Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2017, №1 (40)

Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/28223

Browse

Now showing 1 - 19 of 19

Структура експертної системи інтелектуального регулювання мікроклімату житлових приміщень
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Купін, А. І.; Музика, І. О.; Кузнєцов, Д. І.; Kupin, A. I.; Muzyka, I. O.; Kuznetsov, D. I.
UK: Актуальність. Постійно зростаюча тенденція до подорожчання енергоресурсів призводить до необхідності зниження енергоспоживання, тобто до економії енергоресурсів. З точки зору житлових приміщень, впровадження систем мікроклімату необхідне для організації комфортних умов перебування суб’єктів і економного використання енергоресурсів. Мета. Метою роботи є вирішення актуальної задачі енергоефективного регулювання мікроклімату приміщень на основі використання інформаційної інтелектуальної системи яка враховує побажання суб’єктів які там знаходяться, що у свою чергу, дозволяє забезпечити ефективне керування опалювальними приладами за рахунок зменшення або збільшення температури оточуючого середовища. Метод. Вирішення поставленої задачі запропоновано шляхом використання структури експертної системи, як однієї із складових системи інтелектуального регулювання мікроклімату приміщень, на основі використання нейро-нечіткої підсистеми логічного виводу. Дана підсистема дозволяє автоматично формувати керуючу інформацію для регулювання мікроклімату приміщень в залежності від побажань суб’єктів, узагальнюючи інформацію про час і місце їх перебування у різні періоди часу. У якості підсистеми логічного-виводу запропоновано п’ятишарову нейро-нечітку систему прямого розповсюдження помилки, яка реалізує систему нечіткого виводу типу Сугено нульового порядку. Також запропоновано схему роботи інтелектуальної системи регулювання мікроклімату приміщень та підхід щодо реалізації процесу ідентифікації суб’єктів у приміщенні. Результати експериментальних досліджень підтвердили ефективність використання запропонованої структури експертної системи в системах типу «Інтелектуальний дім». Також було встановлено значення параметрів які впливають на якість та продуктивність роботи запропонованої системи. У якості енергоресурсу було обрано природний газ та середньостатистичні діапазони температур житлових приміщень. Висновки. Особливістю запропонованої системи є універсальність використання будь-яких кліматичних пристроїв, а також можливість автоматичного налаштування мікроклімату приміщення з урахуванням побажань суб’єктів. Також, головною особливістю запропонованого методу налаштування мікроклімату є визначення та запам’ятовування поведінки суб’єктів приміщення, що у поєднанні із апаратом нейронних мереж надає змогу до прогнозування встановлення відповідних значень мікроклімату приміщення, і, як результат, до економії енергоресурсів. EN: Context. The ever-growing tendency to rise in price of energy makes it necessary to reduce power consumption, that is, to save energy. In terms of accommodation, the introduction of microclimate necessary for the organization of comfortable conditions for the subjects and economical use of energy. Objective. The purpose of work is to solve the actual problem of energy-efficient indoor climate control based on the use of information intellectual system which takes into account the wishes of the subjects are there, which in turn, helps to ensure effective management of heating devices by reducing or increasing the ambient temperature. Method. The solution of the problem suggested by the use of expert system structure as a component of the intelligent control system of indoor climate through the use of neuro-fuzzy inference subsystem. This subsystem allows you to automatically generate control information for indoor climate control, depending on the wishes of the subjects, summarizing information on the time and place of their stay in different periods of time. As a logical subsystem suggested a five-layer neuro-fuzzy feedforward error system, which implements the fuzzy inference Sugeno zero order. Scheme of intelligent indoor climate control system is also proposed and the approach to the implementation of the process of identifying the subjects in the room. Results. The experimental results confirmed the efficiency of the proposed expert system structure in systems «Smart House». It was also set parameters affecting the quality and performance of the proposed system. As an energy source, natural gas has been elected, and the average temperature ranges premises. Conclusions. A feature of the proposed system is the versatility of the use of any air conditioning, as well as to automatically adjust the room climate to meet the wishes of subjects. Also, the main feature of the proposed method is to determine the microclimate settings and memory behavior of the subjects of the room combined with neural networks makes it possible to predict and detect relevant indoor climate values, and as a result, to save energy.
Подавление «эффекта хлыста» в цепях поставок с помощью децентрализованного управления запасами на основе метода инвариантных эллипсоидов
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Дорофеев, Ю. И.; Любчик, Л. М.; Дорофєєв, Ю. І.; Любчик, Л. М.; Dorofieiev, Yu. I.; Lyubchyk, L. M.
RU: Актуальность. Решена актуальная задача синтеза децентрализованного управления запасами материальных ресурсов в цепях поставок в условиях неопределенности внешнего спроса и наличия эксплуатационных ограничений. Цель работы. Развитие метода оптимальной стабилизации локальных узлов цепей поставок с помощью линейной динамической обратной связи по отклонению между наличными и страховыми уровнями запасов ресурсов в узлах цепи, обеспечивающего подавление «эффекта хлыста», а также развитие метода анализа устойчивости децентрализованной системы управления запасами в цепях поставок. Метод. Предложен подход на основе метода инвариантных эллипсоидов, который обеспечивает полное и своевременное удовлетворение неизвестного, но ограниченного внешнего спроса на ресурсы, стабилизацию замкнутых локальных подсистем при выполнении заданных ограничений на значения локальных состояний и управляющих воздействий, а также подавление «эффекта хлыста» в цепях поставок. С помощью метода векторных функций Ляпунова и метода сравнения установлены условия устойчивости децентрализованной системы управления запасами в цепях поставок. Результаты. Задача синтеза управления с помощью техники линейных матричных неравенств сведена к последовательности задач полуопределенного программирования, которые решаются численно в реальном времени. Выводы. Получил дальнейшее развитие метод субоптимального структурного и параметрического синтеза децентрализованного ограниченного управления запасами в цепях поставок, что позволяет снизить затраты, связанные с транспортированием и хранением материальных ресурсов за счет подавления «эффекта хлыста»; степень подавления указанного эффекта для различных эшелонов цепи поставок определяется выбором значений весовых матриц локальных критериев качества. Разработанные модели и алгоритмы децентрализованного управления запасами в условиях неопределенности спроса и наличия эксплуатационных ограничений внедрены на промышленных предприятиях и организациях, которые занимаются производством, хранением и распределением материальных ресурсов, в частности, КП «Харьковводоканал» - одном из наибольших в Украине предприятий по предоставлению услуг водоснабжения и ООО Компании «СВ» (г. Харьков) – ведущем производителе средств бытовой химии в Украине. UK: Актуальність. Вирішено актуальну задачу синтезу децентралізованого керування запасами матеріальних ресурсів в ланцюгах поставок в умовах невизначеності зовнішнього попиту та наявності експлуатаційних обмежень. Мета роботи. Розвиток методу оптимальної стабілізації локальних вузлів ланцюгів поставок за допомогою лінійного динамічного зворотного зв’язку за відхиленням між наявними і страховими рівнями запасів ресурсів у вузлах ланцюга, що забезпечує стримання «ефекту хлиста», а також розвиток методу аналізу стійкості децентралізованої системи керування запасами в ланцюгах поставок. Метод. Запропоновано підхід на основі методу інваріантних еліпсоїдів, який забезпечує повне та своєчасне задоволення невідомого, але обмеженого зовнішнього попиту на ресурси, стабілізацію замкнутих локальних підсистем при виконанні заданих обмежень на значення локальних станів і керуючих дій, а також стримання «ефекту хлиста» в ланцюгах поставок. За допомогою методу векторних функцій Ляпунова та методу порівняння встановлено умови стійкості децентралізованої системи керування запасами в ланцюгах поставок. Результати. Задачу синтезу керування за допомогою техніки лінійних матричних нерівностей зведено до послідовності задач напіввизначеного програмування, які розв’язуються чисельно в реальному часі. Висновки. Отримав подальший розвиток метод субоптимального структурного і параметричного синтезу децентралізованого обмеженого керування запасами в ланцюгах поставок, що дозволяє знизити витрати, пов’язані з транспортуванням та зберіганням матеріальних ресурсів за рахунок стримання «ефекту хлиста»; ступінь стримання зазначеного ефекту для різних ешелонів ланцюга поставок визначається вибором значень вагових матриць локальних критеріїв якості. Розроблені моделі та алгоритми децентралізованого керування запасами в умовах невизначеності попиту та наявності експлуатаційних обмежень впроваджені на промислових підприємствах та організаціях, які займаються виробництвом, зберіганням і розподілом матеріальних ресурсів, зокрема, КП «Харківводоканал» – одному з найбільших в Україні підприємств з надання послуг водопостачання і ТзОВ Компанії «СВ» (м. Харків) – провідному виробнику засобів побутової хімії в Україні. EN: Context. The urgent task of the decentralized inventory control synthesis of material resources in supply chains with uncertainty of external demand and availability of operational constraints has been solved. Objective is a development of the method of optimal stabilization of local supply chain nodes using a linear dynamic feedback from deviation between available and safety levels of resource stocks in the chain nodes, providing suppression of «bullwhip effect» and the development of the stability analysis method of the decentralized inventory control system in supply chains. Method. An approach based on the invariant ellipsoids method, which provides a complete and timely response of the «unknown, but bounded» external demand for resources, the stabilization of the closed local subsystems under predefined constraints on the values of local states and control actions, as well as the suppression of «bullwhip effect» in the supply chains has been invited. The stability conditions for decentralized inventory control system in supply chains using the vector Lyapunov functions method and the comparison method has been determined. Results. The problem of control synthesis using the technique of linear matrix inequalities was reduced to a sequence of semidefinite programming problems, which are solved numerically in real time. Conclusions. The method of suboptimal structural and parametric synthesis of the decentralized constrained inventory control in supply chains was further developed through the development of the invariant ellipsoids method, thus the costs associated with transportation and storage of material resources were reduced due to suppression of «bullwhip effect»; the degree of suppression of mentioned above effect for different levels of the supply chains is determined by the choice of weighting matrices of local quality criteria. The developed models and algorithms of the decentralized inventory control under uncertainty of demand and availability of operational constraints were introduced at the industrial enterprises and organizations which deal with the production, storage and distribution of material resources, such as the «Kharkivvodokanal» – one of the largest enterprises in Ukraine providing water services and the Ltd. Company «SV» (Kharkiv) – the leading manufacturer of household chemical goods in Ukraine.
Формальная модель ментального пространства проекта или программы
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Бушуев, С. Д.; Веренич, Е. В.; Бушуев, Д. А.; Ярошенко, Р. Ф.; Бушуєв, С. Д.; Веренич, O. В.; Бушуєв, Д. А.; Ярошенко, Р. Ф.; Bushuyev, S. D.; Verenych, O. V.; Bushuyev, D. A.; Jaroshenko, R. F.
