическая карта как основной источник информации может включать погрешности, например: недостаточно хорошо оборудования или человеческий фактор может вызвать погрешность измерений.
Цель работы. С целью создания высокоточных карт данная работа предлагает усовершенствовать процесс создания магнитометрическая карт. Данная работа представляет сеть устойчивую к разрывам как дополнительный подход к передаче данных между магнитной обсерваторией и магнитной станцией а также ее усовершенствование.
Метод. Улучшенный алгоритм Дейкстры вместе с алгоритмом Форда-Фалкерсона что используются для поиска пути с минимальными потерями данных, быстрого и с максимальной скоростью передачи данных в случае перекрытия контактов должны быть представлены в данной работе, поскольку в наше время протоколы сети устойчивой к разрывам не учитывают факт перекрытия контактов и это приводит к большим проблемам.
Результаты. Впервые будет представлен алгоритм, который выбирает маршрут, что гарантирует минимум потерь данных является самым быстрым и имеет максимальную скорость передачи данных в сетях устойчивых к разрывам с перекрытием контактов и увеличивает вероятность успешной передачи данных между магнитными станциями и магнитными обсерваториями.
Выводы. Для проведения высокоточных измерений магнитного поля группа людей размещает свое оборудование для измерения магнитного поля в отдаленных районах, чтобы избежать влияние окружающей среды на показатели магнитометра. Поскольку величина магнитного поля может меняться в зависимости от температуры, расстояния до океана, широты (суточного изменения магнитного поля) и магнитных бурь, магнитная станция время от времени корректирует свои измерения с помощью эталонных значений магнитного поля (магнитная станция посылает запрос на эталонные значения к магнитной обсерватории). Проблема данного подхода заключается в том, что отдаленные районы, как правило, не охвачены сетью (нет Интернета), и в результате корректировка измерений является невозможной. Для того, чтобы сделать возможным корректировку измерений и, как результат, повысить точность магнитных карт, в данной работе предлагается использовать сеть устойчивую к разрывам, которая обеспечит доступ в Интернету в различных регионах мира и ее усовершенствование, чтобы сделать данный подход еще лучшим. Полученные результаты публикуются впервые. Актуальність. Основним призначенням кореляційно-екстремальної навігаційної системи є пошук координат у разі відсутності сигналу глобальної системи позиціонування, і як результат високоточні карти як основне джерело інформації для пошуку координат дуже важливі. Магнітометрична карта як основне джерело інформації може включати похибки, на приклад: недостатньо добре обладнання або людський фактор може спричинити похибку вимірювань.
Мета роботи. З метою створення високоточних карт дана робота пропонує вдосконалити процес створення магнітометричних карт. Дана робота представляє мережу стійку до розривів як додатковий підхід до передачі даних між магнітною обсерваторією та магнітною станцією а також її вдосконалення.
Метод. Покращений алгоритм Дейкстрі разом з алгоритмом Форда-Фалкерсона що використовуються для пошуку шляху з мінімальними втратами даних, найшвидшого та з максимальною швидкістю передачі даних у разі перекриття контактів повинні бути представлені в даній роботі, оскільки в наш час протоколи мережі стійкої до розривів не враховують факт перекриття контактів і це призводить до великих проблем.
Результати. Вперше буде представлений алгоритм, який вибирає маршрут, що гарантує мінімум втрат даних є найшвидшим та має максимальну швидкістю передачі даних в мережах стійких до розривів з перекриттям контактів та збільшує ймовірність успішної передачі даних між магнітними станціями та магнітними обсерваторіями.
Висновки. Для проведення високоточних вимірювань магнітного поля група людей розміщує своє обладнання для вимірювання магнітного поля у віддалених районах, щоб уникнути вплив навколишнього середовища на показники магнітометра. Оскільки величина магнітного поля може змінюватися в залежності від температури, відстані до океану, широти (добової зміни магнітного поля) та магнітних бур, магнітна станція час від часу коригує свої виміри за допомогою еталонних значень магнітного поля (магнітна станція надсилає запит на еталонні значення до магнітної обсерваторії). Проблема даного підходу полягає в тому, що віддалені райони, як правило, не охоплені мережею (немає Інтернету), і в результаті коригування вимірювань є неможливим. Для того, щоб зробити можливим коригування вимірювань і, як результат, підвищити точність магнітних карт, в даній роботі пропонується використовувати мережу стійку до розривів, яка забезпечить доступ до Інтернету в різних регіонах світу та її вдосконалення, щоб зробити даний підхід ще кращим. Отримані результати публікуються вперше
ВПЛИВ ПОПЕРЕДНЬОГО ЗАШУМЛЕННЯ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ СТАТИСТИЧНИХ СТЕГОДЕТЕКТОРІВ
No full textContext. The problem of sensitive information protection during data transmission in communication systems was considered. The case of reliable detection of stego images formed according to advanced embedding methods was investigated. The object of research is digital images steganalysis of adaptive steganographic methods.
Objective. The goal of the work is performance analysis of statistical stegdetectors for adaptive embedding methods in case of preliminary noising of analyzed image with thermal and shot noises.
Method. The image pre-processing (calibration) method was proposed for improving stego-to-cover ratio for state-of-the-art adaptive embedding methods HUGO, MG and MiPOD. The method is aimed at amplifying negligible changes of cover image caused by message hiding with usage of Gaussian and Poisson noises. The former one is related to influence the thermal noise of chargecoupled device (CCD) based image sensor during data acquisition. The latter one is related to shot noise that originates from stochastic process of electron emission by photons hitting of CCD elements. During the research, parameters of thermal noise were estimated with two-dimensional Wiener filter, while sliding window of size 5·5 pixels was used for parameters evaluation for shot noise.
Results. The dependencies of detection error on cover image payload for advance HUGO, MG and MiPOD embedding methods were obtained. The results were presented for the case of image pre-noising with both Gaussian and Poisson noises, and varying of feature pre-processing methods.
Conclusions. The conducted experiments confirmed effectiveness of proposed approach for image calibration with Poisson noise. Obtained results allow us to recommend linearly transformed features to be used for improving stegdetector performance by natural image processing. The prospects for further research may include investigation usage of special noises, such as fractal noises, for improving stego-to-cover ratio for advanced embedding methods.Актуальность. Рассмотрена проблема защиты конфиденциальной информации при передаче данных в системах связи. Исследован случай выявления стеганограмм, сформированных согласно современным методам скрытия информации. Объектом исследования являются методы выявления стеганограмм с данными, встроенными согласно адаптивным стеганографическим методам.
Метод. Предложен метод предварительной обработки (калибровки) изображений для повышения соотношения стегоданные-контейнер для современных адаптивных стеганографических методов HUGO, MG и MiPOD. Метод направлен на усиление незначительных искажений изображения-контейнера, обусловленных встраиванием данных. Усиление искажений достигается путем внесения в изображение дополнительных шумов, имеющих гауссовый и пуассоновый распределения. Первый тип шумов связан с тепловым шумом, который влияет на датчик изображения на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) во время формирования изображения. Второй тип шума связан с дробовым шумом, который возникает в результате случайного процесса испускания электронов фотонами, попадающими на элементы ПЗС. Дисперсия тепловых шумов оценивалась с помощью двумерного фильтра Винера при вариации размеров скользящего окна. Параметры распределения Пуассона оценивалось с помощью скользящего окна размером 5·5 пикселей.
Результаты. Построены зависимости ошибки обнаружения от степени заполнения изображения-контейнера стегоданными для методов встраивания HUGO, MG и MiPOD. Результаты представлены для случая внесения в изображения шума с гауссовым и пуасоновим делениями, а также применении различных методов предварительной обработки характеристик.
Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили эффективность предложенного подхода к калибровке изображений с использованием пуассоновских шумов. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование декартовых и линейно преобразованных признаков стеганограмм для повышения точности работы стегодетектора. Перспективы дальнейших исследований могут включать изучение эффективности специальных типов шумов, таких как фрактальные шумы, с целью повышения соотношения стегоданные-контейнер для современных стеганографических методов.Актуальність. Розглянуто проблему захисту конфіденційної інформації під час передачі даних у системах зв’язку. Досліджено випадок виявлення стеганограм, сформованих згідно новітніх методів приховання повідомлень. Об’єктом дослідження є методи виявлення стеганограм з даними, вбудованими згідно адаптивними стеганографічними методами.
Метод. Запропоновано метод попередньої обробки зображень (калібрування) для підвищення співвідношення стегоконтейнер для сучасних адаптивних методів вбудовування HUGO, MG та MiPOD. Метод спрямований на посилення незначних змін зображення-контейнеру, обумовлених прихованням повідомлень. Підвищення досягається шляхом внесення до зображення додаткових шумів, що мають гаусовий або пуасоновий розподіл. Перший тип шуму пов'язаний з тепловим шумом, який впливає на матрицю фотоелементів під час формування зображення. Другий тип шуму пов'язаний зі стохастичною природою процесу випромінювання електронів фотонами, що потрапляють на елементи матриці фотоелементів. Дисперсія теплових шумів оцінювалася з використанням двовимірного фільтра Вінера при варіації розміру ковзного вікна. Параметри розподілу Пуассона було визначено з використанням ковзного вікна розміром 5·5 пікселів.
Результати. Побудовано залежності помилки виявлення від ступеня заповнення зображення-контейнеру стегоданими для методів вбудовування HUGO, MG та MiPOD. Результати представлені для випадку внесення до зображень шуму з гаусовим та пуасоновим розподілами, а також застосуванні різних методів попередньої обробки характеристик.
Висновки. Проведені експерименти підтвердили ефективність запропонованого підходу до калібрування зображень з використанням пуасонівських шумів. Отримані результати дозволяють рекомендувати використання декартових і лінійно трансформованих ознак стеганограм для підвищення точності роботи стегодетектору. Перспективи подальших досліджень можуть включати вивчення ефективності застосування спеціальних типів шумів, зокрема фрактальних шумів, з метою підвищення співвідношення стегодані-контейнер для сучасних стеганографічних методів. 
АЛГОРИТМИ ПОШУКУ ПЕРІОДИЧНОСТЕЙ У ЦИФРОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЯХ З БЛОКОВИМ КОДУВАННЯМ ЗА ЇХ КОРЕЛЯЦІЙНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
Get PDFContext. To improve the noise immunity of communication and data transmission systems, error-correcting coding is widely used. The most common because of their effectiveness are block coding methods. Under conditions of partial a priori uncertainty of the type and parameters of encoding, before decoding the digital sequence, a preliminary analysis is carried out to determine them. In block coding, to determine the period of a digital sequence caused by the addition of a sync sequence to it, and which can determine the type and parameters of coding, a common approach is to use their correlation properties.
Objective. The object of the research is the presentation of periodicity search algorithms in digital sequences with block errorcorrecting coding under conditions of partial a priori uncertainty of the type and parameters of the error-correcting code.
Method. The article presents two periodicity search algorithms in digital sequences with block coding and describes the principle of their operation. The basis of one algorithm is the calculation of the autocorrelation function, the basis of the other is calculation of the cross-correlation function. It is shown that the length of the digital sequence should be twice as long as the maximum possible period. The operation of both algorithms is illustrated by examples.
Results. Based on the proposed algorithms, special software has been developed. The results of determining the period of digital sequences with block error-correcting coding at different values of the period confirmed the efficiency of the proposed algorithms. Both proposed algorithms give approximately the same result. Experimental dependences of the calculation time of auto- and crosscorrelation functions from the length of the digital sequence and the maximum possible period are established. The period search algorithm in a digital sequence, that use the cross-correlation function of its components, is more efficient due to fewer calculations.
Conclusions. For the first time, two periodicity search algorithms in digital sequences with block error-correcting based on the determination of their correlation functions are obtained. The application of the developed algorithms in practice allows, under partial a priori uncertainty of the type and parameters of the error-correcting code, to determine the period of digital sequences in real time even at large values of the period, and based on it, to identify the type and parameters of block error-correcting codes.Актуальность. Для повышения помехоустойчивости систем связи и передачи данных широко применяется помехоустойчивое кодирование. Наиболее распространенными в силу своей эффективности являются методы блочного кодирования. В условиях частичной априорной неопределенности вида и параметров кодирования перед декодированием цифровой последовательности проводится предварительный анализ для их определения. При блочном кодировании для определения периода цифровой последовательности, обусловленного добавлением к ней синхропоследовательности, и который может определять вид и параметры кодирования, распространенным подходом является использование их корреляционных свойств.
Целью работы является изложение алгоритмов поиска периодичностей в цифровых последовательностях с блочным помехоустойчивым кодированием в условиях частичной априорной неопределенности вида и параметров помехоустойчивого кода.
Метод. В статье приведены два алгоритма поиска периодичностей в цифровых последовательностях с блочным кодированием и описан принцип их работы. В основе одного алгоритма лежит вычисление АКФ, в основе другого – ВКФ. Показано, что длина цифровой последовательности должна быть в два раза больше максимально возможного периода. Работа обоих алгоритмов проиллюстрирована примерами.
Результаты. На основе предложенных алгоритмов разработано специальное программное обеспечение. Результаты определения периода цифровых последовательностей с блочным помехоустойчивым кодированием при различных значениях периода подтвердили работоспособность предложенных алгоритмов. Оба предложенных алгоритма дают примерно одинаковый результат. Установлены экспериментальные зависимости времени вычисления АКФ и ВКФ от длины цифровой последовательности и максимально возможного периода. Алгоритм поиска периода цифровой последовательности с помощью ВКФ ее составляющих является более эффективным из-за меньшего количества вычислений.
Выводы. В работе впервые получены два алгоритма поиска периодичностей в цифровых последовательностях с блочным помехоустойчивым кодированием, основанные на определении их корреляционных функций. Применение разработанных алгоритмов на практике позволяет в условиях частичной априорной неопределенности вида и параметров помехоустойчивого кода определять период цифровых последовательностей в масштабе реального времени даже при больших значениях периода, а на его основе – идентифицировать вид и параметры блочных помехоустойчивых кодов.Актуальність Для підвищення завадостійкості систем зв’язку і передачі даних широко застосовується завадостійке кодування. Найбільш розповсюдженими через свою ефективність є методи блокового кодування. В умовах часткової апріорної невизначеності виду і параметрів кодування перед декодуванням цифрової послідовності проводиться попередній аналіз для їх визначення. При блоковому кодуванні для визначення періоду цифрової послідовності, обумовленого додаванням до неї синхропослідовності, і який може визначати вид і параметри кодування, розповсюдженим підходом є використання їх кореляційних властивостей.
Метою роботи є викладення алгоритмів пошуку періодичностей у цифрових послідовностях з блоковим завадостійким кодуванням в умовах часткової апріорної невизначеності виду і параметрів завадостійкого коду.
Метод. У статті наведено два алгоритми пошуку періодичностей у цифрових послідовностях з блоковим кодуванням та описано принцип їх роботи. В основі одного алгоритму лежить обчислення АКФ, в основі іншого – ВКФ. Показано, що довжина цифрової послідовності повинна бути щонайменше в два рази більше максимально можливого періоду. Роботу обох алгоритмів проілюстровано на прикладах.
Результати. На основі запропонованих алгоритмів розроблено СПЗ. Результати визначення періоду цифрових послідовностей з блоковим завадостійким кодуванням при різних значеннях періоду підтвердили працездатність запропонованих алгоритмів. Обидва запропоновані алгоритми дають приблизно однаковий результат. Встановлено експериментальні залежності часу обчислення АКФ і ВКФ від довжини цифрової послідовності і максимально можливого періоду. Алгоритм пошуку періоду цифрової послідовності за ВКФ її складових є більш ефективним через меншу кількість обчислень.
Висновки. У роботі вперше отримано два алгоритми пошуку періодичностей у цифрових послідовностях з блоковим завадостійким кодуванням, які засновані на визначенні їх кореляційних функцій. Застосування розроблених алгоритмів на практиці дає змогу в умовах часткової апріорної невизначеності виду і параметрів завадостійкого коду визначати період цифрових послідовностей у масштабі реального часу навіть при великих значеннях періоду, а на його основі – ідентифікувати вид і параметри блокових завадостійких кодів
ОНЛАЙН МЕТОД МОЖЛИВІСНОЇ КЛАСТЕРИЗАЦІЇ ДАНИХ НА ОСНОВІ ЕВОЛЮЦІЙНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ КОТЯЧИХ ЗГРАЙ
Get PDFContext. The problems of big data clustering today is a very relevant area of artificial intelligence. This task is often found in many applications related to data mining, deep learning, etc. To solve these problems, traditional approaches and methods require that the entire data sample be submitted in batch form.
Objective. The aim of the work is to propose a method of fuzzy probabilistic data clustering using evolutionary optimization of cat swarm, that would be devoid of the drawbacks of traditional data clustering approaches.
Method. The procedure of fuzzy probabilistic data clustering using evolutionary algorithms, for faster determination of sample extrema, cluster centroids and adaptive functions, allowing not to spend machine resources for storing intermediate calculations and do not require additional time to solve the problem of data clustering, regardless of the dimension and the method of presentation for processing.
Results. The proposed data clustering algorithm based on evolutionary optimization is simple in numerical implementation, is devoid of the drawbacks inherent in traditional fuzzy clustering methods and can work with a large size of input information processed online in real time.
Conclusions. The results of the experiment allow to recommend the developed method for solving the problems of automatic clustering and classification of big data, as quickly as possible to find the extrema of the sample, regardless of the method of submitting the data for processing. The proposed method of online probabilistic fuzzy data clustering based on evolutionary optimization of cat swarm is intended for use in hybrid computational intelligence systems, neuro-fuzzy systems, in training artificial neural networks, in clustering and classification problems.Актуальность. Проблемы кластеризации больших данных на сегодняшний день являются актуальной сферой искусственного интеллекта. Данная задача часто встречается во многих приложениях, связанных с интеллектуальным анализом данных, глубоким обучением и тому подобное. Для решения данных проблем традиционные подходы и методы требуют, чтобы вся выборка данных подавалась в пакетной форме.
Цель. Целью работы было предложить метод нечеткой вероятностной кластеризации данных с использованием эволюционной оптимизации кошачьих стай, который был бы лишен недостатков традиционных подходов кластеризации данных.
Метод. Процедура нечеткой вероятностной кластеризации данных с использованием эволюционных алгоритмов для быстрого определения экстремумов целевой функции, центроидов кластеров и адаптивных функций принадлежности, позволяющих не тратить ресурсы машины для хранения промежуточных расчетов и не требующих дополнительного времени для решения поставленной задачи кластеризации данных, независимо от размерности и способа подачи на обработку.
Результаты. Предложенный алгоритм кластеризации данных на основе эволюционной оптимизации достаточно прост в численной реализации, лишен недостатков, присущих традиционным методам нечеткой кластеризации, и может работать с большим объемом входной информации, обрабатываемой в режиме онлайн в реальном времени.
Выводы. Результаты эксперимента позволяют рекомендовать разработанный метод для решения проблем автоматической кластеризации и классификации больших данных, максимально быстро находить экстремумы выборки, независимо от способа подачи данных на обработку. Предложенный метод онлайн возможностной нечеткой кластеризации данных на основе эволюционной оптимизации кошачьих стай предназначен для использования в гибридных системах вычислительного интеллекта, нейро-фаззи системах, в обучении искусственных нейронных сетей, в задачах кластеризации и классификации.Актуальність. Проблема кластеризації великих даних сьогодні є дуже цікавою сферою штучного інтелекту. Це завдання часто зустрічається у багатьох додатках, пов’язаних з інтелектуальним аналізом даних, глибоким навчанням, вебмайнінгом тощо. Для вирішення цих проблем традиційні підходи та методи вимагають, щоб уся вибірка даних подавалася у пакетній формі.
Мета. Метою роботи було запропонувати метод нечіткої можливісної кластеризації даних з використанням еволюційної оптимізації котячих зграй, який був би позбавлений недоліків традиційних підходів до кластеризації даних.
Метод. Процедура нечіткої можливісної кластеризації даних із використанням еволюціних алгоритмів, для більш швидкого визначення екстремумів вибірки, центроїдів кластерів та адаптивних функцій, що дозволяють не витрачати ресурси машини для зберігання проміжних розрахунків та не потребують додаткового часу для вирішення поставленої задачі кластеризації даних незалежно від розмірності та способу подачі на обробку.
Результати. Запропонований алгоритм кластеризації даних на основі еволюційної оптимізації є достатньо простим у чисельній реалізації, позбавлений недоліків, властивих традиційним методам нечіткої кластеризації та може працювати з великим розміром вихідної інформації, що обробляється, в режимі онлайн у реальному часі.
Висновки. Результати експерименту дозволяють рекомендувати розроблений метод для вирішення проблем автоматичної кластеризації та класифікації великих даних, максимально швидко знаходити екстремуми цільової функції, незалежно від способу подачі даних на обробку. Запропонований метод онлайн можливісної нечіткої кластеризації даних на основі еволюційної оптимізації котячих зграй призначений для використання у гібридних системах обчислювального інтелекту, нейро-фаззі системах,в навчанні штучних нейронних мереж, у завданнях кластеризації та класифікації
АВТОМАТИЧНИЙ СИНТЕЗ МЕРЕЖ ПЕТРІ НА ОСНОВІ ФУНКЦІОНУВАННЯ ШТУЧНОЇ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ
No full textContext. The important task was solved during the scientific research related to the development of the methods for automatic synthesis of Petri nets while tuning up of the coordinating automatic control systems. The importance of development of these methods is due to the evolution of intelligent systems. These systems provide the automation of labor intensive processes in the particular case this is the tuning of the certain type of complex control systems.
Objective. The purpose of the scientific work is to minimize the time and automation of process in tuning of the multilevel coordinating automatic control systems.
Method. The principle of automatic synthesis of Petri nets and the implementation of certain algorithms for tuning complex control systems based on the functioning of an artificial neural network are proposed. The mathematical description of the method for changing the coefficients in neural connections of network in the synthesis of Petri nets is presented.
Results. The experiments were conducted in the Matlab\Simulink 2012a environment. These experiments were bound to the joint functioning of an artificial neural network and Petri nets. The functioning of Petri nets was presented in the Matlab \ Simulink environment using Statflow diagrams.
As a result of the experiments we have obtained the temporal characteristics of the functioning of artificial neural network providing the composition of Petri nets. The fundamental suitability of using artificial neural network to provide the automatic composition of Petri nets was determined on the basis of analysis of temporal characteristics.
Conclusion. The problem linked to the development of system for the joint functioning of neural network and Petri nets for the formation of algorithms and sequential calculations was solved in this work. Thus the method of automatic synthesis of Petri nets and the method of developing of the certain algorithms based on the functioning of a neural network were further developed.Актуальность. Решена актуальная задача, связанная с разработкой методов автоматического синтеза сетей Петри для настройки координирующих систем автоматического управления. Важность разработки данных методов обусловлена развитием интеллектуальных систем, обеспечивающих автоматизацию трудоемких процессов, в частном случае это настройка определенного класса сложных систем управления.
Цель работы – минимизация времени и автоматизация процесса настройки многоуровневых координирующих систем автоматического управления.
Метод. Предложен принцип автоматического синтеза сетей Петри и определенных алгоритмов настройки сложных систем управления на основе функционирования искусственной нейронной сети. Представлено математическое описание метода изменения коэффициентов межнейронных связей сети при синтезе сетей Петри.
Результаты. В программной среде Matlab\Simulink 2012a были проведены эксперименты, связанные с совместным функционированием искусственной нейронной сети и сетей Петри. Функционирование сетей Петри в среде Matlab\Simulink было представлено с помощью Statflow диаграмм.
В результате экспериментов были получены временные характеристики функционирования искусственной нейронной сети, обеспечивающей композицию сетей Петри. На основе временных характеристик была установлена принципиальная пригодность применения искусственной нейронной сети для обеспечения автоматической композиции сетей Петри.
Выводы. В настоящей работе была решена задача, связанная с разработкой системы совместного функционирования нейронной сети и сетей Петри для формирования алгоритмов и последовательных вычислений. Тем самым, получили дальнейшее развитие методика автоматического синтеза сетей Петри и методика разработки определенных алгоритмов на основе функционирования нейронной сети.AНОТАЦІЯ Актуальність. Вирішена актуальна задача, що пов’язана з розробкою методів автоматичного синтезу мереж Петрі для настроювання координувальних систем автоматичного управління. Важливість розробки даних методів обумовлена розвитком інтелектуальних систем, що забезпечують автоматизацію трудомістких процесів, в окремому випадку це настроювання певного класу складних систем управління.
Мета роботи – мінімізація часу та автоматизація процесу настроювання багаторівневих координувальних систем автоматичного управління.
Метод. Запропоновано принцип автоматичного синтезу мереж Петрі та певних алгоритмів настроювання складних систем управління на основі функціонування штучної нейронної мережі. Представлений математичний опис методу зміни коефіцієнтів міжнейронних зв’язків мережі при синтезі мереж Петрі.
Результати. У програмному середовищі Matlab\Simulink 2012a були проведені експерименти, пов’язані зі спільним функціонуванням штучної нейронної мережі і мереж Петрі. Функціонування мереж Петрі в середовищі Matlab\Simulink було представлено за допомогою Statflow діаграм.
У результаті експериментів були отримані часові характеристики функціонування штучної нейронної мережі, яка забезпечує композицію мереж Петрі. На основі часових характеристик була встановлена принципова придатність застосування штучної нейронної мережі для забезпечення автоматичної композиції мереж Петрі.
Висновки. У даній роботі було вирішено задачу, яка пов’язана з розробкою системи спільного функціонування нейронної мережі і мереж Петрі для формування алгоритмів і послідовних обчислень. Тим самим, одержали подальший розвиток методика автоматичного синтезу мереж Петрі та методика розробки певних алгоритмів на основі функціонування нейронної мережі
БАЗОВАНИЙ НА ДЕРЕВІ МЕТОД СЕМАНТИЧНОГО АНАЛІЗУ ФРАЗИ ПРИРОДНОЮ МОВОЮ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЇЇ У ФОРМАЛЬНИЙ ЗАПИТ
No full textContext. This work is devoted to the problem of natural language interface construction for ontological graph databases. The focus here is on the methods for the conversion of natural language phrases into formal queries in SPARQL and CYPHER query languages.
Objective. The goals of the work are the creation of a semantic analysis method for the input natural language phrases semantic type determination and obtaining meaningful entities from them for query template variables initialization, construction of flexible query templates for the types, development of program implementation of the proposed technique.
Method. A tree-based method was developed for semantic determination of a user’s phrase type and obtaining a set of terms from it to put them into certain places of the most suiting formal query template. The proposed technique solves the tasks of the phrase type determination (and this is the criterion of the formal query template selection) and obtaining meaningful terms, which are to initialize variables of the chosen template. In the current work only interrogative and incentive user’s phrases are considered i.e. ones that clearly propose the system to answer or to do something. It is assumed that the considered dialog or reference system uses a graph ontological database, which directly impacts the formal query patterns – the resulting queries are destined to be in SPARQL or Cypher query languages. The semantic analysis examples considered in this work are aimed primarily at inflective languages, especially, Ukrainian and Russian, but the basic principles could be suitable to most of the other languages.
Results. The developed method of natural language phrase to a formal query in SPARQL and CYPHER conversion has been implemented in software for Ukrainian and Norwegian languages using narrow subjected ontologies and tested against formal performance criteria.
Conclusions. The proposed method allows the dialog system fast and with minimum number of steps to select the most suitable query template and extract informative entities from a natural language phrase given the huge phrase variability in inflective languages. Carried out experiments have shown high precision and reliability of the constructed system and its potential for practical usage and further development.Актуальность. Данная работа посвящена проблеме построения интерфейса на естественном языке для онтологических графовых баз данных. Основное внимание уделяется методам преобразования фраз на естественном языке в формальные запросы на языках запросов SPARQL и CYPHER.
Цель. Целями работы является создание метода семантического анализа типов входных естественноязыковых фраз и выделения из них значимых сущностей для инициализации переменных шаблона запроса, построение гибких шаблонов запросов для соответствующих семантических типов фраз, разработка программной реализации предложенного способа.
Метод. Разработан метод, основанный на дереве принятия решений, для определения семантического типа фразы пользователя и получения из нее набора понятий, для подстановки их в наиболее подходящие шаблоны формального запроса. Предлагаемая методика решает задачу определения типа фразы (непосредственно связано с критерием выбора шаблона формального запроса) и получения значимых понятий, для инициализации переменных выбранного шаблона. В текущей работе рассматриваются только вопросительные и повелительные фразы пользователя, то есть те, которые в явном виде предлагают системе дать ответ. Предполагается, что рассматриваемая диалоговая или справочная система использует графовую онтологическую базу данных, что непосредственно влияет на шаблоны формальных запросов – в получаемых в результате запросах используются SPARQL или Cypher. Примеры семантического анализа, рассмотренные в этой работе, относятся преимущественно к языкам флективного типа, а именно, украинскому и русскому, но основные принципы могут быть пригодными и для большинства других языков.
Результаты. Разработанный метод преобразования фразы на естественном языке в формальный запрос на SPARQL или CYPHER был программно реализован для украинского и норвежского языков с использованием узких предметных онтологий и протестирован на соответствие формальным критериям эффективности.
Выводы. Предложенный метод позволяет диалоговой системе быстро и с минимальным количеством шагов выбрать наиболее подходящий шаблон запроса и извлечь информативные сущности их исходной естественноязыковой фразы, учитывая огромную вариативность фраз в флективных языках. Проведенные эксперименты показаАктуальність. Ця робота присвячена проблемі побудови природномовного інтерфейсу для отримання інформації з графових баз даних. Основна увага приділяється методам перетворення фраз природною мовою у формальні запити на мовах запитів SPARQL та CYPHER.
Мета. Цілями роботи є створення методу семантичного аналізу типу вхідних природномовних фраз та виділення з них значущих сутностей для ініціалізації змінних шаблону запиту, побудова гнучких шаблонів запитів для відповідних семантичних типів фраз, розробка програмної реалізації запропонованого способу.
Метод. Розроблено метод, що базується на дереві прийняття рішень, для визначення семантичного типу фрази користувача і отримання з неї набору понять, для підстановки їх у певні місця найбільш підходящого шаблону формального запиту. Пропонована методика вирішує завдання визначення типу фрази (що безпосередньо пов’язано з критерієм вибору шаблону формального запиту) і отримання значущих понять, для ініціалізації змінних обраного шаблону. У поточній роботі розглядаються тільки питальні й наказові фрази користувача, тобто ті, які в явному вигляді пропонують системі дати відповідь. Передбачається, що розглянута діалогова або довідкова система використовує графову онтологічну базу даних, що безпосередньо впливає на формальні шаблони запитів – результуючі запити використовують SPARQL або Cypher. Приклади семантичного аналізу, розглянуті в цій роботі, відносяться переважно до мов флективного типу, а саме, української та російської, але основні принципи можуть бути придатними і для більшості інших мов.
Результати. Розроблений метод перетворення фрази на природній мови у формальний запит на SPARQL або CYPHER було програмно реалізовано для української та норвезької мов із використанням вузьких предметних онтологій та протестовано на відповідність формальним критеріям ефективності.
Висновки. Запропонований метод дозволяє діалоговій системі швидко та з мінімальною кількістю кроків вибрати найбільш підходящий шаблон запиту та витягти інформативні сутності із вхідної природномовної фрази, враховуючи величезну варіативність фраз у флективних мовах. Проведені експерименти показали високу точність та надійність побудованої системи та її потенціал для практичного використання та подальшого розвитку
МЕТОД ДВОБІЧНИХ НАБЛИЖЕНЬ НА ОСНОВІ ВИКОРИСТАННЯ ФУНКЦІЇ ГРІНА ПОБУДОВИ ДОДАТНОГО РОЗВ’ЯЗКУ ЗАДАЧІ ДІРІХЛЕ ДЛЯ НАПІВЛІНІЙНОГО ЕЛІПТИЧНОГО РІВНЯННЯ
No full textContext. The question of constructing a method of two-sided approximations for finding a positive solution of the Dirichlet problem for a semilinear elliptic equation based on the use of the Green’s functions method is considered. The object of research is the first boundary value problem (the Dirichlet problem) for a second-order semilinear elliptic equation.
Objective. The purpose of the research is to develop a method of two-sided approximations for solving the Dirichlet problem for second-order semilinear elliptic equations based on the use of the Green’s functions method and to study its work in solving test problems.
Method. Using the Green’s functions method, the initial first boundary value problem for a semilinear elliptic equation is replaced by the equivalent Hammerstein integral equation. The integral equation is represented in the form of a nonlinear operator equation with a heterotone operator and is considered in the space of continuous functions, which is semi-ordered using the cone of nonnegative functions. As a solution (generalized) of the boundary value problem, it was taken the solution of the equivalent integral equation. For a heterotone operator, a strongly invariant cone segment is found, the ends of which are the initial approximations for two iteration sequences. The first of these iterative sequences is monotonically increasing and approximates the desired solution to the boundary value problem from below, and the second is monotonically decreasing and approximates it from above. Conditions for the existence of a unique positive solution of the considered Dirichlet problem and two-sided convergence of successive approximations to it are given. General guidelines for constructing a strongly invariant cone segment are also given. The method developed has a simple computational implementation and a posteriori error estimate that is convenient for use in practice.
Results. The method developed was programmed and studied when solving test problems. The results of the computational experiment are illustrated with graphical and tabular informations.
Conclusions. The experiments carried out have confirmed the efficiency and effectiveness of the developed method and make it possible to recommend it for practical use in solving problems of mathematical modeling of nonlinear processes. Prospects for further research may consist the development of two-sided methods for solving problems for systems of partial differential equations, partial differential equations of higher orders and nonstationary multidimensional problems, using semi-discrete methods (for example, the Rothe’s method of lines).Актуальность. Рассмотрен вопрос построения метода двусторонних приближений нахождения положительного решения задачи Дирихле для полулинейного эллиптического уравнения на основе использования метода функций Грина. Объектом исследования является первая краевая задача (задача Дирихле) для полулинейного эллиптического уравнения второго порядка. Цель.
Цель работы состоит в разработке на основе использования метода функций Грина метода двусторонних приближений решения задачи Дирихле для полулинейных эллиптических уравнений второго порядка и исследования его работы при решении тестовых задач.
Метод. С помощью метода функций Грина исходная первая краевая задача для полулинейного эллиптического уравнения заменяется эквивалентным интегральным уравнением Гаммерштейна. Интегральное уравнение представляется в виде нелинейного операторного уравнения с гетеротонным оператором и рассматривается в пространстве непрерывных функций, полуупорядоченном конусом неотрицательных функций. В качестве решения (обобщенного) краевой задачи принимается решение эквивалентного интегрального уравнения. Для гетеротонного оператора находится сильно инвариантный конусный отрезок, концы которого являются начальными приближениями для двух итерационных последовательностей. Первая из этих итерационных последовательностей является монотонно возрастающей и приближает искомое решение краевой задачи снизу, а вторая является монотонно убывающей и приближает его сверху. Приведены условия существования единственного положительного решения рассматриваемой задачи Дирихле и двусторонней сходимости к нему последовательных приближений. Также приведены общие рекомендации по построению сильно инвариантного конусного отрезка. Разработанный метод имеет простую вычислительную реализацию и удобную для использования на практике апостериорную оценку погрешности.
Результаты. Разработанный метод программно реализован и исследован при решении тестовых задач. Результаты вычислительного эксперимента проиллюстрированы графической и табличной информациями.
Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность и эффективность разработанного метода и позволяют рекомендовать его для использования на практике при решении задач математического моделирования нелинейных процессов. Перспективы дальнейших исследований могут заключаться в разработке двусторонних методов решения задач для систем уравнений в частных производных, уравнений в частных производных высших порядков и нестационарных многомерных задач, используя полудискретные методы (например, метод прямых Роте).Актуальність. Розглянуто питання побудови методу двобічних наближень знаходження додатного розв’язку задачі Діріхле для напівлінійного еліптичного рівняння на основі використання метода функцій Гріна. Об’єктом дослідження є перша крайова задача (задача Діріхле) для напівлінійного еліптичного рівняння другого порядку.
Мета. Метою роботи є розробка на основі використання методу функцій Гріна методу двобічних наближень розв’язання задачі Діріхле для напівлінійних еліптичних рівнянь другого порядку і дослідження його роботи при розв’язанні тестових задач.
Метод. За допомогою методу функцій Гріна вихідна перша крайова задача для напівлінійного еліптичного рівняння замінюється еквівалентним інтегральним рівнянням Гаммерштейна. Інтегральне рівняння подається у вигляді нелінійного операторного рівняння з гетеротонним оператором і розглядається у просторі неперервних функцій, який напівупорядковано за допомогою конуса невід’ємних функцій. За розв’язок (узагальнений) крайової задачі приймаємо розв’язок еквівалентного інтегрального рівняння. Для гетеротонного оператора знаходиться сильно інваріантний конусний відрізок, кінці якого є початковими наближеннями для двох ітераційних послідовностей. Перша з цих ітераційних послідовностей є монотонно зростаючою і наближає шуканий розв’язок крайової задачі знизу, а друга є монотонно спадною і наближає його зверху. Наведено умови існування єдиного додатного розв’язку розглядуваної задачі Діріхле та двобічної збіжності до нього послідовних наближень. Також наведено загальні рекомендації з побудови сильно інваріантного конусного відрізка. Розроблений метод має просту обчислювальну реалізацію і зручну для використання на практиці апостеріорну оцінку похибки.
Результати. Розроблений метод програмно реалізовано та досліджено при розв’язанні тестових задач. Результати обчислювального експерименту проілюстровано графічною та табличною інформаціями.
Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність та ефективність розробленого метода і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при розв’язання задач математичного моделювання нелінійних процесів. Перспективи подальших досліджень можуть полягати у розробленні двобічних методів розв’язання задач для систем рівнянь з частинними похідними, рівнянь з частинними похідними вищих порядків та нестаціонарних багатовимірних задач, використовуючи напівдискретні методи (наприклад, метод прямих Роте)
МОДЕЛЮВАННЯ АСИМПТОТИЧНО-ОПТИМАЛЬНОЇ КУСКОВО-ЛІНІЙНОЇ ІНТЕРПОЛЯЦІЇ ПЛОСКИХ ПАРАМЕТРИЧНИХ КРИВИХ
No full textContext. Piecewise linear approximation of curves has a large number of applications in computer algorithms, as the reconstruction of objects of complex shapes on monitors, CNC machines and 3D printers. In many cases, it is required to have the smallest number of segments for a given accuracy.
Objective. The objective of this paper is to improve the method of asymptotically optimal piecewise linear interpolation of plane parametric curves. This improvement is based to research influence of the method parameters and algorithms to distributions of approximation errors.
Method. An asymptotically optimal method of curves interpolation is satisfied to the condition of minimum number of approximation units. Algorithms for obtaining the values of the sequence of approximation nodes are suggested. This algorithm is based on numerical integration of the nodes regulator function with linear and spline interpolation of its values. The method of estimating the results of the curve approximation based on statistical processing of line segments sequence of relative errors is substantiated. Modeling of real curves approximation is carried out and influence of the sampling degree of integral function – the nodes regulator on distribution parameters of errors is studied. The influence is depending on a method of integral function interpolation.
Results. Research allows to define necessary the number of discretization nodes of the integral function in practical applications. There have been established that with enough sampling points the variance of the error’s distribution stabilizes and further increasing this number does not significantly increase the accuracy of the curve approximation. In the case of spline interpolation of the integral function, the values of the distribution parameters stabilized much faster, which allows to reduce the number of initial sampling nodes by 5–6 times having similar accuracy.
Conclusions. Modelling of convex planar parametric curves reconstruction by an asymptotically optimal linear interpolation algorithm showed acceptable results without exceeding the maximum errors limit in cases of a sufficient discretization of the integral function. The prospect of further research is to reduce the computational complexity when calculating the values of the integral distribution function by numerical methods, and to use discrete analogues of derivatives in the expression of this function.Актуальность.. Аппроксимация кривых ломаными привлекает внимание с целью ее применения к восстановлению объектов сложной формы на компьютере, станках с ЧПУ и 3D принтерах. При этом желательно иметь наименьшее количество звеньев ломаной, заменяющей кривую, с сохранением необходимой точности аппроксимации.
Цель. Совершенствование метода асимптотически оптимальной кусочно-линейной интерполяции плоских параметрических кривых на основе исследования влияния его параметров и алгоритмов на распределения погрешностей при аппроксимации реальных кривых линий.
Метод. В работе рассматривается асимпточно-оптимальная интерполяция плоских кривых, удовлетворяющих условию минимальности количества звеньев аппроксимации. Было предложены алгоритмы получения значений последовательности узлов аппроксимации на основе численного интегрирования функции – регулятора с последующей линейной и сплайновой интерполяции ее значений. Обоснована методика оценки результатов моделирования аппроксимации реальных кривых, основанный на статистической обработке последовательностей относительных погрешностей звеньев ломаной. Проведено моделирование аппроксимации реальных кривых и исследовано влияние на показатели распределения погрешностей количественной характеристики степени дискретизации интегральной функции – регулятора узлов в зависимости от метода интерполяции значений интегральной функции.
Результаты. Проведенные исследования позволили выявить влияние первоначальной дискретизации интегральной функции – регулятора узлов на качество восстановления кривых ломаными и возможности определения рациональной степени дискретизации при практических расчетах для воспроизведения изделий сложной формы. Установлено, что при достаточном количестве точек дискретизации дисперсия распределения погрешностей аппроксимации стабилизируется и увеличение этого количества на порядок незначительно повышает точность воспроизведения кривой. При этом сплайновая интерполяция значений интегральной функции давала значительно большую скорость стабилизации значений параметров распределений, что позволяет снизить количество узлов первоначальной дискретизации в 5–6 раз имея аналогичные показатели точности аппроксимации.
Выводы. Восстановление реальных плоских параметрических кривых выпуклой формы ломаными при помощи асимптотически-оптимального алгоритма интерполяции показало вполне приемлемые результаты без превышения допустимой погрешности аппроксимации в случаях достаточной степени дискретизации значений интегральной функции. Направлениями дальнейших исследований может служить исследование возможности упрощения расчетов при вычислении значений интегральной функции распределения численными методами, а также возможности использования дискретных аналогов производных в выражении этой функции. Актуальність. Апроксимація кривих ламаними привертає увагу з метою її застосування до відтворення об’єктів складної форми на комп’ютері, верстатах з ЧПК та 3D принтерах. При цьому бажано мати найменшу кількість ланок ламаної, що замінює криву, зі збереженням необхідної точності відтворення.
Мета. Вдосконалення методу асимптотично оптимальної кусково-лінійної інтерполяції плоских параметричних кривих на основі дослідження впливу його параметрів та алгоритмів на розподіли похибок апроксимації реальних кривих ліній.
Метод. В роботі розглядається асимпточно-оптимальна інтерполяція плоских кривих, які задовольняють умові мінімальності кількості ланок апроксимації. Було запропоновано алгоритми отримання значень послідовності вузлів апроксимації на основі чисельного інтегрування функції – регулятора з подальшою лінійною та сплайновою інтерполяцією її значень. Обґрунтовано методику оцінки результатів моделювання апроксимації реальних кривих, що базується на статистичній обробці рядів відносних похибок ланок ламаної. Проведено моделювання апроксимації реальних кривих та досліджено вплив на показники розподілу похибок кількісної характеристики ступеню дискретизації інтегральної функції – регулятора вузлів в залежності від методу інтерполяції значень інтегральної функції.
Результати. Проведені дослідження дозволили виявити вплив первісної дискретизації інтегральної функції – регулятора вузлів на якість відтворення кривих ламаними за асимптотично оптимальним алгоритмом та можливості визначення раціонального ступеню дискретизації при практичних розрахунках для відтворення виробів складної форми. Встановлено, що при достатній кількості точок дискретизації дисперсія розподілу похибок апроксимації стабілізується і збільшення цієї кількості на порядок не значно підвищує точність відтворення кривої. При цьому сплайнова інтерполяція значень інтегральної функції давала значно більшу швидкість стабілізації значень параметрів розподілів, що дозволяє знизити кількість вузлів первісної дискретизації у 5–6 разів маючи аналогічні показники точності апроксимації.
Висновки. Відтворення реальних плоских параметричних кривих опуклої форми ламаними за асимптотичнооптимальним алгоритмом інтерполяції показало цілком прийнятні результати без перевищення допустимої похибки апроксимації у випадках достатнього ступеню дискретизації значень інтегральної функції. Напрямками подальших досліджень може бути дослідження можливості спрощення розрахунків при обчисленні значень інтегральної функції розподілу чисельними методами, а також можливості використання дискретних аналогів похідних у виразі цієї функції
АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ БАГАТОПОТОКОВИХ ОБЧИСЛЕНЬ ДЛЯ ФАКТОРИЗАЦІЇ ЧИСЕЛ ЗА БІНАРНИМ АЛГОРИТМОМ
No full textContext. Providing high-speed computation by computer systems of factorization of number into prime factors requires the development of effective algorithmic methods using computational technologies. Fast computation of factorization of numbers is used in such applications as, protection of information data, in algorithms of discrete transforms for transition from one to multidimensional computations and others.
Objective. The purpose of the work is to analyze the implementation of technologies of multithreaded computation of factorization of integer value by the binary algorithm of the method of trial divisions using computer systems with multi-core processors and graphics accelerators.
Method. A binary algorithm of trial divisions that uses the remainders of each digit of the binary representation of a number to perform a divisibility check on prime factors of the canonical factorization of number in parallel.
Results. The analysis and comparison of multithreaded computations of software implementations of factorization of number by binary algorithm using hyper-threading, AMP C++, CUDA technologies in computer systems with multi-core processors and graphics accelerators. The results of the process of number factorization for multithreaded computing technologies using the same parallel core function are analyzed.
Conclusions. In the study of realizations of number factorization by the binary algorithm in the multithreaded mode, the technology of hyper-threading calculations using multicore processors is most effectively performed. Heterogeneous computing using AMP C++ or CUDA technologies on computer systems and graphics accelerators requires consideration of GPU microarchitecture features for parallel computing core functions.Актуальность. Обеспечение высокого быстродействия вычисления компьютерными системами разложения целочисленного значения на простые множители требует разработки эффективных алгоритмических методов с использованием вычислительных технологий. Быстрое вычисление факторизации чисел используется в таких приложениях, как защита информационных данных, в алгоритмах дискретных преобразований для перехода от одного к многомерным вычислений и других.
Целью работы является анализ внедрения технологий многопоточного вычисления факторизации целочисленного значения за бинарным алгоритмом метода пробных делений с использованием компьютерных систем с многоядерными процессорами и графическими ускорителями.
Метод. Бинарный алгоритм пробных делений, что использует остатки каждого разряда двоичного представления числа, для осуществления параллельной проверки делимости на простые множители для канонического разложения числа.
Результаты. Проведен анализ и сравнение программных реализаций многопоточных вычислений факторизации числа за двоичным алгоритмом с использованием технологий гиперпоточности, AMP C++, CUDA в компьютерных системах с многоядерными процессорами и графическими ускорителями. Проанализированы результаты процесса факторизации чисел для многопоточных вычислительных технологий, использующих однотипные алгоритм для функции параллельного ядра.
Выводы. При исследовании реализации разложения чисел за бинарным алгоритмом в многопоточном режиме наиболее эффективно выполняется технология гиперпоточних вычислений с использованием многоядерных процессоров. Гетерогенные вычисления с помощью технологий AMP C++ или CUDA на компьютерных системах и графических ускорителях требуют учета особенностей микроархитектуры графического процессора для выполнения параллельных вычислений функций ядра. Актуальність. Забезпечення високої швидкодії обчислення комп’ютерними системами розкладу цілочисельного значення на прості множники вимагає розробки ефективних алгоритмічних методів з використанням обчислювальних технологій. Швидке обчислення факторизації чисел використовується в таких застосуваннях, як захист інформаційних даних, в алгоритмах дискретних перетворень для переходу від одного до багатовимірних обчислень та інших.
Метою роботи є аналіз впровадження технологій багатопотокового обчислення факторизації цілочисельного значення за бінарним алгоритмом методу пробних ділень з використанням комп’ютерних систем з багатоядерними процесорами та графічними прискорювачами.
Метод. Бінарний алгоритм пробних ділень, що використовує залишки кожного розряду двійкового подання числа, для здійснення паралельної перевірки подільності на прості множники для канонічного розкладання числа.
Результати. Проведено аналіз та порівняння програмних реалізацій багатопотокових обчислень факторизації числа за двійковим алгоритмом із використанням технологій гіперпоточності, AMP C++, CUDA в комп’ютерних системах з багатоядерними процесорами та графічними прискорювачами. Проаналізовано результати процесу факторизації чисел для багатопоточних обчислювальних технологій, що використовують однотиповий алгоритм для функції паралельного ядра.
Висновки. При дослідженні реалізації розкладання чисел за бінарним алгоритмом у багатопотоковому режимі найбільш ефективно виконується технологія гіперпоточних обчислень із використанням багатоядерних процесорів. Гетерогенні обчислення за допомогою технологій AMP C++ або CUDA на комп’ютерних системах та графічних прискорювачах вимагають врахування особливостей мікроархітектури графічного процесора для паралельного виконання функцій ядра
СИНТЕЗ ТА ВИКОРИСТАННЯ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ З ЙМОВІРНІСНИМ КОДУВАННЯМ СТРУКТУРИ
Get PDFContext. The problem of encoding information of models based on artificial neural networks for further transmission and use of such models is considered. The object of research is the process of coding artificial neural networks using probabilistic data structures.
Objective of this work is to develop a method for coding neural networks to reduce the resource intensity of the process of neuroevolutionary model synthesis.
Method. A method for encoding neural networks based on probabilistic data structures is proposed. At the beginning, the method uses the basic principles of the approach of direct encoding of network information and, based on sequencing, encodes a matrix of interneuronal connections in the form of biopolymers. Then, probabilistic data structures are used to represent the original matrix more compactly. For this purpose, hash functions are used, the initial matrix goes through the hashing process, which significantly reduces the requirements for memory resources. The method allows to reduce memory costs when sending artificial neural networks, which significantly expands the practical use of such models, preventing a sharp decrease in the accuracy of their operation.
Results. The developed method is implemented and investigated in solving the problem of classification of the state of South German creditors. The use of the developed method allowed increasing the rate of neuromodel synthesis by 15–17.6%, depending on the computing resources used. The method also reduced the share of information transfers by 8%, which also indicates faster and more efficient use of resources.
Conclusions. The conducted experiments confirmed the efficiency of the proposed mathematical software and allow us to recommend it for use in practice, when encoding models based on artificial neural networks, for further solving problems of diagnostics, forecasting, evaluation and pattern recognition. Prospects for further research may consist in pre-processing data for more strict control of the encoding process in order to minimize the loss of quality of models based on neural networks.Актуальность. Рассмотрена задача кодирования информации моделей на базе искусственных нейронных сетей для дальнейшей пересылки и использования таких моделей. Объектом исследования является процесс кодирования искусственных нейронных сетей с использованием вероятностных структур данных.
Цель работы заключается в разработке метода кодирования нейронных сетей для уменьшения ресурсоемкости процесса нейроэволюционного синтеза моделей.
Метод. Предложен метод кодирования нейронных сетей на основе вероятностных структур данных. В начале метод использует основные принципы подхода прямого кодирования информации о сети и, базируясь на секвенировании, кодирует матрицу межнейронных связей в виде биополимеров. Затем используются вероятностные структуры данных для более компактного представления исходной матрицы. Для этого используются хэш-функции, начальная матрица проходит через процесс хэширования, что позволяет значительно снизить требования к ресурсам памяти. Метод позволяет сократить затраты памяти при пересылке искусственных нейронных сетей, что значительно расширяет практическое использование таких моделей, предотвращая резкое уменьшение точности их работы.
Результаты. Разработанный метод реализован и исследован при решении задачи классификации состояния южногерманских кредиторов. Использование разработанного метода позволило увеличить скорость синтеза нейромоделей на 15–17,6%, в зависимости от используемых вычислительных ресурсов. Также метод позволил сократить долю пересылок информации на 8%, что также свидетельствует об ускорении и более рациональном использовании ресурсов.
Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность предложенного математического обеспечения и позволяют рекомендовать его для использования на практике, при кодировании моделей на основе искусственных нейронных сетей, для дальнейшего решения задач диагностирования, прогнозирования, оценивания и распознавания образов. Перспективы дальнейших исследований могут состоять в предварительной обработке данных для более жeсткого контроля процесса кодирования с целью минимизации потерь качества работы моделей, на основе нейронных сетей.Актуальність. Розглянуто задачу кодування інформації моделей на базі штучних нейронних мереж для подальшого пересилання та використання таких моделей. Об’єктом дослідження є процес кодування штучних нейронних мереж з використанням ймовірнісних структур даних.
Мета роботи полягає у розробці методу кодування нейронних мереж для зменшенні ресурсоємності процесу нейроеволюційного синтезу моделей.
Метод. Запропоновано метод кодування нейронних мереж на основі ймовірнісних структур даних. На початку метод використовує основні принципи підходу прямого кодування інформації про мережу та базуючись на секвенуванні кодує матрицю міжнейронних зв’язків у вигляді біополімерів. Потім використовуються ймовірнісні структури даних для більш компактного представлення початкової матриці. Для цього використовуються хеш-функції, початкова матриця проходить через процес хешування, що дозволяє значно знизити вимоги до ресурсів пам’яті. Метод дозволяє скоротити витрати пам’яті при пересилці штучних нейронних мереж, що значно розширює практичне використання таких моделей, запобігаючи різкому зменшенню точності їх роботи.
Результати. Розроблений метод реалізовано та досліджено при вирішенні задачі класифікації стану південнонімецьких кредиторів. Використання розробленого методу дозволило збільшити швидкість синтезу нейромоделі на 15–17,6%, в залежності від використовуваних обчислювальних ресурсів. Також метод дозволив скоротити долю пересилок інформації на 8%, що також свідчить про прискорення та більш раціональне використання ресурсів.
Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого математичного забезпечення і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при кодуванні моделей на основі штучних нейронних мереж для подальшого вирішення задач діагностування, прогнозування, оцінювання та розпізнавання образів. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в попередній обробці даних для більш жорсткого контролю процесу кодування з метою мінімізації втрат якості роботи моделей на основі нейронних мере