| Об институте | Направления деятельности | Научно-исследовательские работы и проекты | Объекты интеллектуальной собственности | Научные журналы ИПИ РАН | Другие публикации | Семинары и конференции |
|
«Информатика и ее применения» (Том 14, Выпуск 2, 2020)О подходах к построению предельных режимов для некоторых моделей массового обслуживания
Аннотация: Рассматриваются нестационарные модели массового обслуживания, число требований в которых описывается конечными марковскими цепями с периодическими интенсивностями. Для многих классов таких моделей в предыдущих статьях разработаны методы получения верхних оценок скорости сходимости к предельному режиму, используя которые можно находить сами предельные характеристики системы, исследовать их устойчивость по отношению к малым возмущениям интенсивностей поступления и обслуживания требований, а также получать информацию о том, насколько в каждый момент времени текущие характеристики системы отличаются от предельных. В настоящей работе изучается другая ситуация, а именно: предполагается, что явные оценки скорости сходимости к предельному режиму получить не удается. Рассмотрены способы построения предельных режимов таких систем и методики получения информации о скорости сходимости к ним. В качестве примера рассмотрена простая модель нестационарной системы с достаточно медленной скоростью сходимости к предельному режиму. Ключевые слова: система массового обслуживания; конечные марковские цепи; периодические интен- сивности; предельные характеристики; скорость сходимости Численные схемы фильтрации марковских скачкообразных процессов по дискретизованным наблюдениям III: случай мультипликативных шумов
Аннотация: Статья завершает цикл исследований, начатых в работах "Численные схемы фильтрации марковских скачкообразных процессов по дискретизованным наблюдениям I: характеристики точности" и "Численные схемы фильтрации марковских скачкообразных процессов по дискретизованным наблюдениям II: случай аддитивных шумов". На основании представленных ранее теоретических результатов разработан алгоритм численной реализации задачи фильтрации состояний однородных марковских скачкообразных процессов (МСП) по косвенным непрерывным зашумленным наблюдениям, дискретизованным по времени. Класс систем наблюдения ограничен системами с мультипликативными винеров- скими шумами: аддитивная полезная составляющая в наблюдениях отсутствует, а интенсивность шумов является функцией оцениваемого состояния. Для вычисления интегралов, присутствующих в оценках, использовался составной вариант численной схемы "средних" прямоугольников порядка точности 3 для вычисления одномерных интегралов, а также формула среднего порядка 4 для интегрирования по треугольнику. В итоге были получены численные схемы порядка точности 1 и 2. Ключевые слова: марковский скачкообразный процесс; оптимальная фильтрация; мультипликативные шумы в наблюдениях; стохастическое дифференциальное уравнение; аналитическая и численная аппроксимация Управление выходом стохастической дифференциальной системы по квадратичному критерию. V. Случай неполной информации о состоянии
Аннотация: Рассматривается обобщение задачи оптимального управления для диффузионного процесса Ито и линейного управляемого выхода с квадратичным критерием качества на случай косвенных наблюдений за состоянием. Имеющееся решение задачи с полной информацией используется для синтеза управления по косвенным наблюдениям на основании принципа разделения. Возможность разделения задач управления и фильтрации состояния обосновывается свойствами используемого квадратичного критерия. Вместо решения возникающей вспомогательной задачи оптимальной фильтрации, описываемого общими уравнениями нелинейной фильтрации на основе обновляющих процессов, предлагается использовать оценку условно-оптимального фильтра (УОФ) В. С. Пугачева. Таким образом, субопти- мальное решение рассматриваемой задачи управления получается как результат традиционного подхода к синтезу управления в задаче с неполной информацией, состоящего в формальной замене в решении соответствующей задачи с полной информацией переменной состояния на ее оценку. Окончательно предлагается вариант численной реализации предложенного субоптимального управления на основе метода имитационного компьютерного моделирования, использующий общий пучок моделируемых траекторий как для расчета параметров УОФ, так и для вычисления параметров в исходной задаче управления. Ключевые слова: стохастическое дифференциальное уравнение; стохастическая дифференциальная система; оптимальное управление; стохастическая фильтрация; условно-оптимальная фильтрация; имитационное компьютерное моделирование Асимптотика оценки среднеквадратичного риска в задаче обращения преобразования Радона по проекциям, регистрируемым на случайной сетке