RU: Актуальность. Ментальное пространство проекта или программы является одним из четырех ментальных пространств, входящих в широкое ментальное пространство. Процесс внедрения проекта или программы будет успешным при однозначном понимании целей, задач, ценностей, подходов, методов проектного управления у всех участников разработки и реализации проекта или программы. Это позволит сократить время и усилия на преодоление непонимания между проектным менеджером/командой проекта, окружающей средой и заинтересованными сторонами. Отсутствие однозначного понимания часто приводит к задержкам в реализации проекта или программы, а иногда и к их неуспеху. В связи с этим исследование и формализация ментального пространства проекта или программы является актуальным, поскольку позволяет проектным менеджерам увидеть зависимость между различными ментальными пространствами, входящими в широкое ментальное пространство, и использовать методы и подходы влияния на ментальное пространство проекта или программы для успешной их реализации. Целью работы является исследование ментального пространства проекта или программы и его взаимодействия с другими ментальными пространствами, а также разработка формализованного описания такого пространства. В статье предложено использование методов математической теории множеств для представления формализованного описания ментального пространства проекта или программы. Результатом исследования является объединение содержательного представления объектов исследования, фиксация их логической структуры и исследование логических свойств данного пространства. Выводы. Научная новизна исследования состоит в создании и исследовании формализованной модели ментального пространства проекта или программы. Практическая апробация полученных результатов осуществлялась на примере одного из наибольших инвестиционных, инфраструктурных, инновационных проектов Украины «Выдача государственных актов на право собственности на землю в сельской местности и развитие системы кадастра». UK: Актуальність. Ментальний простір проекту чи програми є одним з чотирьох ментальних просторів, який входять у широкий ментальний простір. Процес впровадження проекту чи програми буде успішним при однозначному розумінні мети, цінностей, підходів, методів проектного управління у всіх учасників розробки та реалізації проекту чи програми. Це дозволить зменшити час та зусилля на подолання непорозумінь між проектним менеджером/командою проекту, оточуючим середовищем та зацікавленими сторонами. Відсутність однозначного розуміння часто призводить до затримки в реалізації проекту чи програми, а іноді й до їх неуспіху. У зв’язку з цим дослідження та формалізація ментального простору проекту чи програми є актуальною проблемою, оскільки дозволяє проектним менеджерам побачити залежність між різними ментальними просторами, які входять у широкий ментальний простір, та використати відповідні методи та підходи впливу на ментальний простір проекту чи програми задля успіху їх впровадження. Метою роботи є дослідження ментального простору проекту чи програми та його взаємодії з іншими ментальними просторами, а також розробка формалізованого опису цього простору. У статті запропоновано використання методів математичної теорії множин для формалізованого опису ментального простору проекту чи програми. Результатом дослідження є об’єднання змістовного представлення об’єктів дослідження, фіксація їх логічної структури та дослідження логічних властивостей даного простору. Висновки. Наукова новизна дослідження полягає у створенні та дослідженні формалізованої моделі ментального простору проекту чи програми. Практична апробація отриманих результатів здійснювалась на прикладі одного з найбільших інвестиційних, інституційних, інфраструктурних проектів України «Видача державних актів на право власності на землю у сільській місцевості та розвиток системи кадастру». EN: Contex. A project or program mental space is one of the four mental spaces that are included in the wide mental space. A process of project or program implementation will be successful if the understanding of the purpose, values, approaches, project management methods are unambiguous for all participants of project or program creation and implementation. It allows reducing the time and effort to overcome misunderstandings between the project manager/project team, movable context, and stakeholders. A lack of unambiguous understanding often lead to troubles in project or program implementation, sometimes it can lead to failure in project or program implementation. The research and formalization of project or program mental space are timely. It allows project managers to see dependence between different mental space that are included in the wide mental space and to use methods and technics for influence on the project or program mental space for successful their implementation. The objective of the work is to study the mental space of the project or program and its interaction with other mental space, and the development of formalized description of this space. In the paper, the methods of the mathematical set theory are used for presentation of project or program formalized description. The result is a combination of a content-related representation of the research objects, fixing their logical structure and investigation of the logical properties of the space. Conclusions. The study originality is creation and research of formalized model of project and program mental space. The practical approvement of the study was realized in the example of the project «Rural Land Titling and Cadaster System Development». It was the one of the biggest investment, an institutional and infrastructural project in Ukraine.
The model for estimation of computer system used resources while extracting production rules based on parallel computations
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Oliinyk, A. А.; Skrupsky, S. Yu.; Shkarupylo, V. V.; Subbotin, S. A.; Олійник, Андрій Олександрович; Скрупський, Степан Юрійович; Шкарупило, Вадим Вікторович; Субботін, Сергій Олександрович
EN: Context. The task of production rules extraction while processing big arrays of data has been discussed. The problem of estimation of computer system used resources while extracting production rules based on parallel computations has been solved. The research object is the process of production rules extraction. The research subject lies in methods of parallel computer systems’ resource planning. Objective. The purpose of the work is а construction of the model for estimation parallel computer systems resources used to solve applied problems based on the parallel method of production rules extraction. Method. The article deals with the model building of used resources estimation of parallel computer system while extracting production rules. The model for estimation of computer system used resources while executing the parallel method of method of production rules extraction is proposed. Synthesized model takes into account the type of computer system, the amount of processors involved to solving the task and the bandwidth of data transfer network. In addition, the model considers parameters of used mathematical equipment (the portions of parallel system nodes involved for production rules extraction based on decision trees, associative rules and negative selection). Also the parameters of solved application task are taken into account. They are the number of observations and the number of characteristics in a given set of data describing the results of observations of the object or process being studied. The synthesized neural model is a polyalgorithmic. It allows estimating two characteristics of parallel computer system while executing the parallel method of production rules extraction. The first one is time used. And the second one is the volume of memory used. Results. The software which implements the proposed model and allows predicting the time and the volume of memory used of parallel computer system while solving practice tasks has been developed. Conclusions. The conducted experiments have confirmed the proposed software operability and allow recommending it for use in practice for solving the problems of big data processing. The prospects for further research may include the creation of parallel methods for feature selection, as well as an experimental study of proposed model on more complex practical problems of different nature and dimensionality. UK: Актуальність. Розглянуто задачу видобування продукційних правил при обробці великих масивів даних. Вирішено проблему оцінювання ресурсів комп’ютерної системи при видобуванні продукційних правил на основі паралельних обчислень. Об’єкт дослідження – процес видобування продукційних правил. Предмет дослідження – методи планування ресурсів паралельних комп’ютерних систем. Мета роботи полягає в побудові моделі оцінювання ресурсів паралельних комп’ютерних систем при видобуванні продукційних правил. Метод. Запропоновано модель оцінювання використовуваних ресурсів комп’ютерної системи при виконанні паралельного методу видобування продукційних правил. Синтезована модель враховує тип комп’ютерної системи, число процесів, на яких виконується задача, пропускну здатність мережі передачі даних, параметри використовуваного математичного забезпечення (частки вузлів паралельної системи, що використовуються для отримання продукційних правил на основі дерев рішень, асоціативних правил та негативного відбору, відповідно), а також параметри розв’язуваної прикладної задачі (кількість спостережень і кількість ознак в заданій множині даних, що описує результати спостережень за досліджуваним об’єктом або процесом). Синтезована нейромережева модель є поліалгорітмічною, дозволяє виконувати оцінювання двох характеристик (часу і обсягу споживаної пам’яті) паралельної системи при виконанні методу видобування продукційних правил. Результати. Розроблено програмне забезпечення, яке реалізує запропоновану модель і дозволяє прогнозувати для паралельної системи витрачений час і обсяг споживаної пам’яті при вирішенні практичних завдань. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого математичного забезпечення і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при вирішенні задач обробки великих масивів даних. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в створенні паралельних методів відбору інформативних ознак, а також експериментальному дослідженні запропонованої моделі на більшому комплексі практичних задач різної природи і розмірності.
Экспериментальные данные по определению динамических показателей прихода блочных симметричных шифров к состоянию случайной подстановки
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Лисицкая, И. В.; Лисицкий, К. Е.; Родинко, М. Ю.; Головко, И. А.; Жариков, И. И.; Корниенко, М. А.; Кулеба, М. В.; Лисицька, І. В.; Лисицький, К. Є.; Родінко, М. Ю.; Головко, І. А.; Жаріков, І. І.; Корнієнко, М. А.; Кулеба, М. В.; Lisitskaya, I. V.; Lisitsky, K. E.; Rodinko, M. Y.; Golovko, I. A.; Zharikov, I. I.; Kornienko, M. A.; Kuleba, M. V.
RU: Актуальность. Объектом исследований данной работы являются процессы прихода блочных симметричных шифров к состоянию случайной подстановки. Цель работы. Уточнение с помощью вычислительных экспериментов значений динамических показателей прихода ряда современных шифров к состоянию случайной подстановки, которые могут стать важными при сравнительной оценке их эффективности. Метод. Методика выполнения экспериментов состоит при определении дифференциальных показателей в активизации шифров (программных моделей) наборами входных разностей и последующего определения минимального количества S-блоков активизируемых на первых циклах зашифрования, позволяющих получить значение дифференциальной вероятности соответствующее показателю стойкости рассматриваемого шифра. При определении линейных показателей перебираются ненулевые маски входов в S-блоки и ненулевые маски их выходов. При этом на входе шифра активизируется один байт входного блока данных, причем выбирается байт, который активизирует минимальное число S-блоков первого цикла. Здесь под активным байтом (S-блоком) понимается байт (S-блок), с помощью которого для пары входов в шифр (в S-блок) формируется ненулевая входная (выходная) разность. Затем в режиме зашифрования полным перебором всех 256 битных однобайтовых разностей входа шифра определяется минимальное число активизируемых S-блоков на каждом из циклов, которые пересчитываются в числа циклов зашифрования, необходимых для прихода шифра к случайной подстановке. Близкая по смыслу процедура может быть выполнена и при анализе линейных показателей с использованием входных и выходных масок. Результаты. Полученные результаты свидетельствуют о том, что конструкции первых цикловых преобразований блочных симметричных шифров играют важную роль в обеспечении динамических показателей прихода шифров к состоянию случайной подстановки, и существенно влияют на значения числа циклов, необходимых для обеспечения запаса их стойкости. Все рассмотренные (известные) конструкции современных 128-ми битных блочных симметричных шифров, за исключением шифров IDEA NXT, Калина, Мухомор и белорусского шифра, обеспечивают динамические показатели прихода к состоянию случайной подстановки превышающие три-четыре цикла. Шифр Rijndael оказывается далеко не в лидерах по рассматриваемому показателю (для прихода к состоянию случайной подстановки ему необходимо 4-ре цикла). Выводы. В работе решена задача уточнения и подтверждения с помощью вычислительных экспериментов эффективности новой методики оценки динамических показателей прихода шифров к состоянию случайной подстановки. Научная новизна результатов статьи состоит в том, что впервые получены обоснованные объективные данные для значений числа циклов прихода к состоянию случайной подстановки ряда современных шифров. Практическая значимость предлагаемой методики и представленных в работе результатов состоит в их конструктивизме. Они позволяют выполнить обоснование числа циклов шифрующих преобразований, которые обеспечивают достижение предельного уровня стойкости шифров. UK: Актуальність. Об’єктом досліджень даної роботи є процеси приходу блокових симетричних шифрів до стану випадкової підстановки. Мета роботи. Уточнення за допомогою обчислювальних експериментів значень динамічних показників приходу ряду сучасних шифрів до стану випадкової підстановки, які можуть стати важливими при порівняльній оцінці їх ефективності. Метод. Методика виконання експериментів при визначенні диференціальних показників полягає в активізації шифрів (програмних моделей) наборами вхідних різниць і подальшого визначення мінімальної кількості S-блоків, що активізується на перших циклах шифрування, що дозволяє отримати значення диференціальної ймовірності відповідне показнику стійкості розглянутого шифру. При визначенні лінійних показників перебираються ненульові маски входів в S-блоки і ненульові маски їх виходів. При цьому на вході шифру активізується один байт вхідного блоку даних, причому вибирається байт, який активізує мінімальне число S-блоків першого циклу. Тут під активним байтом (S-блоком) розуміється байт (S-блок), за допомогою якого для пари входів в шифр (в S-блок) формується ненульова вхідна (вихідна) різниця. Потім в режимі шифрування повним перебором всіх 256 бітових однобайтових різниць входу шифру визначається мінімальне число S-блоків, що активізується на кожному з циклів, які перераховуються в числа циклів шифрування, необхідних для приходу шифру до випадкової підстановки. Близька за змістом процедура може бути виконана і при аналізі лінійних показників з використанням вхідних і вихідних масок. Результати. Отримані результати свідчать про те, що конструкції перших циклових перетворень блокових симетричних шифрів грають важливу роль в забезпеченні динамічних показників приходу шифрів до стану випадкової підстановки, і істотно впливають на значення числа циклів, необхідних для забезпечення запасу їх стійкості. Всі розглянуті (відомі) конструкції сучасних 128-ми бітних блокових симетричних шифрів, за винятком шифрів IDEA NXT, Калина, Мухомор і білоруського шифру, забезпечують динамічні показники приходу до стану випадкової підстановки перевищують три-чотири цикли. Шифр Rijndael виявляється далеко не в лідерах з даного показника (для приходу до стану випадкової підстановки йому необхідно 4-ре цикли). Висновки. В роботі вирішена задача уточнення і підтвердження за допомогою обчислювальних експериментів ефективності нової методики оцінки динамічних показників приходу шифрів до стану випадкової підстановки. Наукова новизна результатів статті полягає в тому, що вперше отримані обґрунтовані об’єктивні дані для значень числа циклів приходу до стану випадкової підстановки ряду сучасних шифрів. Практична значимість запропонованої методики і представлених в роботі результатів полягає в їх конструктивізм. Вони дозволяють виконати обгрунтування числа циклів шифруючих перетворень, які забезпечують досягнення граничного рівня стійкості шифрів. EN: Context. The object of study of this work is the arrival processes of block symmetric ciphers to the state of a random permutation. Objective. Clarification by means of computational experiments values of dynamic parameters arrival of some modern ciphers to the state of a random permutation, which can be important when evaluating their effectiveness. Method. Methods of experiments consists in determining the differential parameters in activation ciphers (programming models) sets the input difference and the subsequent determination of the minimum number of S-boxes-activated in the first cycle of encryption, allowing to obtain the value of the differential probability of relevant indicators of resistance considered cipher. In determining the linear indicators are moving non-zero mask inputs in S-boxes, and non-zero mask their outputs. When this input is activated on one cipher byte input frame, with a byte is selected, which activates minimum number the first cycle of S-blocks. Here, the active byte (S-unit) means bytes (S-unit), by which for the pair in the input code (in the S-box) is formed non-zero input (output) the difference. Then, in the mode of encoding a complete listing of all 256 bit single-byte cipher input differences determined by the minimum number of activatable S-boxes in each of the cycles that are translated into the number of encsphering cycles required for the arrival of a random permutation cipher. A similar within the meaning of the procedure can be performed in the analysis of linear parameters using the input and output masks. Results. The results indicate that the construction of the first cyclic transformation block symmetric ciphers play an important role in ensuring the dynamic performance of the parish codes to random permutation, and significantly affect the value of the number of cycles required for the stock of their resistance. All of the (known) design of modern 128-bit block symmetric ciphers, except ciphers IDEA NXT, Kalina, Amanita and Belarusian cipher, provide dynamic performance to the arrival of a random permutation exceeding three or four cycles. Rijndael cipher is far from the leaders of the subject indicator (for the arrival of a random permutation it needs 4 cycles). Conclusions. In this paper we solve the problem clarification and confirmation via computational experiments the effectiveness of a new methodology for assessing the dynamic performance of the parish codes to random permutation. Scientific novelty of the results of the paper is that the first objective data obtained reasonable for the arrival of number of cycles to the values of a random permutation of some modern ciphers. The practical significance of the proposed methodology and presented the results is their constructivism. They allow you to perform a study of ciphering transformation cycles that achieve the maximum level of resistance ciphers.
Оцінка обміну даними в глобальних обчислювальних мережах на основі комплексного показника якості обслуговування мережі
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Євсєєв, С. П.; Рзаєв, Х. Н.; Остапов, С. Е.; Ніколаєнко, В. І.; Yevseiev, S. P.; Rzayev, H. N.; Ostapov, S. E.; Nikolaenko, V. I.
UK: Актуальність. Збільшення обсягів даних які циркулюють в комп’ютерних системах і мережах вимагає нових підходів до протоколів і механізмів забезпечення якості обслуговування користувачів і безпеки інформації. Оцінку ефективності обміну даними в комп’ютерній мережі виконують на підставі часткових критеріїв і показників якості обслуговування в протоколах обміну даними в глобальних обчислювальних мережах (ГОМ), що не дозволяє в повній мірі оцінити ефективність якості обслуговування з урахуванням економічних витрат на забезпечення необхідного значення показника якості обслуговування. Актуальним завданням в цьому сенсі є обґрунтування комплексного показника ефективності обміну даними в ГОМ з урахуванням економічних витрат. Мета. Розгляд критеріїв комплексного показника якості обслуговування, ефективності криптографічних засобів захисту інформації, обґрунтування ефективності та обміну даними в ГОМ при різних способах управління обміном на основі комплексного показника ефективності з урахуванням економічних витрат на забезпечення необхідного значення показника якості обслуговування. Метод. Комплексний показник ефективності з урахуванням економічних витрат щодо забезпечення необхідного значення показника якості обслуговування в ГОМ. Результати. Запропоновано методику оцінки ефективності обміну даними в глобальних обчислювальних мережах, яка ґрунтується на простому багатофакторному аналізі. Запропоновано та обґрунтовано комплексний показник ефективності обміну даними, в якому враховано як технічні показники (швидкість передавання даних, ймовірність і час доставки пакету, та інші), так і економічні параметри, наприклад, вартість розгортання та обслуговування мережі тощо. Висновки. Розглянуто методику оцінки ефективності передавання даних в глобальних обчислювальних мережах, яка ґрунтується на простому багатофакторному аналізі. За допомогою запропонованої методики проаналізовано ефективність передавання даних у мережах з різними технологіями, зокрема X.25 (v.34), Frame Relay, Fast Ethernet (0.1Gb, 1Gb, 10Gb, 40 Gb) за єдиними критеріями. Показано, що сьогодні найбільш ефективною технологією за сукупністю параметрів є 10Gb Ethernet. Новизна такого підходу полягає у можливості поєднання технічних та економічних параметрів ефективності обміну даними, що дозволяє ввести комплексний показник ефективності. Практичне використання запропонованого комплексного показника дозволить точніше оцінювати ефективність протоколів обміну даними, які використовуються в глобальних IP-мережах, економічні затрати щодо розгортання та обслуговування мережі, затрат на забезпечення необхідного показника якості обслуговування. EN: Сontext. Increasing amount of data circulating in computer systems and networks requires new approaches to the protocols and mechanisms to ensure the user experience and security of information. Evaluation of the communication effectiveness in a computer network is performed on the basis of particular criteria and quality of service indicators in the data exchange protocols in a wide area network (WAN), which does not allow to fully appreciate the quality of service efficiency, taking into account the economic costs of providing the required values of service indicators quality. An important task in this sense is the study of the complex index of efficiency of data exchange in the global computer networks, taking into account the economic costs. Objective. Consideration of the criteria of the complex index service quality, efficiency of cryptographic information protection, and effectiveness of communication in global computer networks in various ways on the basis of the exchange control integrated efficiency indicator, taking into account the economic costs of providing the required quality of service parameter value. Method. The complex index of efficiency, taking into account the economic costs to ensure the required quality of service parameter values in a global computer networks. Results. It was offered the methodics of evaluating data effectiveness in global computer networks, based on a simple multifactor analysis. Proposed and justified a comprehensive indicator of the effectiveness of data exchange, which takes into account, as the specifications (baud rate, probability and packet delivery time, etc.), and economic parameters, such as cost of deployment and network maintenance, and so on. Conclusions. The method of evaluating the effectiveness of the data on a global computer networks, based on a simple multivariate analysis is offered. With the proposed method analyzed the data transmission efficiency in networks with different technologies, such as X.25 (v.34), Frame Relay, Fast Ethernet (0.1Gb, 1Gb, 10Gb, 40 Gb) on the same criteriaIt is shown that today the most effective technology on the set of parameters a 10Gb Ethernet. The novelty of this approach lies in the possibility of technical and economic parameters combination of the communication effectiveness, it allows to introduce an integrated performance indicator. The practical use of the proposed complex index will more accurately assess the effectiveness of communication protocols, which are used in global IP-based networks, the economic costs of deployment and maintenance of the network, the cost of providing the required quality of service indicator.
Моделі інформаційної підтримки управління комплексною інформаційоною безпекою
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Дудатьєв, А. В.; Войтович, О. П.; Dudatyev, A. V.; Voitovych, O. P.
UK: Актуальність. Існування конкурентного інформаційного середовища, яке є специфічною ареною для проведення спеціальних інформаційних операцій показує на необхідність реалізації комплексного захисту інформаційних ресурсів. Перебіг інформаційної війни, а також проблеми, що виникають при управлінні комплексною інформаційною безпекою визначає актуальність розробки моделей інформаційної підтримки прийняття рішень та створення ситуаційних або інформаційно-аналітичних центрів управління комплексною інформаційною безпекою на рівні «підприємство – регіон – держава». Мета. Метою даного дослідження є розробка моделі інформаційної підтримки прийняття рішень управління комплексною інформаційною безпекою багаторівневої соціотехнічної системи у складі окремих об’єктів, групи об’єктів (регіону) та держави в цілому, що дозволить отримати кількісні показники рівня захищеності системи з можливістю прийняття рішень щодо управління комплексною інформаційною безпекою на рівнях «підприємство – регіон – держава». Метод. Метод дослідження будується на ідеї того, що рівень захищеності держави залежить від рівня захищеності підпорядкованих регіонів, рівень захищеності яких, у свою чергу, залежить від рівня захищеності підпорядкованих локальних об’єктів. Рівень захищеності самого підприємства залежить від порушення хоча б одного з критеріїв: цілісності, доступності, конфіденційності. Результати. Вирішено задачу розробки узагальненої моделі оцінювання комплексної інформаційної безпеки багаторівневої соціотехнічної системи типу «підприємство – регіон – держава», що дозволяє отримати оцінку рівня інформаційної захищеності, як локального об’єкта – підприємства, так і інтегрованих об’єктів – регіону та держави. Для оцінювання ймовірностей виникнення базових загроз можуть бути використані ймовірнісні оцінки або експертні оцінки, які представлені у вигляді нечітких множин. Запропоновано структурну модель багаторівневого інформаційно-аналітичного центру управління комплексною інформаційною безпекою. Результати проведених досліджень показали можливість використання даного підходу для рішення задач оцінювання та управління комплексною інформаційною безпекою багаторівневої соціотехнічної системи. Висновки. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в тому, що вперше запропоновано модель оцінювання комплексної інформаційної безпеки багаторівневої соціотехнічної системи на рівнях управління «підприємство – регіон – держава». Практична новизна полягає у розробці програмного забезпечення, яке реалізує процес аналізу та оцінювання рівня комплексної інформаційної захищеності багаторівневої соціотехнічної системи на рівнях управління «підприємство – регіон – держава», а також синтезу управлінських рішень на базі сформованих баз знань. EN: Context. The existence of a competitive information environment, which is a specific arena for special information operations, shows the necessity for implemention of information resources complex protection. Information warfare and the problems, those arise in the field of complex information security management, determine the relevance of the information decision support models development, as well as the creation of situational or information-analytical centers of the complex information security at the «Enterprise – Region – State» management levels. Objective. The goal of this research is a development of information decision support model of the complex information security management of the multi-level socio-technical system which is consists of the individual objects, groups of objects (region) and the State en block, which would provide security level quantitative indicators as well as the ability to make decisions for the complex information security at the «Enterprise – Region – State» levels management. Method. The method of this research is based on the idea that the State protection level depends on the subordinate regions protection level, which in its turn, depends on the subordinate local objects (enterprise) protection level. The enterprise protection level depends on the violation of at least one of the criteria: integrity, availability, confidentiality. Results. The task of developing of the generalized model for complex information security of the multi-level socio-technical system evaluation in terms of «Enterprise – Region – State» is solved, which allows obtaining an protection level estimation of the both local (enterprise) and integrated (region and the State) objects. The probabilistic or expert evaluations in the form of fuzzy sets can be used for base threat occurrence estimation. The structural model of multi-level information-analytic center of the complex information security management is proposed. The results of researching have shown the possibility of using this approach for estimation and management problem solution of information security management for complex information security of the multi-level socio-technical systems. Conclusions. Scientific novelty of the research is in the fact that the complex information security at the «Enterprise – Region – State» management levels evaluation model is proposed for the first time. Practical significance consists in the development of the software implemented the process of complex information security of the multi-level socio-technical systems evaluation in terms of «Enterprise – Region – State» analyzing and estimation, as well as the synthesis of management decisions based on the generated knowledge bases.
Методы определения релевантности изображений на основе медианной обработки структурных описаний
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Гороховатский, В. А.; Гороховатський, В. О.; Gorokhovatsky, V. A.
RU: Актуальность. Интенсивное развитие и расширение прикладных возможностей современных систем компьютерного зрения требует углубленного исследования и создания более эффективных и универсальных методов обработки визуальной информации. Основные задачи связаны с исследованием и усовершенствованием информационных технологий распознавания в интегрированном пространстве признаков применительно к описаниям в виде множеств дескрипторов ключевых точек (SURF-признаков) изображений, а также необходимостью оценивания результативности распознавания на прикладных образцах. Цель. Статья сосредоточена на изучении возможности построения и оценивании эффективности применения моделей медианной обработки для осуществления структурного распознавания объектов на изображении в плане получения компрессионного представления данных в пространстве признаков прикладной базы изображений. Метод. Осуществлена трансформация пространства структурных признаков путем приведения его к векторному пространству в целях повышения быстродействия процесса распознавания. В качестве аппарата преобразования применена медианная обработка описаний с формированием конечного упорядоченного списка дескрипторов. Результатом исследования есть создание метода для формирования и вычисления релевантности описаний изображений в трансформированном пространстве признаков. Результаты. За счет внедрения медианных характеристик обеспечивается векторное представление, значительно сокращается объем вычислительных затрат и улучшается быстродействие распознавания. Время распознавания в сравнении с традиционным подходом сокращается в сотни раз при сохранении необходимой эффективности. Проведено моделирование и экспериментальные исследования предложенного метода распознавания на тестовом множестве изображений, представленных описаниями SURF. Подтверждена результативность метода в плане быстродействия, получены сравнительные оценки качества распознавания для разнообразия вариантов обработки. Выводы (научная новизна и практическая значимость). В проведенном исследовании систематизированы и получены перспективные свойства систем распознавания в пространстве структурных признаков изображений. Медианный анализ позволяет вскрыть новые закономерности в эталонной информации в целях эффективного по быстродействию распознавания без снижения показателя результативности. Научная новизна исследования состоит в синтезе метода структурного распознавания изображений путем применения медианного анализа для формирования сжатого векторного представления для множества дескрипторов в структурном описании изображения. Переход к векторно-списочному виду существенно повышает быстродействие распознавания за счет упрощения обработки. Практическая ценность работы – получение прикладных программных моделей для модификаций метода структурного распознавания и подтверждение результативности предложенной обработки в конкретных примерах баз изображений. UK: Актуальність. Інтенсивний розвиток і розширення прикладних можливостей сучасних систем комп’ютерного зору вимагає поглибленого дослідження і створення більш ефективних і універсальних методів обробки візуальної інформації. Основні завдання пов’язані з дослідженням та удосконаленням інформаційних технологій розпізнавання в інтегрованому просторі ознак стосовно до описів у вигляді множин дескрипторів ключових точок (SURF-ознак) зображень, а також необхідністю оцінювання результативності розпізнавання на прикладних зразках. Мета. Стаття зосереджена на вивченні можливості побудови і оцінюванні ефективності застосування моделей медіанної обробки для здійснення структурного розпізнавання об’єктів на зображенні в плані отримання компресійного представлення даних у просторі ознак прикладної бази зображень. Метод. Здійснено трансформацію простору структурних ознак шляхом приведення його до векторного простору з метою підвищення швидкодії процесу розпізнавання. Як апарат перетворення застосована медіанна обробка описів з формуванням кінцевого впорядкованого списку дескрипторів. Результатом дослідження є створення методу для формування і обчислення релевантності описів зображень у трансформованому просторі ознак. Результати. За рахунок впровадження медіанних характеристик забезпечується векторне подання, значно скорочується обсяг обчислювальних витрат і поліпшується швидкодія розпізнавання. Час розпізнавання в порівнянні з традиційним підходом скорочується в сотні разів при збереженні необхідної ефективності. Проведено моделювання та експериментальні дослідження запропонованого методу розпізнавання на тестовій множині зображень, представлених описами SURF. Підтверджено результативність методу в плані швидкодії, отримані порівняльні оцінки якості розпізнавання для різноманіття варіантів обробки. Висновки. У проведеному дослідженні систематизовані і отримані перспективні властивості систем розпізнавання в просторі структурних ознак зображень. Медіанний аналіз дозволяє розкрити нові закономірності в еталонній інформації в цілях ефективного за швидкодією розпізнавання без зниження показника результативності. Наукова новизна дослідження полягає в синтезі методу структурного розпізнавання зображень шляхом застосування медіанного аналізу для формування стислого векторного представлення для множини дескрипторів у структурному описі зображення. Перехід до векторно-спискового виду істотно підвищує швидкодію розпізнавання за рахунок спрощення обробки. Практична значущість роботи – отримання прикладних програмних моделей для модифікацій методу структурного розпізнавання і підтвердження результативності запропонованої обробки в конкретних прикладах баз зображень. EN: Context. Intensive development and expansion of the application possibilities of modern computer vision systems requires in-depth research and creation of more efficient and versatile visual information processing methods. The main problems are related with the research and improvement of information recognition technology in an integrated feature space with regard to the descriptions in the form of image point set descriptors (SURF-features), as well as the necessity of recognition performance estimation in a practical applications. Objective. Article is focused on the research of possibility of constructing and evaluating the effectiveness of median processing models to perform structural recognition of objects in the image in terms of obtaining a compression data in feature space of image database. Method. Transformation of space structural features into vector space in order to increase the speed of the recognition process was proposed. Median processing of descriptions to form ordered finite list of descriptors was proposed as transform method. The result is the creation of method to form and calculate the relevance of image descriptions in the transformed feature space. Results. Implementation of median characteristics analysis to form vector representation allowed to reduce the amount of computing costs significantly and improve recognition performance. Recognition time in comparison with the traditional approach is reduced hundreds of times preserving required efficiency. Simulation and experimental research of the proposed recognition method on the test dataset was performed on the basis of SURF descriptions. Effectiveness in terms of performance is confirmed, comparative evaluation of the quality of recognition for a variety of treatment options is obtained. Conclusions. Perspective properties recognition systems in the space of the structural features of images are systematized. The median analysis allows to reveal new patterns in initial information to provide effective fast recognition. Scientific novelty of research is the method of structural image recognition by applying the median analysis to form compressed vector representation of set of descriptors in the structural description of an image. Move to the vector-listed view considerably improves performance by simplifying recognition processing. Application value of the work is to provide practical programming models for the modification of structural method for detection and confirmation of the effectiveness of the proposed approach in the specific datasets.
Декомпозиция суммы гауссиан, искаженных импульсным шумом
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Вовк, С. М.; Вовк, С. М.; Vovk, S. M.
RU: Актуальность. Применение традиционных методов декомпозиции суммы гауссовых функций для случая, когда исходные данные искажены шумом импульсного типа, приводит к значительным ошибкам. Объектом данного исследования является процесс декомпозиции суммы гауссовых функций в импульсной шумовой обстановке. Цель работы – разработка метода декомпозиции суммы гауссовых функций для случая, когда данные искажены шумом импульсного типа. Метод. Предложенный метод основан на решении задачи безусловной минимизации заданной целевой функции по неизвестным параметрам. Постановка задачи выполнена на основе критерия минимума протяженности, который применяется к невязке решения. Процесс декомпозиции реализуется итерационно путем последовательного выделения гауссовых функций из их суммы, где вначале выделяется самая протяженная гауссова функция, затем выделяется менее протяженная и т. д. Для определения значений параметров гауссовой функции описано два подхода. Первый подход основан на методе итераций, который применяется для решения системы нелинейных уравнений, получаемой из необходимого условия минимума целевой функции. Второй подход основан на методе прямого пассивного поиска минимума целевой функции, в котором пробные точки выбираются из условия равенства нулю невязки решения в этих точках. Отмечено, что второй подход имеет более широкую область применимости, чем первый. На основе второго подхода построен итерационный алгоритм, для которого описан способ выбора начальных значений параметров гауссовой функции в условиях наличия импульсного шума, сформулированы правила выбора наилучших значений ее параметров на каждой итерации и приведено правило остановки вычислений. Результаты. Моделирование задач подгонки одиночной гауссовой кривой к данным и декомпозиции суммы пяти гауссовых функций для случая, когда соответствующие исходные данные искажены шумом импульсного типа с законом распределения Коши, подтвердили эффективность предложенного метода. Выводы. Предложенный метод является эффективным инструментом декомпозиции суммы гауссовых функций, искаженных шумом импульсного типа с законом распределения Коши. Он может быть распространен на случай суммы функций другой формы и других неизвестных параметров. UK: Актуальність. Застосування традиційних методів декомпозиції суми гауссових функцій для випадку, коли початкові дані спотворені шумом імпульсного типу, приводить до значних помилок. Об’єктом даного дослідження є процес декомпозиції суми гауссових функцій в імпульсному шумовому середовищі. Мета роботи – розробка методу декомпозиції суми гауссових функцій для випадку, коли дані спотворені шумом імпульсного типу. Метод. Запропонований метод ґрунтується на решенні задачі безумовної мінімізації заданої цільової функціїї за невідомими параметрами. Постановка задачі виконана на основі критерія мінімуму протяжності, який вживається до відхилу рішення. Процес декомпозиції реалізується ітераційно шляхом послідовного виокремлення гауссових функцій з їх суми, де спочатку виокремлюється найбільш протяжна гауссова функція, потім виокремлюється менш протяжна і т.д. Для визначення значень параметрів гауссової функції описано два підходи. Перший підхід заснований на методі ітерацій, який використовується для рішення системи нелінейних рівнянь, що отримується з необхідної умови мінімуму цільової функціїї. Другий підхід заснований на методі прямого пасивного пошуку мінімуму цільової функціїї, в якому спробні точки обираються за умови, що відхил в цих точках дорівнює нулю. Зазначено, що другий підхід має більш широку область застосувань, ніж перший. На основі другого підходу побудовано ітераційний алгоритм, для якого описано спосіб вибору початкових значень параметрів гауссової функції в умовах наявності імпульсного шуму, сформульовані правила вибору найкращих значень її параметрів на кожній ітерації та приведено правило зупинки обчислень. Результати. Моделювання задач припасування поодинокої гауссової кривої до даних та декомпозиції суми п’яти гауссових функцій для випадку, коли відповідні початкові дані спотворені шумом імпульсного типу з законом розподілу Коші, підтвердили ефективність запропонованного методу. Висновки. Запропонований метод є ефективним інструментом декомпозиції суми гауссових функцій, спотворених шумом імпульсного типу з законом розподілу Коші. Він може бути поширений на випадок суми функцій іншої форми та інших невідомих параметрів. EN: Context. Using of the conventional methods of Gaussian decomposition in the case, when the original data are distorted by impulsive noise, leads to considerable errors. The object of this study is the process of Gaussian decomposition in an impulsive noise environment. Objective. The goal of this work is the development of a method of Gaussian decomposition for the case when the data are distorted by impulsive noise. Method. The proposed method of Gaussian decomposition is based on solving the problem of unconstrained minimization the objective function by unknown parameters. The problem statement is built on the criterion of a minimum extent which is used to the solution residual. Process of Gaussian decomposition is implemented iteratively by successive selecting from the sum of Gaussian functions such a Gaussian function, which initially is the most extended, and then the one which is less extended, etc. To determine the parameter values of Gaussian function the two approaches are described. The first approach is based on the iterative method, which is used for solving the set of nonlinear equations, derived from the necessary conditions for the minimum of objective function. The second approach is based on the method of passive searching of objective function minimum, where the test points are chosen from the condition that in these points the discrepancy is zero. It is indicated that the second approach has a wider range of applicability than the first one. On the basis of the second approach, an iterative algorithm is built. The way of selecting the initial parameter values of Gaussian function under impulsive noise environment is presented. Also, the rule for choosing the best values of Gaussian parameters and the rule to stop of computing are formulated. Results. Simulations for the problems of the single Gaussian curve fitting to data and of the Gaussian decomposition for the sum of five Gaussians in the case, when the data are distorted by Cauchy noise, confirmed the performance of the proposed method. Conclusions. The proposed method is the efficient tool of Gaussian decomposition for the sum of Gaussians distorted by the impulsive noise with Cauchy distribution. It can be expanded to the case when the functions have other shape and other unknown parameters.
Формирование и анализ сигналов ЭКГ с патологиями
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Агаджанян, А. Р.; Лоза, Е. И.; Нариманова, Е. В.; Агаджанян, А. Р.; Лоза, К. І.; Наріманова, О. В.; Аhadzhanian, A. R.; Loza, K. I.; Narimanova, O. V.
RU: Актуальность. Работа посвящена актуальной проблеме генерации сигналов электрокардиограмм с искажениями, соответствующими различным патологиям. Такие сигналы могут быть использованы в качестве эталонных для создания новых и верификации существующих методов анализа биомедицинских сигналов, нацеленных на диагностику кардиологических заболеваний. Цель. Целью данной работы является формирование сигналов электрокардиограмм с известными видами искажений, соответствующих распространенным патологиям. Формирование сигналов электрокардиограмм с патологиями проводилось в соответствии с заболеванием «инфаркт миокарда» как наиболее распространенного среди всех кардио заболеваний с возможным летальным исходом. Метод. Изучено описание совокупности диагностических признаков заболевания, проявляющихся для элементов сигнала электрокардиограммы, в зависимости от вида инфаркта (мелкоочагового или крупноочагового) и его стадии. Для формирования сигналов электрокардиограммы с заданными патологиями проведено моделирование с использованием смещения, сдвига, масштабирования или исключения во временной области выделенных компонент нормального сигнала электрокардиограммы. В качестве метода обнаружения компонент электрокардиограммы и определения их параметров использованы методы частотно-временного анализа: непрерывное вейвлет-преобразование с материнской функцией «Мексиканская шляпа» и вейвлет-преобразование с вейвлет-функцией «bior1.5». Результаты. Удалось сформировать сигналы электрокардиограмм без патологий, а также с патологиями в виде мелкоочагового и крупноочагового инфаркта. На основании проведенного частотно-временного анализа полученных электрокардиограмм удалось определить особенности искусственно сформированных сигналов, отвечающие заложенным патологиям. Выводы. Решена задача искусственного формирования сигналов электрокардиограмм, содержащих отклонения от нормы в соответствии с патологиями «мелкоочаговый инфаркт миокарда» и «крупноочаговый инфаркт миокарда». В результате последующего исследования полученных сигналов с патологиями получил дальнейшее развитие метод анализа электрокардиограмм на основе вейвлет-преобразования. Даны рекомендации для использования указанного метода с целью выявления патологий в виде крупноочагового и мелкоочагового инфаркта миокарда. Результаты данной работы в дальнейшем планируется использовать для разработки методов анализа электрокардиограмм с целью ранней диагностики известных кардиологических патологий. UK: Актуальність. Робота присвячена актуальній проблемі генерації сигналів електрокардіограм зі спотвореннями, що відповідають різним патологіям. Такі сигнали можуть бути використані в якості еталонних для створення нових та верифікації існуючих методів аналізу біомедичних сигналів, що мають на меті діагностику кардіологічних захворювань. Мета. Метою даної роботи є формування сигналів електрокардіограм з відомими видами спотворень, що відповідають поширеним патологіям. Формування сигналів електрокардіограм з патологіями проводилось у відповідності з захворюванням «інфаркт міокарда» як найбільш розповсюдженого серед всіх кардіо захворювань з можливим летальним кінцем. Метод. Досліджено опис сукупності діагностичних при знаків захворювання, що проявляються для елементів сигналу електрокардіограми, в залежності від виду інфаркту (дрібновогнищевого чи великовогнищевого) і його стадії. Для формування сигналів електрокардіограми з заданими патологіями проведено моделювання з використанням зміщення, зсуву, масштабування або виключення у часовій області виділених компонент нормального сигналу електрокардіограми. В якості методів виявлення компонент електрокардіограми і визначення їх параметрів використані методи частотно-часового аналізу: неперервне вейвлет-перетворення з материнською функцією «Мексиканська шляпа» і вейвлет-перетворення з вейвлет-функцією «bior1.5». Результати. Вдалось сформувати сигнали електрокардіограм без патологій, а також з патологіями у вигляді дрібновогнищевого і великовогнищевого інфаркту. На основі проведеного частотно-часового аналізу отриманих електрокардіограм вдалося виявити особливості штучно сформованих сигналів, що відповідають закладеним патологіям. Висновки. Вирішено задачу штучного формування сигналів електрокардіограм, що містять відхилення від норми у відповідності з патологіями «дрібновогнищевий інфаркт міокарда» і «великовогнищевий інфаркт міокарда». В результаті наступного дослідження отриманих сигналів з патологіями отримав подальший розвиток метод аналізу електрокардіограм на основі вейвлет-перетворення. Надано рекомендації для використання зазначеного методу з метою виявлення патологій у виді великовогнищеного і дрібновогнищевого інфаркту міокарда. Результати даної роботи в подальшому планується використовувати для розробки методів аналізу електрокардіограм з метою ранньої діагностики відомих кардіологічних патологій. EN: Context. The work is devoted to the actual problem of the generation of electrocardiogram signals with distortions corresponding to the different pathologies. These signals can be used as a standard for developing new and verification of existing methods for biomedical signals analyzing aimed at the diagnosis of heart diseases. Objective. The aim of this work is the formation of electrocardiogram signals with the known types of distortions corresponding to the common pathologies. The formation of electrocardiogram signals with pathologies is carried out in accordance with heart disease «myocardial infarction» as it is the most widespread among all the heart diseases which can be lethal. Method. The description of a set of diagnostic disease symptoms for elements of electrocardiogram signal depending on the type of infarction (subendocardial or transmural) and its stage is studied. To generate the electrocardiogram signals with the given pathologies the modeling using an offset, shift, scale or exception in the time domain of allocated signal component of the normal electrocardiogram is conducted. The time-frequency analysis methods (continuous wavelet transform with the maternal function «Mexican hat» and wavelet transform with the wavelet function «bior1.5») are used for electrocardiogram component detection and determination of their parameters. Results. It came possible to generate electrocardiogram signals both without and with pathologies in the forms of subendocardial and transmural myocardial infarction. Based on the time-frequency analysis of the obtained electrocardiograms it came possible to determine the features of artificially generated signals corresponding to the pledged pathologies. Conclusions. The problem of synthetic formation of an electrocardiogram signal containing deviations from the norm in accordance with the pathologies «subendocardial infarction» and «transmural infarction» is resolved. As a result of the subsequent studies of the received signals with pathologies the method of analysis of electrocardiograms based on wavelet transform is further developed. Recommendations for the use of this method to detect the pathologies in the forms of subendocardial and transmural myocardial infarctions are given. The results of this work are planed to be used in the future to develop electrocardiograms analysis methods for early detection of known cardiac pathologies.
Fuzzy data clustering in the rank scale based on a double neo-fuzzy neuron
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Zhengbing, Hu.; Bodyanskiy, Yevgeniy V.; Tyshchenko, Oleksii K.; Samitova, Viktoriia O.; Zhengbing, Hu.; Бодянський, Є. В.; Тищенко, О. К.; Самітова, В. А.
EN: Context. A task of data classification under conditions of clusters’ overlapping is considered in this article. Besides that, it’s assumed that information to be processed is given in the rank scale. Objective. It’s proposed to use a double neo-fuzzy neuron for classification which is a modification of a traditional neo-fuzzy neuron with specially designed asymmetrical membership functions and improved approximating properties. Method. The double neo-fuzzy neuron (just like the traditional one) is designated for processing data given the scale of natural numbers. However, the situation may become complicated greatly if source data is not given in the numerical scale but in the ordinal one which is a quite common case for a wide variety of practical tasks. Results. A gradient minimization procedure with a variable learning step parameter was used for learning the double neo-fuzzy neuron. The proposed approach to fuzzy classification for data given in the ordinal scale based on the double neo-fuzzy neuron which is learnt with the help of a high-speed algorithm possesses additional smoothing properties. The clustering accuracy for a training sample and the test one as well as the system’s learning speed were measured during experiments. The proposed architecture of the double neo-fuzzy neuron is a sort of compromise between a traditional neo-fuzzy neuron and its extended modification. This architecture demonstrates good performance in those cases when the results’ accuracy has more influence compared to the elapsed time used for data processing. Conclusions. Experimental implementation (for both artificial and real-world data) proved efficiency of the proposed techniques. During the experiments, properties of the proposed system were studied which confirmed usability of the proposed system for a wide range of Data Mining tasks. UK: Актуальність. У статті розглянуто задачу кластерування даних за умов кластерів, що перетинаються. Передбачено, що оброблювану інформацію задано в ранговій (порядковій) шкалі. Мета. Для кластерування запропоновано використати архітектуру спеціального вигляду – подвійний нео-фаззі нейрон, який є модифікацією класичного нео-фаззі нейрона зі спеціально сконструйованими несиметричними функціями належності та володіє поліпшеними апроксимуючими властивостями. Метод. Подвійний нео-фаззі нейрон, як і звичайний нео-фаззі нейрон, призначений для обробки інформації, що її задано у шкалі натуральних чисел. Однак ситуація істотно ускладниться, якщо вихідні дані будуть задані не в числовий, а в порядкової шкалі, що досить часто зустрічається в різних практичних завданнях. Результати. Для навчання подвійного нео-фаззі нейрона використовувалася градієнтна процедура мінімізації із змінним параметром кроку пошуку. Запропонований підхід до нечіткої класифікації даних у порядковій шкалі на основі подвійного нео-фаззі нейрона, що його навчають за допомогою швидкодіючого алгоритму, має додаткові згладжуючі властивості. Точність кластеризації для навчальної та тестової вибірок, а також швидкість навчання системи були виміряні в ході проведення експериментів. Запропонована архітектура подвійного нео-фаззі нейрона є своєрідним компромісом між традиційним та розширеним нео-фаззі нейронами. Дана архітектура гарно себе проявила у тих випадках, коли точність результатів має більше значення, ніж час, який витрачається на обробку даних. Висновки. Експериментальне моделювання (на штучних і реальних наборах даних) довело ефективність запропонованого підходу. У ході експериментів було проведено дослідження властивостей запропонованої системи, що ще раз підтвердило доцільність використання даного підходу для вирішення широкого кола завдань інтелектуального аналізу даних.
Прикладные аспекты исследования интеллектуальных процессов на основе критериев надежности
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Ходак, М. В.; Кучеренко, Е. И.; Трохимчук, С. Н.; Ходак, М. В.; Кучеренко, Є. І.; Трохимчук, С. М.; Khodak, M. V.; Kucherenko, Ye. I.; Trokhymchuk, S. N.
RU: Актуальность. Сложность и неоднозначность подходов к системам терморегулирования, дает возможность удовлетворить большинству требований конечного потребителя. Подобные задачи решают путем создания гибких в управлении систем обеспечения терморегулирования. Основное функциональное требование к ним определяется условием теплового комфорта: поддержание заданной оптимальной температуры в допустимых пределах ее отклонения. Подобные системы работают в условиях неопределенности. В ходе решения подобных задач предложены и рассмотрены модели на основе нечеткой логики. Цель. Моделирование нечеткого процесса на -сетях для получения механизма устойчивого к конфликтным ситуациям. Для повышения производительности системы необходимо произвести оценку процессов надежности устройств. Метод. Предложен новый метод исследования интеллектуальных процессов на основе критериев надежности. Данный метод основан на расширении -сети, что позволяет раскрыть внешнюю и внутреннюю неопределенность в системе. Результаты. Выполнен содержательный анализ существующих систем терморегулирования. Проведено моделирование адекватности процессов системы на основе свойств непротиворечивости, полноты, надежности, и выбора альтернатив моделируемых процессов. Также проведен анализ распределенных объектов теплоснабжения их кластеризация на основе плотности распределения признаков. Выводы. Получены научные и практически значимые результаты позволяющие минимизировать вычислительные затраты, повысить достоверность в принятиях решений, а также более детальное дальнейшее обслуживание сложных производственных систем. UK: Актуальність. Складність і неоднозначність підходів до систем терморегулювання, дає можливість задовольнити більшості вимог кінцевого споживача. Подібні завдання вирішують шляхом створення гнучких в управлінні систем забезпечення терморегулювання. Основна функціональна вимога до них визначається умовою теплового комфорту: підтримка заданої оптимальної температури в допустимих межах її відхилення. Подібні системи працюють в умовах невизначеності. В ході вирішення подібних завдань запропоновані і розглянуті моделі на основі нечіткої логіки. Мета. Моделювання нечіткого процесу на -мережі для отримання механізму стійкого до конфліктних ситуацій. Для підвищення продуктивності системи необхідно провести оцінку процесів надійності пристроїв. Метод. Запропоновано новий метод дослідження інтелектуальних процесів на основі критеріїв надійності. Даний метод заснований на розширенні -мережі, що дозволяє розкрити зовнішню і внутрішню невизначеність в системі. Результати. Виконано змістовний аналіз існуючих систем терморегулювання. Проведено моделювання адекватності процесів системи на основі властивостей несуперечності, повноти, надійності, і вибору альтернатив модельованих процесів. Також проведено аналіз розподілених об’єктів теплопостачання їх кластеризація на основі щільності розподілу ознак. Висновки. Отримано наукові і практично значущі результати дозволяють мінімізувати обчислювальні витрати, підвищити достовірність в ухваленнях рішень, а також більш детальне подальше обслуговування складних виробничих систем. EN: Contex. The complexity and ambiguity of the approach to the system of thermoregulation, makes it possible to meet most of the end-user requirements. Such problems are solved by creating a flexible software to manage temperature control systems. The main functional requirement for them is determined by the condition of thermal comfort: maintain the desired optimum temperature within the permissible limits of its rejection. Similar systems operate in conditions of uncertainty. In the course of such tasks proposed and considered a model based on fuzzy logic. Objective. Simulation of fuzzy process -net for a sustainable mechanism to conflict situations. To improve system performance, you must evaluate the processes of device reliability. Method. A new method for the study of intellectual processes based on the criteria of reliability. This method is based on the expansion -net that can reveal internal and external uncertainty in the system. Results. Made meaningful analysis of the existing thermal control systems. The simulation of the adequacy of the system of processes, based on the consistency of properties, completeness, reliability, choice and alternatives simulated processes. Also analyzed the distributed heat supply facilities based on their clustering features of the density distribution. Conclusions. Obtained scientific and practical significance of results that minimize computational costs, improve the accuracy in decision-making, as well as more detailed further maintenance of complex industrial systems.
Синтез нейро-нечетких диагностических моделей с хэширующим преобразованием в последовательном и параллельном режимах
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Субботин, Сергей Александрович; Благодарев, А. Ю.; Гофман, Евгений Александрович; Субботін, Сергій Олександрович; Благодарьов, О. Ю.; Гофман, Євгеній Олександрович; Subbotin, S. A. Blagodarev, A. Yu. Gofman, Ye.
RU: Актуальность. Решена актуальная задача повышения скорости построения нейро-нечетких моделей по прецедентам. Цель работы – создание метода синтеза нейро-нечетких сетей, обладающего высокой скоростью вычисленией и позволяющего реализовать синтез нейро-нечетких сетей в параллельном режиме. Метод. Предложен метод построения нейро-нечетких моделей по прецедентам, который осуществляет сокращение размерности входных данных посредством хэширующего отображения на одномерную ось с сохранением локальной топологии кластеров в признаковом пространстве, оценивает значимость признаков и экземпляров на основе выделенных кластеров, а также формирует разбиение исходного признакового пространства в автоматическом режиме, синтезирует структуру и настраивает параметры нейро-нечеткой модели автоматически, исключая из процесса обучения нейро-нечеткой модели малоинформативные данные, упрощая тем самым структуру получаемых моделей, а также позволяет наиболее вычислительно трудоемкие операции выполнять в параллельном режиме, что позволяет автоматизировать процесс синтеза нейро-нечетких моделей по прецедентам, а также повысить скорость построения нейро-нечетких моделей как при последовательной, так и при параллельной реализации вычислений. Результаты. Разработано программное обеспечение, реализующее предложенный метод, которое использовано при проведении вычислительных экспериментов по исследованию свойств метода. Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность предложенного метода и реализующего его программного обеспечения, а также позволяют рекомендовать их для применения на практике для решения задач диагностирования и автоматической классификации по признакам. UK: Актуальність. Вирішено актуальну задачу підвищення швидкості побудови нейро-нечітких моделей за прецедентами. Мета роботи – створення методу синтезу нейро-нечітких мереж, що має високу швидкість обчислень і дозволяє реалізувати синтез нейро-нечітких мереж у паралельному режимі. Метод. Запропоновано метод побудови нейро-нечітких моделей за прецедентами, що здійснює скорочення розмірності вхідних даних за допомогою гэшувального відображення на одномірну вісь зі збереженням локальної топології кластерів у просторі ознак, оцінює значимість ознак і екземплярів на основі виділених кластерів, а також формує розбиття вихідного простору ознак в автоматичному режимі, синтезує структуру і налаштовує параметри нейро-нечіткої моделі автоматично, вилучає з процесу навчання нейро-нечіткої моделі малоінформативні дані, спрощуючи тим самим структуру одержуваних моделей, та дозволяє найбільше обчислювально трудомісткі операції виконувати в паралельному режимі, що дозволяє автоматизувати процес синтезу нейро-нечітких моделей за прецедентами, а також підвищити швидкість побудови нейро-нечітких моделей як при послідовній, так і при паралельній реалізації обчислень. Результати. Розроблено програмне забезпечення, яке реалізує запропонований метод, що використано при проведенні обчислювальних експериментів з дослідження властивостей методу. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого методу і програмного забезпечення, що його реалізує, а також дозволяють рекомендувати їх для застосування на практиці для рішення задач діагностування й автоматичної класифікації за ознаками. EN: Context. The urgent task of improving the speed of neuro-fuzzy model construction by the precedents has been solved. Objective is a creation of a neuro-fuzzy network synthesis method with high speed of computations and allowing to realize the synthesis of neuro-fuzzy networks in parallel mode. Method. The method of neuro-fuzzy model constructing by precedents, which reduces the dimension of the input data by hashing transformation to the one-dimensional axis saving local cluster topology in a feature space, estimates the significance of the features and instances on the basis of selected clusters, and also forms a partition of the original feature space in an automatic mode, synthesizes structure and adjusts parameters of the neuro-fuzzy model automatically, excluding from the training process of the neuro-fuzzy model the uninformative data, thus simplifying the structure of the obtained model, allows to perform most computationally costly operations in parallel mode, that allows to automate the process of neuro-fuzzy model synthesis by precedents, as well as to increase the speed of neuro-fuzzy model construction both in sequential and in parallel implementation of computations. Results. The software implementing proposed method have been developed and used in computational experiments investigating the properties of the method. The experiments confirmed the efficiency of the proposed method and software. Conclusions. The experiments also allow to recommend them for use in practice to solve the problems of diagnosis and automatic classification by the features.
Оперативное распознавание эталонного сигнала при его искажении нелинейным устройством с экспоненциальной статической характеристикой 15 50-55
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Авраменко, В. В.; Шелехов, И. В.; Зарецкий, Н. А.; Авраменко, В. В.; Шелехов, І. В.; Зарецький, М. О.; Avramenko, V. V.; Shelehov, І. V.; Zaretsky, M. O.
RU: Актуальность. Распознавание эталонных сигналов, которые подверглись нелинейным преобразованиям устройствами с неизвестными параметрами статической характеристики, является актуальным для решения многих практических задач. Кроме того, актуальным является требование, чтобы система распознавания была инвариантной по отношению к амплитуде сигнала и распознавала его оперативно. Цель. Рассмотрена задача оперативного распознавания эталонного сигнала при его искажении нелинейным устройством с экспоненциальной статической характеристикой. Один из заданного множества сигналов поступает на вход нелинейного объекта. Необходимо по искаженному сигналу на его выходе распознать эталонный сигнал при условии, что характеристики нелинейности, а также амплитуда входного сигнала неизвестны. Предполагается, что сигнал не выходит за пределы нелинейного участка статической характеристики объекта. Метод. Предложен метод, позволяющий решить задачу по мгновенным значениям искаженного сигнала на выходе нелинейного объекта. Он основан на использовании функции непропорциональности по значению первого порядка для числовых функций, заданных параметрически. Если между двумя функциями существует пропорциональная зависимость, то вычисленная для них функция непропорциональности по значению первого порядка равняется нулю при любом значении коэффициента пропорциональности. Вначале выдвигается предположение о том, какой из эталонных сигналов искажается. Затем этот сигнал вместе с искаженным сигналом используется при вычислении функции непропорциональности. Если предположение правильное, то полученная непропорциональность равняется нулю. Иначе – непропорциональность ненулевая. Результаты. Компьютерное моделирование работы системы распознавания осуществлялось для узкополосных эталонных сигналов. Результаты показывают, что система успешно распознает незначительно отличающиеся между собой сигналы при разных значениях параметров экспоненциальной статической характеристики нелинейного объекта. Выводы. Предлагаемый метод позволяет распознавать слабые сигналы в случае, если статическая характеристика нелинейного объекта является экспоненциальной в области начала координат. При этом параметры нелинейности и амплитуда сигнала – неизвестные. Такая ситуация, например, имеет место, когда ослабленный сигнал для дистанционного управления объектом поступает на p-n переход полупроводникового устройства. UK: Актуальність. Розпізнавання еталонних сигналів, які зазнали нелінійних спотворень пристроями з невідомими параметрами статичної характеристики, є актуальним для вирішення багатьох практичних завдань. Крім того, актуальними є вимоги до системи розпізнавання щодо її інваріантності до амплітуді сигналу і оперативності розпізнавання. Мета. Розглянуто задачу оперативного розпізнавання еталонного сигналу при його спотворенні нелінійним пристроєм з експоненційною статичною характеристикою. Один із заданої множини сигналів надходить на вхід нелінійного об’єкта. Необхідно за спотвореним сигналом на його виході розпізнати еталонний сигнал за умови, що характеристики нелінійності, а також амплітуда вхідного сигналу невідомі. Передбачається, що сигнал не виходить за межі нелінійного ділянки статичної характеристики об’єкта. Метод. Запропоновано метод, що дозволяє вирішити задачу за миттєвим значенням спотвореного сигналу на виході нелінійного об’єкта. Він заснований на використанні функції непропорційності за значенням першого порядку для числових функцій, заданих параметрично. Якщо між двома функціями існує пропорційна залежність, то обчислена для них функція непропорційності за значенням першого порядку дорівнює нулю при будь-якому значенні коефіцієнта пропорційності. Спочатку висувається припущення про те, який з еталонних сигналів спотворюється. Потім цей сигнал разом зі спотвореним сигналом використовується при обчисленні функції непропорційності. Якщо припущення правильне, то отримана непропорційність дорівнює нулю. Інакше – непропорційність ненульова. Результати. Комп’ютерне моделювання роботи системи розпізнавання здійснювалося для вузькосмугових еталонних сигналів. Результати показують, що система успішно розпізнає сигнали, що незначно відрізняються між собою, при різних значеннях параметрів експоненційної статичної характеристики нелінійного об’єкта. Висновки. Запропонований метод дозволяє розпізнавати слабкі сигнали в разі, якщо статична характеристика нелінійного об’єкта є експоненціальною в області початку координат. При цьому параметри нелінійності і амплітуда сигналу – невідомі. Така ситуація, наприклад, має місце, коли ослаблений сигнал для дистанційного керування об’єктом надходить на p-n перехід напівпровідникового пристрою. EN: Context. Recognition of etalon signals distorted by device with unknown parameters of static characteristics is actual task for many practical problems. Moreover, addition system requirements for invariance to signal amplitude and for operativeness of recognition are relevant. Objective. The problem of operative recognition of etalon signal distorted by nonlinear device with exponential static characteristic is considered. А signal from given set of etalons come into input of a nonlinear object. It is necessary for the distorted signal at the output of the object recognized etalon on condition that characteristics of the non-linearity and amplitude of the input signal are unknown. It is assumed that the signal does not exceed the static nonlinear characteristics of the object area. Method. A method to solve the problem on the instantaneous values of the distorted signal at the output of the non-linear object is proposed. It is based on the use of disproportionate function value of the first order for numeric functions defined parametrically. If the two functions there is a proportional relationship, is calculated for these function disproportionate value of the first order is equal to zero for any value of the coefficient of proportionality. If the two functions have a proportional relationship, so disproportionate function is zero for any value of the coefficient of proportionality. Initially, hypothesis about the etalon signal of distorted signal is promoted. Then, both signals use for calculating disproportion function. Finally, if the hypothesis is confirmed, then disproportionate of etalon signal turns into zero, else the disproportionate is nonzero. Results. Computer modeling of recognition system for narrowband reference signals is performed. The results show that the system successfully detects slightly differ signals at different exponential characteristics parameters of nonlinear static object. Conclusions. The method can be used to recognition of weak etalon signals distorted by nonlinear object with static exponential characteristic an origin of coordinates under conditions where the parameters of nonlinearity and signal amplitude are unknown. In practice, these conditions are typical for remote control system when weakened or distorted control signals arrive at the input of p-n junction semiconductor of receiving device.
Исследование точности измерения латентной переменной в зависимости от диапазона варьирования набора индикаторов
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Маслак, А. А.; Моисеев, С. И.; Осипов, С. А.; Поздняков, С. А.; Маслак, А. А.; Моісеєв, С. І.; Осипов, С. О.; Поздняков, С. О.; Maslak, A. A.; Moiseev, S. I.; Osipov, S. A.; Pozdnyakov, S. A.
RU: Актуальность. Важным практическим аспектом является увеличение точности измерения латентной переменной, поскольку от этого зависит эффективность принимаемых решений. Одним из возможных способов увеличения точности измерения является выбор наилучшего расположения диапазона набора индикаторов относительно латентной переменной. Цель. Целью работы является исследование влияния расположения набора индикаторов относительно латентной переменной на точность ее измерения. Для достижения поставленной цели необходимо сгенерировать матрицы данных на основе модели Раша; получить оценки латентной переменной; сравнить полученные оценки латентной переменной с теми значениями, которые использовались при моделировании. Метод. Учитывая то, что модель измерения латентной переменной является нелинейной, аналитическое решение затруднено. Поэтому исследование проводилось на основе имитационного моделирования в рамках теории измерения латентных переменных. Данные имитационного эксперимента описывались моделью Раша для дихотомических индикаторов и обрабатывались в диалоговой системе «Измерение латентных переменных». Результаты. В рамках теории латентных переменных на основе имитационного моделирования проведено исследование точности измерения латентной переменной в зависимости от расположения диапазона варьирования индикаторов. На основе дисперсионного анализа показано, что уменьшение диапазона индикаторов внутри диапазона варьирования латентной переменной повышает точность ее измерения при прочих равных условиях. Точность измерения латентной переменной выше в центре диапазона ее варьирования, чем по краям независимо от диапазона варьирования индикаторов. Выводы. Предложена методика анализа точности измерения латентной переменной в зависимости от расположения диапазона индикаторов. В отличие от существующей точки зрения, что диапазон варьирования индикаторов должен покрывать диапазон варьирования латентной переменной, показано, что наибольшая точность измерения латентной переменной достигается при варьировании индикаторов в середине диапазона латентной переменной при прочих равных условиях. Полученные результаты использованы для выбора оптимального алгоритма адаптивного тестирования. Представляет интерес расширить исследование и оценить влияние других диапазонов варьирования латентной переменной и набора индикаторов на точность измерения. UK: Актуальність. Важливим практичним аспектом є збільшення точності вимірювання латентної змінної, оскільки від цього залежить ефективність прийнятих рішень. Одним з можливих способів збільшення точності вимірювання є вибір найкращого розташування діапазону набору індикаторів щодо латентної змінної. Мета. Метою роботи є дослідження впливу розташування набору індикаторів щодо латентної змінної на точність її вимірювання. Для досягнення поставленої мети необхідно згенерувати матриці даних на основі моделі Раша; отримати оцінки латентної змінної; порівняти отримані оцінки латентної змінної з тими значеннями, які використовувалися при моделюванні. Метод. З огляду на те, що модель вимірювання латентної змінної є нелінійною, аналітичне рішення ускладнене. Тому дослідження проводилося на основі імітаційного моделювання в межах теорії вимірювання латентних змінних. Дані імітаційного експерименту описувалися моделлю Раша для дихотомічних індикаторів і оброблялися в діалоговій системі «Вимірювання латентних змінних». Результати. В межах теорії латентних змінних на основі імітаційного моделювання проведено дослідження точності вимірювання латентної змінної в залежності від розташування діапазону варіювання індикаторів. На основі дисперсійного аналізу показано, що зменшення діапазону індикаторів всередині діапазону варіювання латентної змінної підвищує точність її вимірювання при інших рівних умовах. Точність вимірювання латентної змінної вище в центрі діапазону її варіювання, ніж по краях незалежно від діапазону варіювання індикаторів. Висновки. Запропоновано методику аналізу точності вимірювання латентної змінної в залежності від розташування діапазону індикаторів. На відміну від існуючої точки зору, що діапазон варіювання індикаторів повинен покривати діапазон варіювання латентної змінної, показано, що найбільша точність вимірювання латентної змінної досягається при варіюванні індикаторів в середині діапазону латентної змінної за інших рівних умов. Отримані результати використані для вибору оптимального алгоритму адаптивного тестування. Цікавим є розширити дослідження і оцінити вплив інших діапазонів варіювання латентної змінної і набору індикаторів на точність вимірювання. EN: Context. An important practical aspect of measurement of a latent variable is precision because the efficacy of accepted decisions depends on it. One of possible ways of increasing precision of measurement of latent variables is the choice of best location of a set of indicators. Objective. The objective is the investigation of precision of measurement of a latent variable depending on location of a set of indicators. In order to achieve this goal it is necessary to generate matrices of data based on Rasch model, to obtain estimations of latent variable, and to compare the obtained estimations of a latent variable to those values which were used for modelling. Method. Taking into account that the model of measurement of latent variable is nonlinear, the analytical decision is complicated. Therefore, research was conducted through the simulation experiment within the framework of the theory of measurement of latent variables. Data from the simulation experiment was described by Rasch model for dichotomic indicators and processed using the dialogue system «Measurement of latent variables». Results. Investigation of precision of measurement of latent variable depending on location of a set of indicators was carried out within the framework of the theory of latent variables based on simulation experiment. The analysis of variance has shown that narrowing the range of indicators compared to variation of latent variable raises precision of its measurement with other things being equal. Precision of measurement of latent variable is higher at its center of variation than on the edges irrespective of range of variation of indicators. Conclusions. The technique of the analysis of precision of measurement of latent variable depending on location of indicators is presented. Unlike the existing point of view, that the range of variation of indicators should cover range of variation of latent variable, it is shown that the greatest precision of measurement of latent variable is reached at location of indicators in the middle of range of latent variable with other things being equal. The obtained results are used for the choice of optimum algorithm of adaptive testing. It is of interest to expand research and to estimate influence of other ranges of variation of latent variable and location of set of indicators on precision of measurement.
Метод моделирования поведения функций с помощью раздетерминизации
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Левин, В. И.; Левін, В. І.; Levin, V. I.
RU: Актуальность. При моделировании организационно-технических систем в ряде случаев возникают сложности в исследовании функционирования таких систем, если они формализованы на основе аналитико-детерминированных функций. В работе предложен новый метод – раздетерминизация, созданный для решения проблемы вычисления детерминированных функций, имеющих так называемые особые точки, в которых у функции не существует определенного значения. Цель. Целью является работка подхода, позволяющего осуществлять деление на нуль и тем самым исключать особые точки функций. Метод. Предложенный в статье метод заключается в переходе от проблематичной, с точки зрения вычисления, детерминированной функции к соответствующей недетерминированной, а именно, интервальной функции, путем замены детерминированных параметров функции соответствующими интервальными параметрами. Благодаря этой замене значения функции в особых точках становятся интервальными и вполне определенными значениями. Последнее и позволяет решить проблему вычисления функции. Результат. Путем вырезания интервальной функции выведены рабочие формулы, основанные на основных положениях интервальной математики и позволяющие легко вычислять значения этой функции. Предложенный в статье подход к решению проблемы вычисления функций с особыми точками имеет важное значение для всех классов прикладных систем, в которых эта проблема реально существует. Речь здесь идет о тех системах, функции-характеристики которых имеют некоторое число особых точек. Такие системы встречаются чаще всего в телеметрии, теории и практике надежности, гуманитарной сфере и ряде других областей. Особенности этих областей в том, что в них не всегда применимы классические методы детерминистской математики, что побуждает разрабатывать новые подходы к решению возникающих здесь задач. Выводы. Решение проблемы вычисления функции достигается легализацией деления на нуль путем интервализации вычислений. При этом используется принцип вырезания окрестности нуля из интервала, являющегося делителем интервальной дроби, представляющей исследуемую функцию. UK: Актуальність. При моделюванні організаційно-технічних систем в низці випадків виникають складності дослідження функціонування таких систем, якщо вони формалізовані на основі аналітико-детермінованих функцій. У роботі запропоновано новий метод - роздетермінізація, створений для вирішення проблеми обчислення детермінованих функцій, що мають так звані особливі точки, в яких у функції не існує визначеного значення. Мета. Метою є розробка підходу, що дозволяє здійснювати поділ на нуль і тим самим виключати особливі точки функцій. Метод. Запропонований у статті метод полягає в переході від проблематичної, з точки зору обчислення, детермінованої функції до відповідної недетермінованої, а саме, інтервальної функції, шляхом заміни детермінованих параметрів функції відповідними інтервальними параметрами. Завдяки цій заміні значення функції в особливих точках стають інтервальними і цілком визначеними значеннями. Останнє і дозволяє вирішити проблему обчислення функції. Результат. Шляхом вирізання інтервальної функції виведені робочі формули, засновані на основних положеннях інтервальної математики, які дозволяють легко обчислювати значення цієї функції. Запропонований у статті підхід до вирішення проблеми обчислення функцій з особливими точками має важливе значення для всіх класів прикладних систем, в яких ця проблема реально існує. Мова тут йде про ті системи, функції-характеристики яких мають деяке число особливих точок. Такі системи зустрічаються найчастіше в телеметрії, теорії та практиці надійності, гуманітарній сфері та низці інших областей. Особливості цих областей полягають у тому, що в них не завжди застосовні класичні методи детерміністської математики, що спонукає розробляти нові підходи до вирішення завдань, що тут виникають. Висновки. Вирішення проблеми обчислення функції досягається легалізацією ділення на нуль шляхом інтервалізації обчислень. При цьому використовується принцип вирізання околиці нуля з інтервалу, що є дільником інтервального дробу, що подає досліджувану функцію. EN: Context. In this paper we propose the dedetermination as the new method designed to solving a problem of calculation of deterministic functions with the so-called singular points where the function does not take a certain value. Objective. The approach is developed that allows for division by zero and thus exclude singular points of functions. Method. The method proposed in this article is to move from the problematic (from point of view of calculating) determined function to the corresponding not determined (interval) function by replacing determined function parameters by corresponding interval parameters. Due to this change values of the function at the singular points will be well-defined interval and values. Results. The latter allows you to solve the problem of calculating the function. For the simplified by cutting out interval function the effective formulas are derived based on main provisions of interval mathematics and make it easy to calculate value of this function. The proposed in the article approach to the problem of calculating functions with singular points is important for all those classes of systems in which the problem really exists. It is about the systems which functions have any number of specific points. Such systems are found mostly in telemetry, reliability theory and practice, humanitarian and others areas. The features of these areas is that they do not always apply the classical methods of deterministic mathematics. This leads us to search for new approaches to solving problems that arise here. Conclusions. The solution to this problem is achieved by legalization division by zero by intervalization of calculations. It uses the principle of cutting out a neighborhood of zero in the interval being the denominator of the fraction representing studied function.
Віртуальне визначення характеристик потоку в пісковому жолобі односпіральних класифікаторів
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Кондратець, В. О.; Мацуй, А. М.; Kondratets, V. A.; Matsui, A. N.
UK: Актуальність. Бідні залізні руди, які потребують збагачення, є сировинною основою чорної металургії. Їх подрібнення у перших стадіях в наслідок перевитрати електроенергії, сталевих куль і футеровки погіршує конкурентоспроможність продукції. Зменшити перевитрати можливо автоматизацією цих процесів, однак перепоною на цьому шляху є нерозв’язаність задачі отримання інформації про піскове навантаження з необхідною точністю, хоч проводились широкі та тривалі дослідження. Прогресивний віртуальний підхід відкриває перспективи вирішення даної проблеми. Метою даної роботи є розробка математичної моделі віртуального визначення характеристик піскового потоку на виході механічного односпірального класифікатора за технологічним параметром, який достатньо просто, точно та безконтактно можливо виміряти порівняно недорогим технічним засобом. Метод. Запропоновано метод графоаналітичного моделювання, де розглядається піскове тіло класифікатора (матеріал між двома сусідніми витками спіралі), яке подається горизонтальними та вертикальними шарами, створюючи вздовж висоти та довжини елементи , що дозволяє отримувати залежності об’єму пісків у вертикальних шарах від довжини піскового тіла. Дані залежності при будь-якій висоті, кратній , що мають мінімум і максимум, апроксимувалися математичними виразами у вигляді семи членів ряду Фур’є. Вони встановлюють зв’язок між їх конкретними складовими та висотою піскового тіла. Використання даних зв’язків надає можливість знаходити миттєві об’ємні та масові витрати матеріалу в пісковий жолоб при будь-якому значенні висоти пісків. Результати. Отримана математична модель процесу розвантаження пісків у вигляді трьох основних і двадцяти двох додаткових рівнянь дозволяє визначати характеристики піскового потоку за висотою піскового тіла класифікатора. Миттєве значення витрати змінюється за достатньо складною залежністю, яка зберігається при різних висотах піскового тіла. При зростанні висоти закономірно збільшується як середнє, так і миттєве значення масової витрати пісків. Висновки. Вперше отримано математичну модель, яка описує значення миттєвої витрати пісків в процесі їх розвантаження у пісковий жолоб односпірального класифікатора за виміряною висотою піскового тіла. Завдяки цьому можливо стабілізувати розрідження пульпи у кульовому млині, підвищити його продуктивність, якість подрібненого твердого та покращити експлуатаційні характеристики технологічного обладнання і, як наслідок, зменшити перевитрати при подрібненні руд. EN: Contex. Poor iron ore which requires enrichment are the raw material basis for the steel industry. Their grinding in the early stages due to cost overruns electricity, steel balls and the lining reduces the competitiveness of products. Reduce the cost overruns is possible by automation these processes, however, an obstacle here is the unresolved problem of obtaining information about a load of sand with the required accuracy, although carried out a broad and long-term studies. Progressive virtual approach offers the prospect of solving this problem. The objective of this work is to develop a mathematical model of the virtual characterization of sandy stream at the output of the mechanical single-spiral classifier on technological parameter, which is quite simply, accurately and without contact is possible to measure relatively cheap technical means. Method. A method of graphic-analytical modeling, which examines the sand body of the classifier (the material between two adjacent turns of the spiral), which is supplied with horizontal and vertical layers, forming the height and length of the elements , which allows to obtain, depending sand volume in the vertical layers of sand-body length. These relationships at a certain height, fold , having a minimum and maximum were approximated mathematical expressions in the form of seven members of the Fourier series. They establish a link between their individual components and a height of sand bodies. The use of these links gives the possibility to find instant volume and mass of material costs in the sand chute for any value of the height of the sand. Results. The resulting mathematical model of unloading sand in the form of three main and twenty-two additional equations allows to determine the characteristics of the sand flow adjustment sand classifier body. The instantaneous flow rate varies in a rather complex pattern, which is stored at different altitudes sand bodies. With increasing height naturally increase as the average and instantaneous values of the mass flow of sand. Conclusions. For the first time it produced a mathematical model that describes the values of instantaneous flow of sand in the process of unloading in the sand chute single-spiral classifier from the measured height of the sand body. This makes it possible to stabilize the dilution of the pulp in a ball mill, to increase its productivity, quality and divided solid improve the performance of the process equipment and, consequently, reduce the cost overruns during grinding ore.
Гібридна система управління ресурсами для віртуалізованих мережевих функцій
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Суліма, С. В.; Скулиш, М. А.; Sulima, S.; Skulysh, M.
UK: Актуальність. Проблема зростання мобільного трафіку даних та збільшення кількості сервісів набуває глобального рівня, крім того, збільшуються об’єми та частота надходження службового трафіку, що передається мережею, а тому виникає необхідність у його ефективному управлінні з метою забезпечення потрібної якості обслуговування користувачів та оптимального використання ресурсів мережі оператора зв’язку. В таких умовах навантаження на сервер, що створюється в процесі організації з’єднання та його обслуговування, має свої особливості. Динамічне управління ресурсами є корисним методом для роботи в умовах коливань, які спостерігаються у навантаженні систем зв’язку. Технологія віртуалізації дозволяє реалізувати даний підхід. Аналітична модель системи буде привабливою, оскільки вона зможе оцінити характеристики системи в широкому діапазоні умов і бути обчисленою порівняно легко. Вона також може залучати методи чисельної оптимізації для проектування системи. Мета. Підвищення ефективності роботи мобільної мережі за допомогою оптимального виділення ресурсів у телекомунікаційному середовищі. Метод. Аналіз відомих публікацій, присвячених віртуалізації мережевих функцій мобільної мережі, дав змогу виявити підхід до моделювання виділення ресурсів, а також показав відсутність рішень щодо важливих питань цього процесу (продуктивності управління, системи прогнозування навантаження). Результати. Пропонується підхід до моделювання і дослідження системи гібридного динамічного управління ресурсами мережевих функцій, де ресурси віртуальним вузлам виділяються динамічно і опортуністично в залежності від передбачуваних потреб. Висновки. У статті вирішено завдання побудови системи управління ресурсами для віртуалізованих мережевих функцій. Запропоновано метод адаптації величини інтервалу управління розподілом ресурсів мережевих функцій, який забезпечує динамічне налаштування роботи системи, що дозволяє зменшити кількість надлишкової службової інформації, яка передається в мережі, та розвантажити мережеві вузли. Побудовано модель системи обслуговування навантаження, за допомогою якої представлено метод прогнозування навантаження, який враховує як накопичені за довгий строк дані статистики, так і останні тенденції, які спостерігаються у мережі, що дозволяє досягати раціонального співвідношення затрат на управління та підсумкового значення якості обслуговування. EN: Context. The problem of growth of the mobile data traffic and the number of services becomes global, moreover, volume and frequency of control traffic transmitted through the network are increasing, and therefore there is a need for its effective management to ensure the quality of service required by users and optimal use of mobile network resources. In such circumstances, the load on the server that is created in the process of establishing the connection and its serving has its considerations. Dynamic resource provisioning is a useful technique for handling the variations seen in communication systems workloads. Virtualization technology allows to implement this approach. An analytic model of a system would be attractive as it would be able to evaluate system characteristics under a wide range of conditions, and to be computed comparatively easily. It is also can incorporate numerical optimization techniques for system design. Objective. To improve the efficiency of mobile network through optimal resource allocation in telecommunication environment. Method. Analysis of the known publications devoted to virtualization of network functions of mobile network has shown the modeling approach to resource allocation and also has shown the absence of decisions on important issues of this process (performance of management, load prediction system). Results. An approach to model and investigate hybrid dynamic system of network functions resource management, where resources are provided to virtual nodes dynamically and opportunistically based on predicted needs, is proposed. Conclusions. In the paper the problem of provisioning system design for virtualized network functions is solved. A method for adapting the size of network function’s resource allocation control interval is proposed that provides dynamic configuration of the system, reducing excessive service data transmitted in the network, and decrease the load of network nodes. The workload service system model is built which outlines a method of workload forecasting, which takes into account long-term accumulated statistics and recent trends observed in a network that allows a rational level of management costs and final values of quality of service.
Впровадження цифрового телебачення DVB-T2 на 9 каналі в місті Дніпро
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Красовська, Ю. О.; Магро, В. І.; Krasovska, Y. O.; Magro, V. I.
UK: Актуальність. Вирішено завдання переходу регіонального телевізійного каналу з аналогового на цифрове мовлення. Мета роботи – виявлення та подолання складнощів локального переходу на цифрове телебачення стандарту DVB-T2 на прикладі пересічної регіональної телекомпаній. Метод. Запропоновано два рівня переходу регіонального телевізійного каналу з аналогового на цифрове мовлення. Перший рівень включає у себе обрання оптимального формату відеозображення для мовлення у стандартах DVB-T2 та HDTV, а також два варіанти заміни устаткування телеканалу, які можуть забезпечити цифрове наземне телебачення другого покоління і цифрове наземне телебачення високої чіткості. Наявність двох варіантів заміни устаткування зумовлена обмеженістю коштів, які телекомпанія може виділити впродовж короткого часового інтервалу на технічне переоснащення. На другому рівні, рівні міста, розраховано реальну дальність покриття цифрового мовлення та запропоновані методи його досягнення. Результати. На прикладі пересічної регіональної телевізійної компанії показана методика переходу з аналогового на цифрове мовлення. Розрахунки проведені на прикладі телеканалу Приват ТБ Дніпро – «9 канал», міста Дніпро показали, що наявна аналогова система фіксування, обробки і транспортування відеозображення на регіональному телеканалі потребує повної заміни обладнання. Залежно від наявних коштів, які виділяються на технічне переобладнання, запропоновано два шляхи заміни обладнання. Розрахунки показали, що мінімально задовільне покриття цифрового телевізійного сигналу у м. Дніпро забезпечується на відстані близько 65 км. Втім, якість цифрового телебачення на межі зони покриття не забезпечується повною мірою через незадовільну напруженість поля у точках найбільшої віддаленості від телевізійного центру. EN: Context. The problem of the regional television channel transition from analogue broadcasting to digital broadcasting has been solved. Objective is to identify and overcome the difficulties of the local transition to digital television standard DVB-T2 on the example of the usual regional television company. Method. A two-level transition of the regional TV channel from analog to digital broadcasting is proposed. The first level includes the election of the best video format for broadcasting in the DVB-T2 standard and HDTV, as well as two options for replacing the television equipment that can provide digital terrestrial second generation digital terrestrial television and high definition television. The two options for replacing equipment are due to the limited funds that can allocate TV company for a short time interval on the technical re-equipment. At the second level, the city level to calculate the real range of coverage of digital broadcasting and the proposed methods of achieving it. Results. In this example, the technique of the transition from analogue to digital broadcasting for usual regional television companies is shown. Calculations carried out on the example of TV Private TV Dnipro – «Channel 9», the city Dnipro showed that the existing analogue system fixing, processing and transportation of the video on the regional TV channel will require the complete replacement of the equipment. Depending on the volume of finances allocated for modernization, two ways of replacing equipment are suggested. Calculations showed that minimally satisfactory coverage of digital TV in the city Dnipro provided at a distance of about 65 km. However, the quality of digital television on the verge of coverage is not provided in full by poor field strength at the point of maximum distance from the TV center. Conclusions. The method of transition of the regional TV channel from analogue broadcasting to digital broadcasting has been developed. It can be recommended for use in practice, considering local conditions in other regional channels in Ukraine.

Browse

Recent Submissions