«Системы и средства информатики»
Том 32, Выпуск 4, 2022г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Анализ сбоеустойчивости самосинхронного конвейера

• И. А. Соколов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ISokolov@ipiran.ru
• Ю. А. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, YStepchenkov@ipiran.ru
• Ю. Г. Дьяченко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaura@mail.ru
• Н. В. Морозов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, NMorozov@ipiran.ru
• Д. Ю. Степченков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, Stepchenkov@mail.ru
• Д. Ю. Дьяченко  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, diaden87@gmail.com

Аннотация: Практические самосинхронные (СС) схемы реализуются в виде конвейера аналогично синхронным схемам. Самосинхронные схемы обладают рядом преимуществ в сравнении с синхронными аналогами, но аппаратно избыточны. Статья анализирует устойчивость СС-конвейера к однократным логическим сбоям (ЛС) с учетом его аппаратной избыточности и в предположении, что ЛС поражает только одну логическую ячейку схемы. За счет своей двухфазной дисциплины работы и обязательной индикации успешного завершения переключения в каждую фазу СС-схемы способны обнаружить ЛС и приостановить функционирование схемы до его исчезновения. Сбоеустойчивый гистерезисный триггер в составе разряда регистра ступени конвейера обеспечивает иммунность регистра к любому ЛС в комбинационной части ступени конвейера. DICE-подобная реализация этого триггера позволяет в 2,7 раза повысить устойчивость СС-регистра к внутренним ЛС. В целом СС-конвейер оказывается в 2,5-6,8 раза устойчивее к однократным ЛС, чем его синхронный аналог.

Ключевые слова: самосинхронные схемы; конвейер; логический сбой; сбое- устойчивость; индикация; гистерезисный триггер

Обнаружение дрейфа распределения

• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• Н. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, info@itake.ru
• М. И. Забежайло  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru
• Д. В. Смирнов  ПАО Сбербанк России, dvlsmirnov@sberbank.ru
• Е. Е. Тимонина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru
• С. Я. Шоргин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sshorgin@ipiran.ru

Аннотация: Изменение свойств собираемых данных часто называют дрейфом данных (различные варианты смещения характеристик данных). Существование дрейфа в данных обучения системы искусственного интеллекта часто приводит к снижению эффективности машинного обучения (МО) и построенных на этих данных ошибочных решениях систем искусственного интеллекта (ИИ). В связи с этим проблемы выявления дрейфа в данных МО, момента образования дрейфа и последствий изменений данных обучения становятся актуальными. Предложен метод выявления дрейфа вероятностного распределения в произвольном метрическом пространстве большой размерности. Метод опирается на различие неизвестных вероятностных распределений в разных областях исходного пространства в случае наличия дрейфа. Рассмотрена модель дрейфа, состоящая из двух отличных друг от друга распределений вероятностей. Использование в основе метода шаров в метрическом пространстве позволяет создать эффективный алгоритм вычисления принадлежности точек данных одному из шаров, связанных с различными распределениями модели дрейфа. Это обстоятельство представляется существенным для выявления дрейфа распределения в пространстве большой размерности.

Ключевые слова: дрейф распределения; математическая статистика; эффективно вычисляемый алгоритм

Оценки скорости сходимости и устойчивости для одного класса нестационарных марковских моделей систем с нетерпеливыми клиентами

• И. А. Ковалeв  Вологодский государственный университет; Московский центр фундаментальной и прикладной математики Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, kovalev.iv96@yandex. ru
• Я. А. Сатин  Вологодский государственный университет, yacovi@mail.ru
• А. И. Зейфман  Вологодский государственный университет; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; Вологодский научный центр Российской академии наук; Московский центр фундаментальной и прикладной математики Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, a_zeifman@mail.ru

Аннотация: Рассматривается нестационарная система массового обслуживания с S серверами и нетерпеливыми клиентами в предположении, что интенсивности поступления новых требований уменьшаются с ростом очереди. Рассмотрен процесс X(t), описывающий число требований в такой системе, доказано существование предельного режима распределения вероятностей состояний и предельного среднего для X(t), получены оценки скорости сходимости к предельному режиму и предельному среднему. Получены оценки устойчивости. Для исследования применен подход, основанный на понятии логарифмической нормы операторной функции. В качестве примера рассмотрена простая модель нестационарной системы, в которой интенсивности требований линейно убывают с увеличением длины очереди.

Ключевые слова: скорость сходимости; эргодичность; логарифмическая норма; устойчивость; системы массового обслуживания

Методы поиска имплицитных логико-семантических отношений в параллельных текстах

• А. А. Гончаров  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, a.gonch48@gmail.com

Аннотация: Анализируется проблема целенаправленного поиска фрагментов с имплицитными логико-семантическими отношениями (ЛСО) в параллельных текстах. Чтобы выяснить, возможен ли подобный поиск, рассмотрен потенциал параллельных текстов как источника лингвистического знания и проведен обзор исследований имплицитных ЛСО на материале таких текстов. Цель обзора - выявление методов, которые применяются для создания массивов фрагментов с имплицитными ЛСО. Показано, что параллельные тексты открывают широкие возможности поиска этих фрагментов, обусловленные тем, что в одном языке ЛСО может быть эксплицитным, а в другом - имплицитным (явление, известное как bilingual explicit/implicit mismatch).
Для обнаружения подобных несоответствий используются методы: (1) дискурсивного парсинга; (2) обратного машинного перевода (МП); (3) двуязычного поиска с исключением. Таким образом, параллельные тексты, в отличие от мо- ноязычных, позволяют решить задачу целенаправленного поиска фрагментов с имплицитными ЛСО и их последующего извлечения.

Ключевые слова: имплицитность; имплицитные логико-семантические отношения; целенаправленный поиск; обработка естественного языка; извлечение знания из текстов; параллельные тексты

Аналитика зашумленных текстов

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

Аннотация: Работа посвящена обзору методов интерпретации искаженных текстовых данных с целью получения из них значимой информации. Аналитика позволяет вычленить полезные понятия, сделать выводы из собранных данных, сформировать прогнозы. Предполагается, что обрабатываемые тексты могут не отвечать модели выбранного эталонного языка. Подобные отклонения могут быть вызваны ошибками измерений и фиксации, оказаться следствием воздействия случайных или непредусмотренных факторов, возникнуть как следствие неправильного выбора или настройки модели. В статье перечислены виды искажений. Рассмотрены области применения методов интеллектуальной обработки текстов: научные публикации; общение в блогах; электронная почта; социальные медиа; речевые сообщения; веб-аналитика. Указаны ориентированные на обработку зашумленных текстов методы. Сформулированы перспективные направления дальнейших исследований: уточнение понятий "зашумленности" и "искажения" текстов, выработка способов измерения степени аномальности текста, систематизация аналитических задач обработки текстов, формирование критериев эффективности методов интеллектуального анализа текста для облегчения выбора подходящих технологий.

Ключевые слова: интеллектуальная обработка текста; зашумленный текст; искаженный текст; аналитика; обзор

Токенизация текстов на основе метода функциональных шаблонов

• Ю. В. Никитин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, yuri.v.nikitin@gmail.com
• А. А. Хорошилов  Московский авиационный институт; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук; 27 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации, khoroshilov@mail.ru
• А. Е. Макарова  3АО "НПК "ВТ и СС"", anna20497@list.ru

Аннотация: Предлагается новый метод токенизации текста, базирующийся на применении обобщенных функциональных шаблонов. В основу метода положена классификация символов Юникода, учитывающая их роль в формировании элементарных элементов текста (сегментов), и классификация сформированных сегментов по типу их графематических классов. Особенность метода заключается в использовании при формировании шаблона интервалов последовательности символов Юникода. Основное достоинство метода - возможность токенизации сложных информационных объектов (номера, географические координаты, наименования артикулов инженерных изделий и т. п.), возможность получения детальной классификации токенов на стадии их формирования, возможность включения и выключения токенизации определенного вида токенов, а также добавления новых шаблонов по образцу текста для дообучения системы.

Ключевые слова: токенизация; сегментация текста; функциональные шаблоны; графематический анализ; компьютерная лингвистика; автоматическая обработка текстов

Метод управления обменом данными в автоматизированных информационных системах с применением смыслового анализа передаваемых элементов информации

• М. М. Гершкович  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, makmg@mail.ru
• Т. К. Бирюкова  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, yukonta@mail.ru

Аннотация: Предложен метод управления передачей элементов данных между узлами территориально распределенной автоматизированной информационной системы (АИС), направленный на скорейшую доставку наиболее ценной информации для пользователя в ситуациях, когда в канале связи возникает очередь пакетов данных. Определено понятие информационного объекта (ИО) как совокупности характеристик (атрибутов) некоторой сущности. Введено понятие логического блока данных как объединения логически связанных характеристик ИО или события. Указано, что состав логического блока может быть задан экспертом в зависимости от видов данных в АИС и от задач, решаемых пользователями. Предложен метод назначения приоритетов логическим блокам данных при передаче по каналам связи в зависимости от смыслового содержания. Приведен способ количественной оценки ценности логического блока и изменения ценности информации во времени.

Ключевые слова: автоматизированная информационная система; информационно-аналитическая система; канал связи; информационный обмен; приоритет данных; пакет данных

Теоретические основания компьютерного образования: среды предметной области информатики как основание классификации ее объектов

• И. М. Зацман  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, izatsman@yandex.ru

Аннотация: В стратегии Европейского компьютерного образования (ЕКО) (European digital education) принят диадический подход к преподаванию, а именно: с одной стороны, изучение информатики как самостоятельного предмета, с другой стороны, изучение информационных технологий (ИТ), методов и средств информатики, применяемых в других отраслях науки. При формировании стратегии ЕКО использовались результаты двухлетнего мониторинга состояния систем преподавания информатики в регионах и странах Европы, включая РФ, а также в Израиле. Теоретические основания стратегии ЕКО и информатики как образовательной дисциплины фрагментарно рассмотрены в отчете, содержащем итоги мониторинга. Описание предметной области информатики частично дано в публикациях, включая работы Нюгора, Деннинга и Розенблюма, цитируемых в этом отчете. Нюгор в предметной области информатики выделяет сущности ментальной природы (концепты знания человека) и сенсорно воспринимаемые сущности (например, тексты на естественных языках). В статье предлагается вариант выделения сред из предметной области информатики на основе результатов Нюгора, Деннинга и Розенблюма, который может служить развитием и интеграцией их подходов.

Ключевые слова: компьютерное образование; диадический подход к преподаванию; информатика как фундаментальная наука; информатика как образовательная дисциплина; стратегия преподавания информатики

Национальные научно-образовательные сети стран Евразийского экономического союза: текущий статус и перспективы интеграции

• А. Г. Абрамов  Санкт-Петербургское отделение Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской академии наук - филиала ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, abramov@niks.su
• А. А. Гончар  Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, andrey.gonchar@jscc.ru
• А. В. Евсеев  Санкт-Петербургское отделение Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской академии наук - филиала ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, evseev@niks.su
• А. Т. Идрисов  Ассоциация пользователей научно-образовательной компьютерной сети Казахстана "KazRENA", idrissov@kazrena.kz
• Д. В. Новик  Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, dvnovik@niks.su
• Б. М. Шабанов  Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, shabanov@jscc.ru

Аннотация: Тематика статьи отсылает к систематизации и обсуждению сложившихся предпосылок и перспектив создания ассоциации национальных научно-образовательных сетей стран Евразийского экономического союза (ЕАЭС). Затрагиваются некоторые аспекты цифровой трансформации сферы науки и образования и роли в ней отраслевых телекоммуникационных сетей. Приводятся актуальные характеристики национальных научно-образовательных сетей стран ЕАЭС, ключевые элементы разработанной концепции создания, обеспечения функционирования и развития сетевой ассоциации. Обсуждаются предлагаемые технологические решения для формирования телекоммуникационной инфраструктуры, дается прогноз ожидаемых эффектов от создания ассоциации и дальнейшего развития проекта.

Ключевые слова: национальная научно-образовательная сеть; NREN; ЕАЭС; национальная исследовательская компьютерная сеть; НИКС; KazRENA; телекоммуникационная инфраструктура; ассоциация научно-образовательных сетей

Некоторые проекты нетипового применения экспертных систем

• Д. В. Жуков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, DZhukov@ipiran.ru

Аннотация: Обсуждаются вопросы развития функционала специализированных информационных систем (ИС) за счет внедрения интеллектуальных решений на основе технологий искусственного интеллекта (ИИ). Предлагаемые решения опираются на результаты сравнительного анализа процессов реализации государственных стратегий в области ИИ и особенностей условий в РФ. Представлены четыре перспективных проекта экспертных систем. Наряду с "типовым" решением, базирующимся на технологии лицевой биометрии, три "нетиповых" проекта опираются на классические решения в области ИИ первой волны, внимание к которым не так велико, как к проектам на базе искусственных нейронных сетей второй волны.

Ключевые слова: технологии искусственного интеллекта; экспертные системы; искусственные нейронные сети; управление функционированием; обеспечение ресурсов

Алгоритмы кластеризации для 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 продолжает серию работ, посвященных технологии поддержки конкретно-исторических исследований (ПКИИ). Технология построена на принципах сотворчества и краудсорсинга и ориентирована на широкий круг не относящихся к профессиональным историкам и биографам пользователей. Статья посвящена дальнейшему развитию технологии за счет интеграции в нее механизма автоматизированного поиска аномалий в конкретно-исторических данных на базе кластерного анализа. Проведен анализ специфики конкретно-исторических данных и способов их представления в объектной модели технологии. Подробно рассмотрены методы оцифровки смешанных данных и используемых для них мер близости, оценены достоинства и недостатки алгоритмов кластеризации, применяемых для поиска аномалий.
На основании проведенного анализа выработан подход к поиску аномалий в данных в технологии и намечены направления проверки эффективности выбранных алгоритмов и мер близости на реальных конкретно-исторических данных.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; аномалия; историко-биографический факт; кластеризация

Метод целевого перемещения решения в технологиях ситуационного управления

• А. В. Ильин  Государственный научно-исследовательской институт авиационных систем, ilyin@res-plan.com
• В. Д. Ильин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@yandex.ru

Аннотация: Рассмотрена обновленная технология интерактивного решения линейных задач ситуационного управления методом целевого перемещения решения. Формулировки задач и требования к качеству решения формируются на основе анализа портретов целевой и достигнутой ситуации. Метод целевого перемещения решения (в отличие от методов линейного программирования) позволяет получить требуемый результат и при несовместности системы ограничений. Интерактивность метода предоставляет возможность эксперту на каждом шаге поиска решения изменять формулировку задачи, исходя из его представлений о реализуемости и эффективности. Технология ориентирована на реализацию в виде онлайн-сервисов.

Ключевые слова: ситуационное управление; линейные задачи ситуационного управления; распределение ресурсов; портрет ситуации; метод целевого перемещения решения; онлайн-сервисы

Оптимизационный процесс интегрированного метода защиты растений для точечных моделей

• Р. Н. Одинаев  Таджикский национальный университет, Душанбе, raim_odinaev@mail.ru
• П. Л. Назруллоев  Таджикский национальный университет, Душанбе, npl-93@mail.ru
• Ф. Раимзода  Таджикский национальный университет, Душанбе, raimzoda@mail.ru

Аннотация: Под интегрированным методом защиты агроценозов понимается комплексное применение химических, биологических, агротехнических, механических и других способов защиты от вредителей. Параметрами интегрированного метода защиты служат уровни эффективности энтомофагов и уровни вредоносности вредителей, которые представлены в виде математических формул. В данной статье рассматриваются задачи оптимального управления, связанные с биологическими системами, имеющими три трофических уровня - "растение -вредные насекомые - полезные насекомые", и процессами защиты растений с учетом поступающего внешнего ресурса. Для модельной биосистемы сформулированы и обоснованы необходимые условия решения оптимизационного процесса защиты растений от вредителей. Доказан принцип максимума Понтрягина для задач оптимального управления, связанного с модельными биосистемами.

Ключевые слова: оптимальное управление; агроценоз; вредные насекомые; полезные насекомые; интегрированный метод; защита растений; численность насекомых; функционал стоимости; точечная модель

Оптимизация поиска при решении переборных задач в углубленном курсе информатики на уровне основного общего образования

• О. М. Корчажкина  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, olgakomax@gmail.com

Аннотация: Рассматриваются способы активизации логического мышления учащихся с целью формирования алгоритмических навыков на уроках информатики в средней школе. Анализируются методы оптимизации в традиционных криптоарифметических задачах, составляющих подкласс переборных задач, предложенных Гербертом Саймоном для иллюстрации способов мышления, когда требуется осуществлять многочисленные переборы возможных комбинаций. Предложен визуальный метод оптимизации поиска применительно к решению двух задач Саймона, основанный на закономерностях переноса разрядов при суммировании и представленный в виде простых алгебраических соотношений. Метод легко поддается алгоритмизации и может быть реализован с помощью технологии динамического программирования, используемой для оптимизации решения переборных задач.

Ключевые слова: оптимизация поиска; переборная задача; криптоарифметическая задача; динамическое программирование