«Системы и средства информатики»
Том 31, Выпуск 3, 2021г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Совместное стационарное распределение в системе GI/M/n/infinity с обобщенным обновлением

• Т. А. Милованова  Российский университет дружбы народов, milovanova-ta@rudn.ru
• И. С. Зарядов  Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, zaryadov-is@rudn.ru
• Л. А. Мейханаджян  Финансовый университет при Правительстве РФ, lamejkhanadzhyan@fa.ru

Аннотация: Рассматривается многолинейная система массового обслуживания (СМО) с конечным числом идентичных приборов и одной очередью неограниченной емкости. Заявки поступают в систему по одной в соответствии с рекуррентным потоком. Времена обслуживания заявок на приборах имеют экспоненциальное распределение с одним и тем же параметром. В системе реализован механизм обобщенного обновления: заявка, обслуживание которой было закончено, в момент ухода из системы удаляет из очереди случайное число заявок в соответствии с заранее заданным вероятностным распределением. Предложен метод нахождения совместного стационарного распределения общего числа заявок в системе и времени, прошедшего с момента последнего поступления заявки в систему. Представлены формулы в терминах преобразований для вычисления совместного распределения в нестационарном режиме.

Ключевые слова: система массового обслуживания; обобщенное обновление; управление очередью

Некоторые вероятностно-статистические свойства гамма-экспоненциального распределения

• М. О. Воронцов  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, m.vtsov@mail.ru
• А. А. Кудрявцев  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, nubigena@mail.ru
• О. В. Шестаков  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, oshestakov@cs.msu.su

Аннотация: В настоящее время большое внимание исследователей уделяется обобщениям известных математических объектов с целью получения адекватных моделей, описывающих реальные явления. Большую роль в прикладной теории вероятностей и математической статистике играет гамма-класс распределений, зарекомендовавший себя удобным и эффективным инструментом при моделировании многих реальных процессов. Гамма-класс довольно широк и включает распределения, обладающие такими полезными свойствами, как, например, безграничная делимость и устойчивость, что позволяет использовать распределения из этого класса в качестве асимптотических аппроксимаций в различных предельных теоремах. Одной из важнейших задач прикладной статистики является получение оценок параметров модельного распределения из имеющихся реальных данных. В работе рассматривается гамма-экспоненциальное распределение, представляющее собой обобщение распределений из гамма-класса. Приводятся оценки и асимптотические доверительные интервалы для некоторых параметров этого распределения. Обсуждается вопрос компьютерного моделирования реализаций выборок из гамма-экспоненциального распределения и численного оценивания параметров по выборке. Результаты работы могут найти широкое применение при изучении вероятностных моделей, основанных на непрерывных распределениях с неограниченным неотрицательным носителем.

Ключевые слова: компьютерное моделирование; оценивание параметров; гамма-экспоненциальное распределение; смешанные распределения; обобщенное гамма-распределение

Исследование проблемы управления запасом непрерывного продукта в стохастической модели регенерации при наличии двух параметров оптимизации

• П. В. Шнурков  Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", pshnurkov@hse.ru
• К. А. Адамова  Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. академика Н. А. Пилю-гина, ksenya_an@mail.ru

Аннотация: Предлагается и исследуется новая стохастическая модель управления запасом непрерывного продукта в схеме регенерации. Состоянием системы является объем запаса в произвольный момент времени. Параметрами управления служат детерминированный максимально допустимый объем запаса и случайное время от момента очередного пополнения до следующего момента заказа. Получено явное аналитическое представление для стационарного стоимостного показателя эффективности управления - средней удельной прибыли. По своей структуре этот показатель представляет собой дробно-линейный интегральный функционал от распределения случайного параметра управления. При этом подынтегральные функции числителя и знаменателя указанного функционала зависят от второго детерминированного параметра управления. Для решения задачи оптимизации используется специальная форма теоремы об экстремуме дробно-линейного интегрального функционала. Проведено аналитическое исследование основной функции этого функционала на глобальный экстремум. На основании этого исследования установлены аналитические свойства исходных характеристик модели, при выполнении которых существует оптимальное решение задачи управления, а также получено описание этого решения.

Ключевые слова: управление запасом непрерывного продукта; управляемый регенерирующий процесс; дробно-линейный интегральный функционал

Интероперабельность как ключевое условие реализации цифровой трансформации

• И. Н. Розенберг  Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автома-тизации и связи на железнодорожном транспорте (АО НИИАС), I.Rozenberg@vniias.ru
• С. К. Дулин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (АО НИИАС), skdulin@mail.ru
• Н. Г. Дулина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ngdulina@mail.ru

Аннотация: Анализируются процессы, характерные для оцифровывания информации, и стандартизация оцифровывания в информационной среде. Рассмотрены три этапа оцифровывания информации и их особенности. Отмечено, что важнейшим условием для проведения цифровой трансформации является обеспечение уровня семантической интероперабельности. Описаны характерные особенности этого уровня.

Ключевые слова: оцифровывание; цифровизация; цифровая трансформация; интероперабельность; семантическая геоинтероперабельность

Безопасное масштабирование электронных бухгалтерских книг на основе тангла

• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• Е. Е. Тимонина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Рассматривается электронная бухгалтерская книга (ЭБК), основанная на концепции блокчейна. Развитием традиционного блокчейна стал тангл (tangle), который представляется ориентированным ациклическим графом (DAG - Directed Acyclic Graph) и который безопасно хранит информацию о транзакциях. Централизованный консенсус предполагает концентрацию функций контроля в едином органе. Масштабирование ЭБК в ряде случаев порождает угрозы коррупции и мошенничества. Рассматриваются три типа угроз, которые определяются коррупцией и сговором юридических лиц. Обеспечение информационной безопасности при масштабировании ЭБК - это направление, которое начинает развиваться в связи с ростом цифровой экономики.

Ключевые слова: информационная безопасность; тангл; блокчейн; угрозы коррупции и мошенничества

Вычисления на основе вероятностной модели анализа главных компонент

• М. П. Кривенко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, mkrivenko@ipiran.ru

Аннотация: Эффективное решение задач анализа многомерных данных требует применения сложных вероятностных моделей, среди которых достойное место занимает вероятностная модель анализа главных компонент (PPCA - Probabilistic Principal Component Analysis). Она позволяет адекватно описывать реальные данные, формально ставить и решать задачу выбора ее параметров. Применение PPCA на практике сопряжено с большим объемом трудоемких вычислений. Рассматриваются приемы существенного снижения временных затрат при вычислении плотности многомерного нормального распределения. Для этого обосновывается целесообразность применения разложения Холецкого для ковариационной матрицы и тождества Вудбери для ее PPCA-факторизации. Приводится краткое описание экспериментов, позволяющих оценить реальные временные характеристики алгоритмов и выявить условия их эффективного применения. Попутно даются рекомендации по реализации отдельных операций.

Ключевые слова: вычисления для вероятностных анализаторов главных компонент; факторизация Холецкого; матричное тождество Вудбери; компьютерный эксперимент

Использование падежной грамматики при информационном поиске в базе знаний экспертной системы о конструкциях летательных аппаратов

• Н. И. Сидняев  Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, sidnyaev@yandex. ru
• Ю. И. Бутенко  Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, iuliiabutenko2015@yandex.ru
• Е. Е. Синева  Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, bolotovaee@mail.ru

Аннотация: Раскрыты основные принципы построения экспертных систем в области авиационной промышленности. Предложен логико-лингвистический подход к информационному моделированию предметной области при проектировании базы знаний экспертной системы. Разработана модель представления знаний для описания конструкций летательных аппаратов, обеспечивающая информационно-структурную надежность базы знаний экспертной системы. Проведен анализ парадигматических особенностей авиакосмической терминологии с целью улучшения эффективности информационного поиска. Предложен метод разрешения лексической многозначности поискового запроса в базе знаний. Описан механизм вывода информации из базы знаний на основе падежной грамматики Ч. Филлмора, позволяющей определить семантико-синтаксическую структуру выводимого предложения. Показано, что посредством расстановки ограничений на число участников ситуации, которые может присоединять глагол, можно обеспечить эффективный вывод информации из базы знаний.

Ключевые слова: экспертная система; база знаний; летательный аппарат; терминология; знания

Методика оценки производственных рисков разработки средств вооружения и военной техники

• А. В. Босов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AVBosov@ipiran.ru
• А. А. Крюков  АО "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей", alexeykryukov@almaz-antey.ru

Аннотация: Представлена методика оценки производственных рисков на этапе опытно-конструкторских работ (ОКР) при разработке высокотехнологичной продукции. Для учета сложной классификации производственных рисков, различных источников их возникновения и сфер влияния на результат ОКР предлагается внедрить комбинированный методический подход и оценивать производственные риски частично статистическими методами, частично методом экспертных оценок. Рассмотрено содержание этапов соответствующей методики. Обоснован метод расчета интегральной оценки производственного риска и шкала уровней производственных рисков проекта согласно характеру влияния и приемлемости.

Ключевые слова: методика оценки производственных рисков; опытно-конструкторские работы; метод экспертных оценок; статистические методы

Концепция построения надкорпусных баз данных

• М. Г. Кружков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, magnit75@yandex.ru

Аннотация: Представлен обзор концепции, основных структурных составляющих и функций надкорпусных баз данных (НБД). Надкорпусные базы данных представляют собой новый вид структурированных информационных ресурсов. Они существенно расширяют возможности лингвистических текстовых корпусов, в особенности параллельных. Цель статьи - познакомить читателей с основными возможностями параллельных корпусов, а также продемонстрировать, каким образом концепция НБД позволяет расширять эти возможности и преодолевать некоторые их ограничения. В рамках НБД лингвисты могут устанавливать, фиксировать и аннотировать переводные соответствия (ПС) между языковыми единицами (ЯЕ) в языках оригинала и перевода, при этом для их аннотации используются рубрики фасетных классификаций, которые исследователи формируют в соответствии со своими потребностями. Также описана общая архитектура НБД, разработанных в ФИЦ ИУ РАН, которая подразделяется на корпусную и надкорпусную составляющие, взаимодействующие друг с другом в рамках единой базы данных.

Ключевые слова: корпусная лингвистика; надкорпусная база данных; параллельный корпус; лингвистическое аннотирование; информационные технологии; фасетная классификация

Аппаратная реализация рекуррентного обработчика сигналов

• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru
• Н. В. Морозов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, NMorozov@ipiran.ru
• Ю. Г. Дьяченко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaura@mail.ru
• Д. В. Хилько  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, dhilko@yandex.ru

Аннотация: Представлены результаты аппаратной реализации гибридной многоядерной архитектуры рекуррентного сигнального процессора (ГМАРСП) в виде VHDL-модели уровня регистровых передач и ее апробации в виде макетного образца на отладочной плате с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС) Intel Arria10. Гибридная многоядерная архитектура рекуррентного сигнального процессора состоит из ведущего фон-ней- мановского процессора, реализующего управляющий уровень архитектуры, и потокового процессора с четырьмя вычислительными секциями на операционном уровне архитектуры. Аппаратная модель ГМАРСП представляет собой совокупность программной или аппаратной реализации управляющего процессора (УП) и VHDL-модели операционного уровня ГМАРСП. Программная реализация УП предоставляется системой Quartus автоматизированного проектирования цифровых СБИС на ПЛИС фирмы Intel. Аппаратную реализацию УП в виде двухъядерного процессора Cortex-A9 обеспечивает ПЛИС на отладочной плате.

Ключевые слова: рекуррентный сигнальный процессор; гибридная многоядерная архитектура; VHDL-модель; ПЛИС

Модель для анализа приоритетного доступа трафика URLLC при прерывании обслуживания и снижении скорости передачи сессий eMBB в сети 5G

• И. А. Кочеткова  Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, gudkova-ia@rudn.ru
• А. И. Кущазли  Российский университет дружбы народов, aikushch@yandex.ru
• П. А. Харин  Российский университет дружбы народов, pxarin@mail.ru
• С. Я. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sshorgin@ipiran.ru

Аннотация: Совместная реализация в рамках одной сети пятого поколения (5G) двух сценариев - сверхнадежной передачи данных с малой задержкой URLLC (ultrareliable low-latency communication) и усовершенствованной подвижной широкополосной связи eMBB (enhanced mobile broadband) - является актуальной задачей. В статье для схемы с занятием не целого, а части ресурсного блока предложена модель совместной передачи узкополосного трафика URLLC и широкополосного трафика eMBB в виде системы массового обслуживания с приоритетным доступом - снижением и прерыванием передачи широкополосного трафика при поступлении узкополосного трафика. Сформулирована задача максимизации средней скорости передачи широкополосного трафика по значениям уровней скорости и при ограничениях на вероятность блокировки и вероятность прерывания обслуживания широкополосного трафика. Приведены результаты численного анализа показателей эффективности приоритетного доступа, такие как среднее число сессий eMBB и вероятность прерывания обслуживания.

Ключевые слова: 5G; eMBB; URLLC; система массового обслуживания; приоритетный доступ; прерывание обслуживания; снижение скорости передачи

Пример применения аппарата нейронных сетей при назначении модуляционно-кодовой схемы планировщиком базовой станции сети 5G

• Е. В. Бобрикова  Российский университет дружбы народов, bobrikova-ev@rudn.ru
• А. А. Платонова  Российский университет дружбы народов, platonova-aa@rudn.ru
• Ю. В. Гайдамака  Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, gaydamaka-yuv@rudn.ru
• С. Я. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sshorgin@ipiran.ru

Аннотация: Предложен метод назначения модуляционно-кодовой схемы (МКС, англ. Modulation Coding Scheme, MCS) планировщиком базовой станции (БС), основанный на предсказании значения отношения сигнал/интерференция на оборудовании подвижного пользователя на следующем временном такте по последовательности известных значений этого отношения в прошлом. Предсказание выполняется с помощью машинного обучения, для этого в работе построена и применена однослойная нейронная сеть для решения многопараметрической задачи отптимизации методом стохастического градиента. Обученная нейронная сеть по прогнозному значению отношения сигнал/интерференция позволяет планировщику корректно подобрать МКС для пользователя, тем самым обеспечив требуемый для предоставления услуги уровень качества передачи данных в радиоканале.

Ключевые слова: отношение сигнал/интерференция; машинное обучение; нейронная сеть

Экспертная оценка машинного перевода: классификация ошибок

• А. Ю. Егорова  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ann.shurova@gmail.com
• И. М. Зацман  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, izatsman@yandex.ru
• В. А. Нуриев  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, nurieff.v@gmail.com

Аннотация: Рассматривается оценка качества машинного перевода (МП) с применением классификации его ошибок. Классификация включает рубрики общеязыковых ошибок на уровне грамматики, лексики, пунктуации и др., а также категорийно обусловленных ошибок, которые связаны с конкретным типом языковых единиц, выбранным для оценки качества перевода в исследуемой системе МП. Оценка качества выполняется в процессе лингвистического аннотирования МП. Если при аннотировании эксперт обнаруживает ошибки в переводе, то в аннотацию включаются рубрики для типологизации обнаруженных ошибок. Простановка рубрик дает возможность вычислить относительные частотности ошибок МП в рамках всего массива тестовых предложений, отобранных для перевода и оценки его качества. Основная цель статьи состоит в описании предлагаемой классификации общеязыковых и категорийно обусловленных ошибок. Ее главное отличие от существующих классификаций (типологий) ошибок заключается в том, что она нацелена на обеспечение интервальной оценки для систем МП, качество работы которых изменяется во времени. Рубрики предлагаемой классификации дают возможность экспертам фиксировать в МП как улучшение, так и снижение качества на заданном интервале времени.

Ключевые слова: машинный перевод; оценка качества; классификация ошибок; общеязыковые ошибки; категорийно обусловленные ошибки; лингвистическое аннотирование; интервальная оценка

Использование геоинформационных систем в технологии поддержки конкретно-исторических исследований

• И. М. Адамович  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Adam@amsd.com
• О. И. Волков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Volkov@amsd.com

Аннотация: Статья посвящена дальнейшему развитию распределенной технологии поддержки конкретно-исторических исследований (ПКИИ), основанной на принципах краудсорсинга и ориентированной на широкий круг не относящихся к профессиональным историкам и биографам пользователей. Развитие осуществляется за счет интеграции с геоинформационными системами (ГИС), тенденция применения которых в исторических исследованиях наметилась в последнее время. Проведен анализ проблем интеграции ГИС в рассматриваемую технологию и описанию способов их решения. Проанализированы задачи и особенности ГИС в историческом исследовании, оценена возможность и перспективность использования механизма геохронологического трекинга. Были проанализированы возможные проблемы включения элементов ГИС в технологию, вытекающие из специфики конкретно-исторического исследования. Были предложены методы решения выявленных проблем, описана необходимая модификация объектной модели технологии, предусматривающая введение в нее нового типа данных, служащего для связи элементов семантической сети технологии с картографической информацией.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; ГИС; модель данных; геохронологический трекинг

Символьное моделирование задач и конструирование программ

• В. Д. Ильин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@yandex.ru

Аннотация: Представлена обновленная методология символьного моделирования программируемых задач, рассчитанная на построение систем знаний о задачах, предназначенных для автоматизированного конструирования программ. Задачные конструкции создаются посредством связей по памяти между задачами, представленными в виде задачных конструктивных объектов. Определены три типа функций связи по памяти, каждая из которых позволяет поставить в соответствие паре задач некоторую третью задачу, образованную из этой пары. Представлением задачной области, рассчитанным на форма-лизацию задачных знаний и реализацию процесса конструирования задач, служит задачный граф. Искомая конструкция задается спецификацией задачи, содержащей описание ее памяти, ограничений на число задачных вершин (и, если необходимо, ограничений, связанных с точностью результата и др.). Механизм построения разрешающих структур ставит в соответствие спецификации исходной задачи подграф на задачном графе путем реализации трех типов поведения в соответствии с тремя типами запросов на конструирование.

Ключевые слова: символьное моделирование задач; задачный конструктивный объект; система знаний о задачах; задачный граф; разрешающая структура; конструирование программ