| 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 19, Выпуск 3, 2025)Методы условно-оптимальной фильтрации по байесову критерию для наблюдаемых неявных стохастических систем
Аннотация: Разработаны методы синтеза условно-оптимальных фильтров (УОФ) по байесову критерию (БК) для обработки информации во взаимосвязанных наблюдаемых непрерывных и дискретных неявных негауссовских стохастических системах (СтС), приводимых к явным. Дан краткий обзор работ по условно-оптимальной фильтрации по среднеквадратичному, энергетическому и сложному статистическому критериям для явных и неявных, непрерывных и дискретных нелинейных СтС. Представлены методы приведения неявных СтС для гладких и разрывных неявных функций. Разработаны точные методы синтеза БК УОФ для приведенных дифференциальных и разностных уравнений. Особое внимание уделено нормальным БК УОФ для аддитивных и параметрических возмущений. Рассмотрены вопросы эквивалентности гауссовских и негауссовских возмущений при синтезе БК УОФ. Сформулированы направления дальнейших обобщений и применений. Ключевые слова: байесов критерий (БК); неявная стохастическая система; нормальный БК-условно-оп- тимальный фильтр (НБКУОФ); стохастическая система (СтС); условно-оптимальный фильтр (УОФ) Стабилизация траектории линейной системы со скачкообразным дрейфом при целочисленных ограничениях на управление
Аннотация: Рассматривается целочисленный вариант задачи стабилизации линейной стохастической дифференциальной системы, дрейфующей в скачкообразно изменяющемся направлении, формируемом цепью Маркова. Цель управления формализуется квадратичным функционалом качества. В зависимости от условий возможны варианты с полной информацией (состояние цепи известно) и косвенными наблюдениями (состояние системы служит косвенным наблюдением за неизвестным состоянием цепи). Особенность постановки заключается в целочисленных ограничениях на допустимые значения управления. В отличие от решенной ранее задачи без ограничений, для "целочисленной" постановки условия существования решения не выполняются, поэтому исследуется е-оптимальное решение. Найти е-опти- мальное управление можно в результате дискретизации оптимального решения в задаче без ограничений и применения смешанно-целочисленного нелинейного программирования. Однако стохастический характер задачи и большое число вариантов переключений не позволяют гарантировать вычислительную реализуемость решения методом динамического программирования. Для практической реализации использован метод релаксации: рассчитывается эвристическая аппроксимация как результат целочисленного преобразования е-оптимального управления в задаче без ограничений. Предложены три варианта таких преобразований. Проведен численный эксперимент на той же прикладной модели, что использовалась в предыдущих работах по управлению без ограничений (динамика положения простого механического привода). Результаты расчетов прежде всего подтверждают применимость предлагаемых решений с точки зрения целевой задачи стабилизации, а также позволяют сравнить характер стратегий релаксации. Ключевые слова: стабилизация линейной системы; квадратичный функционал качества; динамическое программирование; управление с обратной связью; фильтр Вонэма; смешанно-целочисленное нелинейное программирование; метод релаксации; механический привод Оценка риска метода блочной пороговой обработки при решении обратных статистических задач с данными, заданными на случайной сетке
Аннотация: Методы вейвлет-анализа широко используются при решении обратных статистических задач для обращения линейных однородных операторов. Преимущество этих методов заключается в вычислительной эффективности и возможности адаптации как к виду оператора, так и к локальным особенностям оцениваемой функции. Для подавления шума в наблюдаемых данных применяется пороговая обработка коэффициентов разложения наблюдаемой функции по вейвлет-базису. Одним из наиболее эффективных оказался метод блочной пороговой обработки, в котором коэффициенты разложения обрабатываются группами, что позволяет учитывать информацию о соседних коэффициентах. Иногда природа данных такова, что регистрация наблюдений проводится в случайные моменты времени. Если точки отсчетов образуют вариационный ряд, построенный по выборке из равномерного распределения на отрезке регистрации данных, то использование процедур пороговой обработки оказывается адекватным и не ухудшает качество получаемых оценок. Проведен анализ оценки среднеквадратичного риска метода блочной пороговой обработки и показано, что при определенных условиях данная оценка сильно состоятельна и асимптотически нормальна. Ключевые слова: линейный однородный оператор; вейвлеты; блочная пороговая обработка; несмещенная оценка риска; случайные отсчеты Оптимизация скоростного режима грузового поезда по критерию среднего ущерба от аварий
Аннотация: Исследована задача определения скоростного режима поезда, минимизирующего ожидаемый ущерб, понесенный от аварий железнодорожного транспорта. Ущерб складывается из собственных потерь состава и возможных сопутствующих потерь составов на соседних путях. Функции вероятностей аварий различного типа параметризованы характеристиками топологии маршрута и показателями профиля - уклонами и кривизной пути. Вероятности также зависят от управления - скорости состава. От нее же зависят и функции ущерба - средние финансовые потери при повреждении одного вагона. Скоростной режим определяется решением задачи математического программирования с ограничениями. Он представляет собой функцию от расстояния до начала маршрута, сохраняющую постоянное значение на отрезках пути с постоянным профилем. Функция также удовлетворяет мгновенным геометрическим и интегральному временному ограничениям. Кусочно-постоянная скорость - идеализация, поэтому в работе дан алгоритм ее преобразования к физически реализуемому движению с равноускоренными переходами. В численном примере проанализировано влияние вида функций ущерба и временных ограничений на выбор оптимального скоростного режима. Ключевые слова: кусочно-постоянное управление; скоростной режим; средний ущерб; нелинейная оптимизация Модель развития многопользовательской системы связи при наращивании пропускной способности сети
Аннотация: Исследуются показатели функциональных возможностей многопользовательской системы связи при наращивании пропускной способности сети. В рамках вычислительного эксперимента анализируется влияние увеличения пропускной способности ребер вдоль маршрутов передачи максимальных потоков. Для каждой пары узлов-корреспондентов независимо определяется величина предельно допустимого межузлового потока при монопольном режиме управления. Полученные максимальные значения используются для построения и сравнения векторов равных межузловых потоков всех видов, которые могут одновременно передаваться в сети. Вводится понятие вектор-отклика системы на наращивание пропускной способности ребер вдоль маршрута передачи. Для каждого варианта проекта реконструкции и каждой пары узлов-корреспондентов вычисляется отношение пропускной способности к приросту максимального потока, найденные значения переупорядочиваются по максиминному правилу. На основании вектор-откликов формируется набор гарантированных оценок предельно возможных изменений эксплуатационных параметров. Анализируются результаты вычислительных экспериментов для сетей с различными структурными особенностями Ключевые слова: потоковая модель сети связи; гарантированные оценки при наращивании пропускной способности; маршруты передачи максимального потока Разработка модели для расчета производительности планирования передач в сетях 5G NR с учетом сигнального трафика
Аннотация: Цель исследования - разработка математической модели для анализа компромисса между ресурсами физического канала управления нисходящего канала связи (PDCCH - Physical Downlink Control Channel) и канала передачи данных (PDSCH - Physical Data Shared Channel) в 5G NR (New Radio, "Новое радио") при увеличении числа абонентов. Разработаны модели стратегий назначения первичных блоков ресурсов (PRB - Primary Resource Block). Затем построена ресурсная модель массового обслуживания, учитывающая потребности абонентов в обоих каналах. Численные результаты показывают, что при непоследовательном назначении PRB узким местом становится размер PDCCH, а при последовательном - недостаток ресурсов PDSCH приводит к упущенным возможностям планирования. Непоследовательное назначение ресурсов потенциально позволяет увеличить коэффициент использования PDSCH, но требует тщательной настройки соотношения ресурсов PDCCH и PDSCH. Предложенная модель позволяет определять объем ресурсов, выделяемых для PDCCH/PDSCH, в зависимости от потребностей пользователей, минимизируя упущенные возможности планирования и максимизируя использование ресурсов. Проведенное численное исследование показало, что последовательное назначение ресурсов в PDSCH приводит к значительному ухудшению производительности системы. При этом эффективное использование метода непоследовательного назначения ресурсов требует динамического изменения объема ресурсов, назначаемых каналу PDCCH. Ключевые слова: 5G; миллиметровый диапазон частот; планирование ресурсов; ресурсная система массового обслуживания Многовариантное резервирование с учетом логико-топологических особенностей транзисторных схем
Аннотация: Рассматривается пассивная отказо- и сбоеустойчивость цифровых элементов и устройств с использованием многовариантной избыточности с учетом топологических особенностей резервирования транзисторов. Строится модель, включающая мажоритарное резервирование каналов с резервированием самих мажоритаров, допускающих "развал" каналов при диагностировании, глубокое резервирование с избыточностью на уровне слоев отдельных каналов со специальными мажоритарами, обеспечивающими конфигурирование слоев в каналы. Известные методы комбинируются в соотношении, оптимизирующем заданную целевую функцию с требуемыми ограничениями. Кроме того, применяется резервирование на уровне отдельных транзисторов с разной степенью парирования отказов. Исследуются топологические особенности такого резервирования путем построения различных вариантов схем на основе дизъюнктивной нормальной формы (ДНФ), конъюнктивной нормальной формы (КНФ) и промежуточных форм. Устанавливается мощность множества таких вариантов. Предлагается метод поиска топологически лучшего варианта при большой размерности устройства. Путем топологического моделирования устанавливается предпочтительный вариант резервирования по показателю произведения потребляемой мощности на задержку переключения. Приводятся примеры параметров созданных топологий. Ключевые слова: отказо- и сбоеустойчивость; резервирование; мажоритарный элемент; топологическое моделирование Классификация малых наборов данных большой размерности
Аннотация: Рассматривается задача классификации данных очень большой размерности, при этом используется только ограниченный набор обучающих образцов таких данных. В этих условиях проверяется возможность использования причинно-следственных связей в решении классификационных задач указанного типа. Решение задач основано на существовании причинно-следственных связей неизвестных причин с наблюдаемыми частично детерминированными следствиями этих причин в поступающих новых данных. Использовано обучение на малых наборах данных. Задачи решаются в условиях, когда размер данных и число возможных свойств данных стремятся к бесконечности. Найдены асимптотические условия однозначной классификации новых данных. В частном случае исследована задача классификации при наличии случайных искажений детерминированных следствий в данных. Сформулированы условия возможности обучения без учителя. Работа показывает принципиальные возможности применения причинно-следственных связей в задачах медицинской диагностики, выявления мошеннических схем в финансовой сфере и оценки ситуационной осведомленности в кибербезопасности. Ключевые слова: классификация данных большой размерности; искусственный интеллект; причинноследственные связи Автоматизация разметки имплицитных логико-семантических отношений: возможности и ограничения
Аннотация: Описаны основные проблемы, возникающие в ходе автоматизации разметки имплицитных логико-семантических отношений (ЛСО), проанализированы причины этих проблем, а также предложены подходы к их решению. Последовательно рассмотрены основные этапы этого процесса: (1) поиск примеров с имплицитными ЛСО; (2) выявление границ аргументов отношения; (3) выбор признаков размечаемых фрагментов. Проанализированы результаты применения метода поиска с исключением в параллельных текстах и отмечены ограничения этого метода. Рассмотрены два фактора, затрудняющих автоматизацию разметки аргументов ЛСО: длина аргументов может сильно варьироваться и аргумент не обязательно включает последовательность соседних токенов, а может прерываться. Детально проанализированы пути автоматизации выбора признаков размечаемых фрагментов. Продемонстрировано, что даже обработка формальных признаков может требовать привлечения экспертов. Что же касается семантических признаков, то среди них есть как признаки, обработка которых может быть частично автоматизирована, так и те, которые на данном этапе могут размечаться только вручную. Выводы иллюстрируются примерами из корпуса. Ключевые слова: лингвистическое аннотирование; дискурсивные отношения; логико-семантические отношения; имплицитность; параллельные тексты Иерархия Акоффа и задачи извлечения знания из текстов
Аннотация: Цель статьи состоит в описании информационных моделей процессов извлечения из текстов лингвистического знания об исследуемых языковых единицах на основе иерархии Акоффа, которая была предложена им в 1989 г. Компоненты иерархии, которые рассматриваются в данной статье, - это данные, информация и знание. Основной результат Акоффа состоит в разграничении смыслового содержания слов, которые обозначают компоненты иерархии, и довольно общей формулировке задачи описания трансформаций компонентов. Описание Акоффом этой задачи порождает дискуссии уже не одно десятилетие. При этом задача описания трансформаций компонентов до сих пор остается нерешенной. Не претендуя на решение этой задачи в общем виде, в статье предлагается подойти к решению ее частных случаев для предметной области извлечения знания из текстов на основе детализации смыслового содержания слов "данные", "информация" и "знание". На основе предлагаемого подхода описаны две модели извлечения знания из текстов, каждая из которых специфицирует перечень трансформаций детализированных компонентов иерархии Акоффа. Первая модель стала основой для проектирования технологий без учета неудачных исходов извлечения знания из текстов, а вторая модель - для проектирования технологий с их учетом. Проведенные эксперименты показали, что спроектированные технологии, использующие надкорпусные базы данных, обеспечивают извлечение из текстов уже известного и нового лингвистического знания, а также формирование новых классификаций. Ключевые слова: иерархия Акоффа; данные; информация; знание; извлечение знания; классификация
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |