«Системы и средства информатики»
Том 33, Выпуск 2, 2023г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

Мультиплексируемый самосинхронный конвейер

• 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
• 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
• Г. А. Орлов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, orlov.jaja@gmail.com

Аннотация: Рассматривается проблема корректной практической реализации самосинхронного (СС) конвейера с мультиплексированием активно работающих ступеней с учетом схемотехнических ограничений, накладываемых используемой технологией. Дополнение двух параллельных ветвей СС FIFO (First-Input-First-Output) маркера сокращает среднюю задержку конвейера и обеспечивает самосинхронность его работы. При достаточной емкости FIFO последовательные порции данных могут обрабатываться одновременно разными ветвями конвейера. Схемотехнические решения отдельных узлов мультиплексируемого конвейера гарантируют его практическую реализуемость в базисе любой технологии комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник (КМДП) на отечественных полупроводниковых фабриках.

Ключевые слова: самосинхронная схема; конвейер; мультиплексирование; задержка конвейера; производительность

Распознавание аномалий на разновременных панорамах с использованием нейросетевого метода консолидации моделей

• П. О. Архипов  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, arpaul@mail.ru
• С. Л. Филиппских  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, philippsl@mail.ru

Аннотация: Описывается методика классификации аномалий на разновременных панорамах с применением нейросетевого метода консолидации моделей. Основная идея данного подхода заключается в разбиении модели глубокого обучения на составные части. Затем для каждой части подбираются и адаптируются существующие шаблоны проектирования. Для решения задачи классификации аномалий был разработан составной шаблон и спроектирована новая нейросетевая модель. Выполнено усовершенствование шаблона проектирования нейронных сетей ConvNet, основанное на технологии применения "плотных сверточных блоков". Для классификации аномалий разработан новый шаблон - SOTA-ConvNet, включающий готовую архитектуру нейросетевой модели, подходящую для работы с панорамными изображениями. Нейросетевая модель, построенная на базе шаблона SOTA- ConvNet, показала преимущества по сравнению с нейросетью на базе ConvNet: повысилась точность классификации изображений, на порядок уменьшилось число настраиваемых параметров.

Ключевые слова: панорамное изображение; консолидация моделей; многоклассовая классификация; шаблон проектирования; сверточная нейронная сеть; набор данных

Применение биспектрального анализа в обнаружении deepfake-изображений

• С. П. Никитенкова  Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, nikitenkova@rf.unn.ru

Аннотация: По мере того как инструменты синтеза deepfake-изображений становятся все более мощными и доступными, растет потребность в разработке методов обнаружения сгенерированного контента. В работе исследуются перспективы применения биспектрального анализа как инструмента обнаружения deepfake-изображений, сгенерированных нейросетями GAN (generative adversarial network). Показано, что спектральные корреляции более высокого порядка, выявленные с помощью биспектрального анализа, в меньшей мере присутствуют в реальных изображениях по сравнению с изображениями, сгенерированными с помощью GAN. Эти корреляции, вероятно, отражают фундаментальные свойства процесса синтеза изображений. Причиной могут быть нелинейности, вносимые при синтезе изображений, а также недостаточная обработка сигналов, вызывающая наложение спектров в сети генератора нейросети GAN. Была проведена процедура кластеризации для обнаружения сгенерированных изображений. Были получены обнадеживающие результаты: сгенерированные изображения определялись с точностью до 80%.

Ключевые слова: AI-синтезированное изображение; биспектральный анализ; нелинейность; алгоритмы машинного обучения

Направления развития методологической базы для работы с геоданными в перспективных геоинформационных системах

• Д. А. Никишин  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, dmnikishin@mail.ru

Аннотация: Рассматриваются направления совершенствования методологической базы для перспективных геоинформационных систем (ГИС). Основным предметом рассмотрения выбраны технологии, связанные с обеспечением взаимодействия и сотрудничества в распределенных ГИС, комплексной обработкой данных, получаемых различными средствами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), функционированием сетей стационарных и/или подвижных геосенсоров. Делается вывод о целесообразности формирования обновленного свода конвенциональных географических знаний (теорий и "практик", закрепленных в виде стандартов), учитывающего современное развитие моделей, методов и технологий работы с геоданными, который сможет стать основой для решения востребованных видов задач в перспективных ГИС.

Ключевые слова: геоинформационные системы; геоинформационная инженерия; моделирование географических явлений; геосенсорные сети

Выбор технологических решений для поддержки процесса синтеза геоданных инфраструктуры железнодорожного транспорта

• И. Н. Розенберг  Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации 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

Аннотация:  Слияние, или синтез, данных (data fusion) - процесс, при котором для анализа используются данные, объединенные из нескольких источников для получения более согласующейся, точной и полезной информации. Получение и слияние данных от датчиков определяется как мультисенсорное слияние данных. Cамым ярким примером слияния данных служит собственно человек, который постоянно комбинирует данные, поступающие от всех органов чувств для выполнения необходимых действий в окружающей среде.
В частности, человек не смог бы водить машину без слияния зрительных, слуховых данных и данных моторики. В геоинформатике вместо синтеза геоданных часто используется термин интеграция геоданных. Cовременные географические информационные системы могут комбинировать различные наборы геоданных так, что полученные в результате наборы геоданных содержат атрибуты и метаданные, которых нет у точек в комбинируемых наборах данных. В статье анализируются категории и модели синтеза геоданных, используемые для обеспечения поддержки актуальности системы пространственных данных в инфраструктуре железнодорожного транспорта.

Ключевые слова: синтез данных; категории синтеза данных; модель синтеза данных

Визуальный язык репрезентации процесса управления конфликтами в гибридных интеллектуальных многоагентных системах

• С. Б. Румовская  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, sophiyabr@gmail.com
• И. А. Кириков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, baltbipiran@mail.ru

Аннотация: Гибридные интеллектуальные многоагентные системы (ГиИМАС) с проблемно- и процессно-ориентированными конфликтами и визуальным представлением конфликтологического аспекта релевантны групповой динамике коллектива специалистов различных направлений, решающих проблему. Управление конфликтами в ГиИМАС позволит подавлять деструктивные проявления конфликта и стимулировать конструктивные. Визуализация конфликтной ситуации делает возникшие противоречия контрастными, предоставляя пользователю быстрое понимание того, между какими членами коллектива и на каких этапах возникает конфликт, какого он типа и напряженности, какой метод коллективных рассуждений агентов-специалистов внес наибольший вклад в процесс стимуляции конструктивного конфликта, а также на каком этапе конфликт минимизируется, какие стратегии разрешения конфликтов использовались и какие подгруппы в коллективе агентов формировались. В работе предложен визуальный язык. Синтаксис языка описан с помощью дополненных операторами позиционного синтаксиса расширенных Бэкуса-Наура форм (РБНФ).

Ключевые слова: коллектив специалистов; конфликт агентов; визуальный язык; расширенные Бэкуса-Наура формы; репрезентация управления конфликтами; гибридные интеллектуальные многоагентные системы

Причинно-следственные связи в задачах анализа ненаблюдаемых свойств процессов

• А. А. Грушо  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• М. И. Забежайло  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru
• В. В. Кульченков  Банк ВТБ (ПАО), vlad.kulchenkov@gmail.com
• 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: При реализации информационных технологий (ИТ) возникают последовательности объектов, которые можно идентифицировать, но свойства которых трудно или невозможно наблюдать. В некоторых объектах такой последовательности может появляться ненаблюдаемое свойство A, выявление которого представляет интерес. Для выявления объектов со свойством A приходится использовать поиск следствий свойства A как причины появления таких следствий. Если рассматривается последовательность объектов, в которой могут появиться объекты со свойством A, то возникают задачи оценки вероятности существования ложных объектов с выявленным свойством A, когда его на самом деле нет (ложные тревоги), и оценки вероятности пропуска объекта со свойством A. В работе использована детерминированность появления следствий при возникновении причины, если существует взаимодействие объекта, содержащего причину, с объектом, содержащим наблюдаемое следствие. При этом допускается существование шума, который затрудняет наблюдение следствия, когда оно есть, и может создать ложное следствие, когда причина отсутствует. Построенная в работе методология оценки вероятности выявления объектов со свойством A достаточно проста в использовании, но имеет важное значение в оценке разрешимости задачи поиска.

Ключевые слова: причинно-следственные связи; вероятностный анализ ошибок; поиск свойства в ненаблюдаемых данных

Методический подход к выбору ключевых показателей эффективности для оценки организаций информационно-технологической сферы

• А. А. Зацаринный  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• Ю. С. Ионенков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, UIonenkov@ipiran.ru

Аннотация: Представлен методический подход к выбору ключевых показателей эффективности (key performance indicators, KPI) для оценки организаций информационно-технологической (information and technology, IT) сферы. Показано значение KPI в оценке эффективности деятельности организаций. Представлены основные подходы к выбору номенклатуры KPI, включая виды таких показателей и требования к ним. Разработаны предложения по номенклатуре KPI применительно к организациям IT-сферы. Предложено использовать три вида показателей: целевые, функциональные и финансовые. Сформулированы предложения по методам расчета отдельных показателей.

Ключевые слова: информационная система; ключевые показатели эффективности; целевые показатели; функциональные показатели; финансовые показатели

Система ситуационного управления как мультисервисная технология в облачной среде: сервисы аналитики

• А. П. Сучков  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, ASuchkov@ipiran.ru

Аннотация: Это четвертая статья в серии публикаций, посвященных методологии разработки и внедрения автоматизированных систем ситуационного управления как общедоступной мультисервисной технологии в облачной среде. Предлагается использовать существующие модели обслуживания IaaS (Infrastructure as a Service) и DaaS (Desktop as a Service), позволяющие реализовать требуемую инфраструктуру (серверы, рабочие места, хранилища, базы данных (БД)) и специализированные рабочие места с прикладным программным обеспечением, реализующие необходимый функционал. Предложены основные подходы к созданию мультисервисной типовой системы ситуационного управления как услуги (CSaaS, Control System as a Service). В статье изложены подходы к построению и детализации одной из основных групп сервисов CSaaS, обеспечивающих создание, ведение и использование системы аналитических сервисов, осуществляющих поддержку процессов принятия решений.

Ключевые слова: автоматизированная система ситуационного управления; мультисервисная технология; облачная среда; сервисы аналитики

Некоторые вопросы дезагрегации и компонуемости инфраструктуры центра обработки данных

• В. Б. Егоров  Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук, vegorov@ipiran.ru

Аннотация: Очередным шагом в совершенствовании организации и принципов функционирования инфраструктуры центров обработки данных (ЦОД) обещает стать компонуемая дезагрегированная инфраструктура (composable disaggregated infrastructure, CDI). Cуть CDI - в переходе к "мелкозернистой" инфраструктуре и автоматической компоновке локальных исполнительных инфраструктур, оптимальных для каждой конкретной работы (workload).
При очевидных преимуществах в гибкости и эффективности использования аппаратных ресурсов ЦОД у CDI имеются ограничения в реализуемости и применимости, тормозящие ее широкое внедрение. Хотя уже сегодня на рынке имеются предложения инфраструктур ЦОД, анонсируемых продавцами как дезагрегированные или компонуемые, во многих случаях это не более чем рекламный ход с целью привлечения пользователя входящими в моду терминами. Под флагом CDI нередко предлагаются самые разные инфраструктурные решения, что во многом провоцируется размытостью самого понятия CDI. В частности, основополагающий принцип компонуемости применим на самых разных уровнях "зернистости" инфраструктур, в том числе не обязательно дезагрегированных. Однако при всем многообразии трактовок концепции CDI общим правилом для них остается возможность полноценной реализации только в программно-определяемом ЦОД.

Ключевые слова: дезагрегация; дезагрегированная инфраструктура; компонуемая инфраструктура; CDI

Разработка модуля для работы с решателем plasticStressedFoam на базе пакета OpenFOAM

• Д. И. Читалов  Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии Уральского отделения Российской академии наук, cdi9@yandex.ru

Аннотация: Проведено исследование, направленное на создание программного модуля для управления численными экспериментами посредством решателя plasticStressedFoam и его подключение к базовой версии предложенной автором графической оболочки. Работа направлена на оптимизацию процесса заполнения конфигурационных файлов расчетного случая средствами графического интерфейса и автоматизацию запуска решателя plasticStressedFoam, который отвечает за генерацию итоговой численной модели. Определена цель разработки и сформулирован перечень задач, необходимых для ее достижения. Описаны этапы разработки модуля, включая построение диаграмм его структуры и логики применения, выбор и обоснование стека технологий разработки, а также результаты исследования, его научная новизна и практическая значимость. Представлены результаты проверки работоспособности продукта на примере стандартной задачи, решаемой в OpenFOAM с помощью решателя plasticStressedFoam.

Ключевые слова: численное моделирование; механика сплошных сред; графический интерфейс пользователя; OpenFOAM; язык программирования Python; открытое программное обеспечение; решатель plasticStressedFoam; библиотека PyQt; СУБД SQLite

Теория S-символов: формализация знаний об S-задачах

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

Аннотация: Теория S-символов представляет собой расширенное обобщение теории S-моделирования и рассматривается как часть методологического обеспечения разработок систем искусственного интеллекта в S-среде (включая системы знаний, системы S-моделирования задач и конструирования программ и др.). S-среда, основанная на взаимосвязанных системах S-(символов, кодов, сигналов) служит инфраструктурным основанием реализации информационных технологий различного назначения. В статье представлена вторая часть (из четырех) описания теории. Приведены определения понятий, относящихся к S-задачным объектам (S-задача, S-граф и др.). Дано описание основ конструирования S-задачных объектов (включая построение разрешающих структур на S-задачных графах).

Ключевые слова: теория S-символов; S-задача; S-задачный граф; разрешающая структура; автоматизация программирования

Применение алгоритма CHAID 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 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 применению метода деревьев классификации на базе алгоритма CHAID для автоматического заполнения информационных лакун в наборе исторических фактов с целью определения потенциально перспективных направлений исследования. Приведено описание алгоритма и сделана оценка достоверности его результатов при высокой доле пропущенных значений в данных. Оценена доля пропусков в основных источниках множественных фактов и сделан вывод принципиальной применимости и эффективности алгоритма с учетом специфики технологии. Также показано, что алгоритм CHAID позволяет развить и дополнить существующие в технологии средства определения аномалий в конкретно-исторических данных.

Ключевые слова: конкретно-историческое исследование; распределенная технология; алгоритм CHAID; пропущенные данные; аномалии