Аннотация: При реконструкции томографических изображений необходимо использовать методы регуляризации, так как задача обращения преобразования Радона, лежащего в основе математических моделей большинства томографических экспериментов, относится к некорректно поставленным. Методы регуляризации, основанные на аппарате вейвлет-анализа, приобрели популярность благодаря адаптации к локальным особенностям изображений и вычислительной эффективности. Анализ погрешностей в томографических изображениях представляет собой важную практическую задачу, поскольку дает возможность оценить качество как самих методов, так и используемого оборудования. Иногда нет возможности регистрировать проекционные данные на равномерной сетке отсчетов. Если точки отсчетов по каждой координате образуют вариационный ряд, построенный по выборке из равномерного распределения, то использование обычных процедур пороговой обработки оказывается адекватным. В данной работе проведен анализ оценки среднеквадратичного риска при обращении преобразования Радона и показано, что если функция изображения равномерно регулярна по Липшицу, то данная оценка является сильно состоятельной и асимптотически нормальной. Ключевые слова: пороговая обработка; преобразование Радона; случайная сетка; оценка среднеквадратичного риска Методы нахождения причин сбоев в информационных технологиях с помощью метаданных
Аннотация: Статья посвящена вопросам удаленного выявления и локализации сбоя в информационных системах. Определены информационные ресурсы для решения перечисленных выше задач и исследованы модели использования этих информационных ресурсов. В данной статье метаданные описываются естественными для моделей бизнес-процессов и информационных технологий (ИТ) ориентированными ациклическими графами (DAG - directed acyclic graph). Рассматриваемая задача состоит в следующем. При сбое или ошибке необходимо быстро выйти на содержащий причину сбоя блок, который уже не настолько дорог, чтобы его беречь, и он был бы заменяем. Если блок содержит очень дорогие компоненты, например сервер, то его замена может быть экономически недоступна организации. Если говорить о программных приложениях, то они могут быть легко реинсталлированы, и цена такой замены невелика. Следовательно, причину надо искать в направлении сверху вниз по уровням иерархической декомпозиции (ИД) DAG информационной технологии. Проведено исследование по анализу и выявлению сбойных данных в ИТ при условии правильности работы всех блоков информационной системы. Ключевые слова: модели информационных технологий; метаданные; ориентированные ациклические графы; причины сбоев и ошибок в информационных технологиях Совместная оценка предсказуемости данных и качества предикторов
Аннотация: Предлагается и анализируется новый подход к выбору предикторов, необходимых для предсказания будущих значений в последовательностях данных в конкретный временной период. Цель - недорогие реализуемые техники, обеспечивающие выбор приемлемого предиктора для текущего сеанса предсказания или же принятия решения о невозможности выполнить надежный прогноз, если обнаружится, что данный участок последовательности не обладает свойством предсказуемости. Для этого предсказуемость последовательности определяется как максимальная по множеству доступных предикторов условная вероятность правильного предсказания при данном наборе наблюденных значений. Выбор (отсеивание) предикторов выполняется как по величине оценки данной вероятности, так и по степени отличия конкретного предиктора от предиктора, оптимального для предсказаний следующего исхода последовательности испытаний Бернулли. Ключевые слова: предсказание случайных последовательностей; предикторы; анализ данных Аппроксимация распределений размеров частиц лунного реголита на основе метода статистической симуляции выборок
Аннотация: Рассмотрена задача моделирования распределения размеров пылевых частиц лунного реголита. В качестве теоретической модели использованы конечные смеси логнормальных законов. Они позволяют учесть стохастический характер интенсивностей процессов дробления/спекания при формировании ансамблей пылевых частиц в результате различных воздействий (бомбардировка метеоритами, излучение). Разработан метод статистической аппроксимации неизвестных распределений на основе симуляции выборок, который демонстрирует высокое согласие с реальными данными, содержащимися в каталоге NASA (все 317 проб, доставленные миссиями "Луна-24" и "Аполлон-11, 12, 14-17"). Ключевые слова: конечные логнормальные смеси; бутстреп; EM-алгоритм; статистические методы Введение отношения порядка на множестве параметров аппроксимирующих моделей
Аннотация: Исследуется проблема введения отношения порядка на множестве параметров сложных ап-проксимирующих моделей. В качестве параметрических моделей исследуются линейные и нейросетевые модели. Порядок на множестве параметров задается при помощи ковариационной матрицы градиентов функции ошибки по параметрам модели. Предлагается использовать заданный порядок для фиксации параметров модели во время решения оптимизационной задачи. Предполагается, что после небольшого числа итераций алгоритма оптимизации некоторые параметры модели можно зафиксировать без значимой потери качества модели. Это позволит существенно понизить размерность задачи оптимизации. В вычислительном эксперименте сравниваются модели, в которых параметры фиксируются в соответствии с предложенным порядком, с моделями, в которых параметры фиксируются произвольным образом. Ключевые слова: аппроксимация выборки; линейная модель; нейросеть; выбор модели; функция ошибки Стационарные характеристики системы M/G/2/infinity с одним частным случаем дисциплины инверсионного порядка обслуживания с обобщенным вероятностным приоритетом
Аннотация: Рассматривается система массового обслуживания (СМО) M/G/2/то с идентичными приборами. Предполагается, что в любой момент времени известна остаточная длина каждой заявки в системе. В системе реализован частный случай дисциплины инверсионного порядка обслуживания с обобщенным вероятностным приоритетом, заключающийся в следующем. В момент поступления новой заявки в систему все заявки на приборах приобретают новую случайную длину. При этом, если есть хотя бы один свободный прибор, новая заявка занимает его; иначе она становится на первое место в очереди. Длины заявок представляют собой независимые одинаково распределенные случайные величины с произвольным абсолютно непрерывным распределением. В предположении, что стационарный режим существует, найдены основные стационарные характеристики функционирования, включая совместное стационарное распределение общего числа заявок в системе и остаточных длин заявок на приборах. Ключевые слова: многолинейная система; инверсионный порядок обслуживания; вероятностный приоритет Оптимизация емкости основного накопителя в системе массового обслуживания типа G/M/1/K с дополнительным накопителем
Аннотация: Для системы массового обслуживания (СМО) типа G/M/l/K с дополнительным накопителем сформулирована задача оптимизации емкости основного накопителя при стоимостной целевой функции, учитывающей затраты системы, связанные с потерей заявок, хранением заявок в накопителях, техническим обслуживанием накопителей и прибора, простоем прибора. Заявка, поступившая в систему, принимается в основной накопитель, если есть свободное место, иначе согласно заданному вероятностному распределению либо покидает систему (теряется), либо поступает в дополнительный накопитель, если там есть свободное место. Если оба накопителя переполнены, заявка покидает систему (теряется). Если в основном накопителе освобождается место, то одна из заявок из очереди в дополнительном накопителе (если он не пуст) сразу поступает в очередь в основной накопитель. Доказана унимодальность целевой функции и предложена процедура гарантированного поиска оптимальной емкости основного накопителя Ключевые слова: система массового обслуживания; оптимизация; накопитель; емкость накопителя Статистические свойства двоичных неавтономных регистров сдвига с внутренним суммированием
Аннотация: Проводится сравнение статистических и алгебраических свойств двоичных неавтономных регистров сдвига и регистров сдвига с внутренним суммированием, при шаге которых вектор состояния суммируется со своим сдвигом на один шаг. Доказан изоморфизм графов переходов этих автоматов. Показано, что при бернуллиевском случайном входе стационарное распределение на состояниях регистра с внутренним суммированием равномерное. Получен вид вероятностной функции этих регистров. Показано, что при определенных ограничениях на функцию выходов регистры с внутренним суммированием не чезарово-наследственные. Предъявлены входные последовательности, которые обладают свойством устойчивости относительных частот произвольных мультиграмм, в то время как выходные последовательности таким свойством не обладают. Ключевые слова: автомат со случайным входом; регистр сдвига; граф де Брейна; вероятностная функция Последовательный анализ серий данных на основе многомерных референсных регионов
Аннотация: Рассматриваются последовательные процедуры анализа серий данных. Развивается подход, при котором набор многомерных характеристик некоторого объекта, изменяющийся во времени, представляется как единый вектор наблюденных значений. За счет увеличения размерности данных удается получить единую картину описания объектов, учесть объективно существующую зависимость отдельных наблюдений, смоделировать изменения во времени. В основу решения задач классификации положено использование многомерных референсных областей. Предлагаются три варианта процедур обработки данных, исследуются их свойства, вырабатываются рекомендации по их применению на практике. Для демонстрации возможностей этих процедур рассматривается задача ранней диагностики рака с использованием биомаркера PSA (prostate-specific antigen - простат-специфический антиген). Указаны особенности применения последовательных методов анализа серий данных, сформированы рекомендации по их эффективному использованию, выявлены преимущества консолидирующего подхода в анализе данных. Ключевые слова: серии данных; консолидирующий подход; последовательные процедуры; анализ PSA Многофакторные модели полносвязной линейной регрессии без ограничений на соотношения дисперсий ошибок переменных
Аннотация: Статья посвящена проблеме построения регрессионных моделей с ошибками в объясняющих переменных. В настоящее время такие модели широкого практического применения почти не нахо-дят, потому что они не пригодны для прогнозирования и интерпретации, их сложно оценивать, и при этом неизвестны дисперсии ошибок переменных. Для устранения перечисленных недостатков ранее автором были разработаны и исследованы двухфакторные модели полносвязной линейной регрессии. Такие модели легко оцениваются, их можно использовать для прогнозирования, и они лишены эффекта мультиколлинеарности. В данной работе впервые рассмотрены многофакторные модели полносвязной линейной регрессии. Доказано, что в случае снятия ограничений с соотношения дисперсий ошибок переменных существуют единственные оценки полносвязной регрессии, при которых аппроксимаци- онные качества ее вторичного уравнения и классической модели множественной линейной регрессии, оцененной с помощью метода наименьших квадратов, совпадают. Ключевые слова: EIV-модель; полносвязная регрессия; регрессия Деминга; метод наименьших квадратов Решение задачи безусловного экстремума для дробно-линейного интегрального функционала, зависящего от параметра
Аннотация: Работа посвящена исследованию задачи безусловного экстремума дробно-линейного интегрального функционала, заданного на множестве вероятностных распределений. В отличие от результатов, полученных ранее, в рассматриваемой задаче подынтегральные функции интегральных выражений, находящихся в числителе и знаменателе, зависят от некоторого векторного вещественного параметра оптимизации. Таким образом, задача оптимизации исследуется на декартовом произведении множества вероятностных распределений и множества допустимых значений векторного вещественного параметра. Доказаны три утверждения об экстремуме дробно-линейного интегрального функционала. Установлено, что во всех вариантах решение исходной задачи полностью определяется экстремальными свойствами основной функции дробно-линейного интегрального функционала, которая представляет собой отношение подынтегральных функций числителя и знаменателя. Описаны возможные применения полученных результатов в задачах оптимального управления стохастическими системами. Ключевые слова: дробно-линейный интегральный функционал; задача безусловного экстремума дробнолинейного интегрального функционала; основная функция; задачи оптимального управления марковскими и полумарковскими случайными процессами Интеграционная платформа для многомасштабного моделирования нейроморфных систем
Аннотация: Актуальные сегодня многоуровневые элементы резистивной памяти позволяют увеличить плотность интеграции энергонезависимой памяти, а также спроектировать и создать системы с механизмом параллельных вычислений. В основе таких устройств лежат мемристорные элементы, необходимые для разработки основ аналоговых нейроморфных сетей, которые используются для решения задач интеллектуального анализа данных. Однако использование мемристоров в составе нейроморфных устройств сталкивается с рядом проблем, таких как разброс значений параметров переключения (напряжение, окно памяти) от ячейки к ячейке, асимметричность и нелинейные эффекты и др. Такие проблемы диктуют необходимость создания оригинальных имитационных моделей и новых программных инструментов, которые позволят оценить влияние возмущающих факторов на предсказательную точность и процесс обучения сети. В данной работе для решения задачи многомасштабного моделирования нейроморфных систем применяется оригинальная информационная технология построения многомасштабных моделей.
Ключевые слова: многомасштабное моделирование; многоуровневые элементы памяти; нейроморфные сети; предсказательное моделирование; мемристор; интеграционная платформа; программный комплекс Выбор моделей оптимальной сложности методами Монте-Карло (на примере моделей производственных функций регионов Российской Федерации)
Аннотация: Описан подход к сравнению альтернативных вариантов линейных регрессионных моделей на временных рядах и к определению целесообразности их усложнения (посредством добавления новых переменных) с использованием нескольких вариантов методов Монте-Карло. Предложенные методы исследования с помощью генерации псевдовыборок позволяют учесть как эффекты, связанные с возможными отличиями распределений в эмпирических данных от распределения Гаусса, так и эффекты, связанные с возможной нестационарностью исследуемых временных рядов. Для этого применяется генерирование псевдовыборок - временных рядов, являющихся гауссовым белым шумом или случайным блужданием, а также перестановочный тест и метод бутстрепа. Достоверность получаемых результатов оценивается при помощи процедур ресэмплинга. Применимость рассматриваемых методов демонстрируется на примере моделей инвестиционных производственных функций регионов Российской Федерации, рассчитываемых на основе данных Федеральной службы государственной статистики. Ключевые слова: методы Монте-Карло; перестановочные тесты; ложная регрессия; производственные функции; селекция моделей; мезоуровень экономики Редуцирование спектра моделей перевода в надкорпусных базах данных
Аннотация: Описывается подход к редуцированию спектра моделей перевода, которые регистрируются и хранятся в надкорпусных базах данных (НБД). Этот подход ориентирован на применение в професси-ональном ("человеческом") и машинном переводе. В настоящее время информационные ресурсы НБД обеспечивают решение широкого круга задач, представляющих интерес для информатики, компьютерной лингвистики и языкознания. В данной статье акцент ставится на возможностях использования НБД в интересах переводной деятельности - для редуцирования спектра моделей перевода. Как правило, в каждом конкретном случае переводчик оказывается в ситуации многовариантного выбора: ввиду синонимического потенциала, которым обладают естественные языки, вместо единственно возможного решения при переводе имеется некоторое множество относительно взаимозаменяемых по смыслу эквивалентов, т. е. "веер альтернатив". Выбирая один вариант из целого ряда потенциально возможных, переводчик, чтобы максимально сузить диапазон поиска, руководствуется некоторыми релевантными характеристиками переводимого текста. Цель статьи - описать подход к применению НБД, позволяющий сузить диапазон поиска релевантной модели перевода. Ключевые слова: параллельные тексты; перевод; модели перевода; надкорпусная база данных; многовариантный выбор
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |