| 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 4, 2025)Фильтрация специальных марковских скачкообразных процессов по наблюдениям с мультипликативными шумами
Аннотация: Работа посвящена решению задачи оптимальной фильтрации состояний специальных марковских скачкообразных процессов (СМСП). Оцениваемое скрытое состояние включает в себя две блочные компоненты. Первая представляет собой марковский скачкообразный процесс (МСП) с конечным множеством состояний. Вторая изменяется синхронно с первой и при фиксированной первой компоненте образует последовательность независимых векторов. Наблюдения представляют собой диффузионный процесс, снос и диффузия которого зависят от скрытого состояния. Задача заключается в построении условного распределения состояния относительно имеющихся наблюдений. Предложено преобразование, трансформирующее исходные наблюдения в совокупность диффузионного процесса с единичной диффузией и функции от оцениваемого состояния, наблюдаемой без шумов. Сконструирована мера, относительно которой условное распределение абсолютно непрерывно. Решение задачи фильтрации представлено в виде совокупности рекуррентно связанных стохастических интегро-дифференциальных уравнений - вариантов уравнения Кушнера-Стратоновича - и интегральных соотношений. Ключевые слова: специальный марковский скачкообразный процесс; наблюдения с мультипликативными шумами; плотность условного распределения; уравнение Кушнера-Стратоновича Практическое исследование вопроса нестабильности расширенного фильтра Калмана
Аннотация: Изучены варианты нестабильной работы расширенного фильтра Калмана (РФК). Комплекс экспериментов выполнен с типовой моделью стохастической системы наблюдения. Моделировалось движение автономного объекта с постоянной средней скоростью в условиях неконтролируемых возмущений скорости, формирующих хаотическую траекторию с регулярным целевым направлением. Наблюдения двух независимых комплексов состоят из измерений углов направления (азимута и угла возвышения) и дальности. Оценивание положения объекта выполняется базовым РФК и его модификацией по методу линейных псевдонаблюдений. Базовый РФК оказывается нестабильным в исходной модели. Расширенный фильтр Калмана по методу псевдонаблюдений обеспечивает стабильную оценку положения с высокой точностью. Цель экспериментов состоит в том, чтобы показать, какие изменения в модели системы наблюдения приводят к нестабильной работе этой модификации РФК. Для этого предложены, просчитаны и проанализированы четыре сценария: (1) неточное детектирование начального положения; (2) невозможность заранее идентифицировать параметры скорости; (3) движение со скачкообразным изменением параметров скорости с сохранением направления на цель; (4) неточное задание статистических характеристик (ковариации) ошибок измерений. В каждом из сценариев РФК оказывается нестабильным, формируя оценку положения объекта неприемлемой точности. При этом характер нестабильности и поведение оценок РФК различны, что продемонстрировано числовыми и графическими результатами расчетов. Ключевые слова: стохастическая фильтрация; дискретная стохастическая система наблюдения; расширенный фильтр Калмана (РФК); РФК по методу линейных псевдонаблюдений Анализ задержек в сетях интегрированного доступа и транзита для сценария развертывания с линейной топологией
Аннотация: Технология интегрированного доступа и транспорта (Integrated Access and Backhaul, IAB), стандартизованная консорциумом 3GPP, позволяет значительно удешевлять развертывание сетей 5G. В работе исследуется задержка передачи в IAB-сетях, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, в условиях плотной городской застройки. Предложенная в работе модель системы позволяет проводить анализ буферизации на промежуточных узлах-ретрансляторах с использованием теории массового обслуживания и включает параметризацию радиоканала с помощью методов стохастической геометрии. Проведенный численный эксперимент показал, что производительность системы с точки зрения задержки пакетов и коэффициента использования ресурсов определяется в основном условиями дорожного трафика, а не площадью зоны покрытия. Ключевые слова: 5G New Radio; пропускная способность; сеть интегрированного доступа и транзита Об одной эвристической диспетчеризации для двухфазных систем массового обслуживания по запаздывающей информации об их состоянии
Аннотация: Заявки поступают по рекуррентному потоку в двухфазную систему массового обслуживания (СМО). Первая фаза характеризует индивидуальную задержку заявки, а вторая - непосредственное обслуживание на одном из N одинаковых параллельных серверов с очередью неограниченной емкости. В момент поступления заявки диспетчер должен принять решение, какой из серверов будет ее обслуживать. Диспетчер располагает определенной априорной статической информацией о системе и о входящем потоке, однако динамическая информация об очередях на серверах поступает к нему с задержкой. Предложена эвристическая процедура выбора серверов, которая использует запаздывающую информацию, а также предысторию собственных решений диспетчера. Алгоритм основан на комбинации двух приемов, часто используемых в задачах диспетчеризации: резервирования серверов за заявками определенной длины и предпочтительного выбора серверов с наименьшей очередью. Предложенная диспетчеризация может быть легко реализована на практике без реконструкции существующего аппаратного обеспечения. Приведены численные результаты сравнения новой стратегии с наиболее распространенными на практике алгоритмами. Ключевые слова: системы с параллельным обслуживанием; диспетчеризация; управление нагрузкой; запаздывающая информация; резервирование Правильные представительные элементарные классификаторы над произведением частичных порядков
Аннотация: Рассматриваются вопросы создания алгоритмического обеспечения для одной из центральных задач машинного обучения - задачи классификации по прецедентам. Разработаны и исследованы оригинальные процедуры логического анализа и классификации целочисленных данных, представимых в виде совокупности элементов декартова произведения конечных частично упорядоченных множеств (произведения частичных порядков). На этапе обучения предлагаемых процедур осуществляется поиск так называемых правильных представительных элементарных классификаторов (ЭК) - специальных фрагментов признаковых описаний прецедентов, позволяющих различать объекты из разных классов. Построен асимптотически оптимальный алгоритм перечисления искомых ЭК над произведением антицепей и приведены результаты его тестирования на реальных задачах. Дано теоретическое и экспериментальное обоснование эффективности новых распознающих процедур в случае задания линейных порядков на множествах значений признаков. Теоретические выводы основаны на изучении метрических (количественных) свойств множества правильных представительных ЭК. Ключевые слова: классификация по прецедентам; корректный логический классификатор; правильный представительный элементарный классификатор; частичный порядок; декартово произведение частичных порядков; метрические (количественные) свойства множества элементарных классификаторов Восстановление цветных изображений методом решеточных уравнений Больцмана для анизотропной нелинейной диффузии
Аннотация: Предлагается способ восстановления поврежденных областей цветных трехканальных изображений (задача инпейнтинга) на основе уравнения нелинейной анизотропной диффузии. В качестве численного алгоритма решения используется решеточное уравнение Больцмана (РУБ) с пятью дискретными скоростями и несколькими временами релаксации. Направление и интенсивность сглаживания определяются при помощи структурной матрицы. На основе технологии MPI (Message Passing Interface) разработана параллельная программная реализация алгоритма с разбиением изображения на подобласти в декартовой топологии. Рассмотрено приложение нового метода для изображений с дефектами различной формы и площади. Продемонстрирована корректность восстановления структуры и цветовой информации в поврежденных областях. На тестовой выборке из 10 000 изображений оценена точность метода. Проведено сравнение времени работы последовательной и параллельной версии алгоритма. Ключевые слова: восстановление изображений; инпейнтинг; решеточные уравнения Больцмана; анизотропная диффузия Оптимизация по квантильному критерию позиционной стратегии тестируемого в динамической модели прохождения ограниченного по времени теста
Аннотация: Рассматривается задача построения оптимальной программной и позиционной стратегии в динамической модели прохождения ограниченного по времени теста. Тестируемый последовательно решает задания теста, набирая за каждое задание определенное число баллов в случае правильного решения. Правильность решения тестируемым каждого задания моделируется случайной величиной с распределением Бернулли. Случайным считается также время, затраченное на решение каждого задания. В качестве позиционной стратегии выступает функция от числа баллов, набранных после решения очередного задания, и суммарного времени, затраченного на решения предыдущих заданий теста. Функция принимает значение единица, если тестируемый решает очередное задание, и ноль, если пропускает. В качестве критерия выступает число набранных за тест баллов, превышение которого при одновременном выполнении ограничения на время выполнения теста гарантируется с выбранным заранее уровнем доверительной вероятности, выступающим параметром задачи. Для решения рассматриваемых задач используется свойство эквивалентности между задачей с квантильным критерием и задачей максимизации соответствующей функции вероятности, после чего используется модификация предложенного ранее авторами алгоритма решения аналогичной задачи с вероятностным критерием качества. Ключевые слова: ограниченный по времени тест; динамическая модель; позиционная стратегия; квантильный критерий Косвенные признаки в задачах классификации данных большой размерности с помощью причинно-следственных связей
Аннотация: Использование причинно-следственных связей для классификации небольших наборов данных большой размерности может порождать конфликты, связанные с тем, что значительная часть данных не играет существенной роли в задаче классификации и может рассматриваться как случайные данные. В таком случае случайные данные могут порождать информативные с точки зрения причинноследственных связей фрагменты информации, мешающие правильной классификации или порождающие ошибки классификации. Для нейтрализации таких ошибок необходима дополнительная информация. Такую дополнительную информацию в данной работе удалось найти также с помощью причинноследственных связей. В работе определены косвенные признаки, которые можно использовать для устранения конфликтов и уточнения правильности классификации. На примере задачи классификации по трем информативным классам показано, как получать и как использовать косвенные признаки для разрешения конфликтных ситуаций в процессе классификации и предотвращения ошибок. Ключевые слова: классификация; причинно-следственные связи; косвенные признаки правильной классификации
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |