Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2015, №4 (35)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/28899
Browse
Recent Submissions
Item Спосіб підтримання заданого рівня попиту акторів соціальних інтернет-сервісів на контент(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Молодецька, К. В.; Molodetska, K.UK: Сучасні соціальні інтернет-сервіси є новітньою віртуальною платформою, яка забезпечує онлайн комунікацію між учасниками відповідних віртуальних спільнот. Популярність соціальних інтернет-сервісів, окрім усіх їх позитивних комунікаційних можливостей, породжує низку потенційних загроз інформаційній безпеці особи, суспільства, держави. Зокрема, особливо небезпечними є загрози, які спрямовуються зловмисниками на маніпулювання суспільною свідомістю. При цьому явища соціальної комунікації, які виникають внаслідок взаємодії акторів, характеризуються непрогнозованістю процесів. Це призводить до виникнення стану некерованого хаосу, який має безпосереднє віддзеркалення в оффлайні. З метою забезпечення керованості такими процесами у статті запропоновано використати концепцію синергетичного управління взаємодією акторів у соціальних інтернет-сервісах. Синергетичне управління, яке синтезується в результаті, забезпечує підвищення стійкості віртуальних спільнот до деструктивних впливів у розрізі управління попитом акторів на контент у соціальних інтернет-сервісах. На основі обраного динамічного інваріанту показано можливість забезпечення протікання у віртуальних спільнотах процесів керованої самоорганізації акторів для переходу системи у керований підконтрольний стан. Обраний у статті атрактор враховує базові особливості комунікації акторів, такі як зміна в часі цінності контенту та забезпечення досягнення поставленої мети від взаємодії акторів віртуальної спільноти у точці сплеску синергетичного ефекту. У результаті впливу синтезованого синергетичного управління на інваріантному різноманітті реалізується редукція ступенів свободи нелінійної динамічної системи – процесу взаємодії. Як наслідок, спрощується процес штучно-керованого підтримання заданого рівня попиту акторів і забезпечується вдалий стартап нових брендів. EN: Modern social networking services are a brand-new virtual platform to host online communication between participants of virtual communities. Social networking services having good communicational capabilities and thus enjoying popularity bear a number of potential threats to individual, social and national information security. The greatest are threats aimed to manipulate the social mind. Social communications resulting from the actors’ interactions yet feature unpredictability of the processes. This creates an uncontrolled chaotic state that glasses itself offline. It is suggested in the paper to apply the concept of social network actors’ interactions synergetic control to those processes. The synergetic control synthesized improves the social proof tolerance by controlling social networking services actors’ market for attractive information. The dynamic invariant chosen shows the possible controlled self-organization process in a virtual community to drive the system transition to the controlled state. The attractor shown in the paper factors such basic features of the actors’ communication as the content value time shift and the virtual community actors’ interactions goal hit in a synergy splash point. Under synergetic control the degrees of freedom of a nonlinear dynamic system get reduced on the invariant manifold as a result of the interaction process. That simplifies the content market management and promotes new startups.Item Оптимизация в условиях неопределенности методом детерминизации(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Левин, В. И.; Левін, В. І.; Levin, V. I.RU: В статье рассмотрены существующие подходы к оптимизации (оптимальному проектированию) систем в условиях неопределенности. Дана точная постановка задачи условной оптимизации при интервальной неопределенности параметров целевой функции и ограничений. В связи с этим изложены математическая теория сравнения интервалов, включающая точное определение максимального и минимального интервалов, условия существования таких интервалов и алгоритмы их отыскания. Предложена идея решения задачи условной оптимизации при интервальной неопределенности ее параметров. Эта идея основана на правилах математической теории сравнения интервалов, позволяющих заменить сравнение интервалов и выделение максимального и минимального интервала сравнением их нижних и верхних границ. На базе предложенной идеи сформулирован и обоснован метод детерминизации, позволяющий решить задачу условной оптимизации при интервальной неопределенности параметров путем ее сведения к двум полностью определенным задачам оптимизации того же типа. Сформулирована и доказана теорема, определяющая решение задачи условной оптимизации в условиях интервальной неопределенности параметров через решения двух указанных полностью определенных задач оптимизации. Также сформулирована и доказана теорема, определяющая необходимое и достаточное условие существования решения задачи условной оптимизации при интервальной неопределенности. Построен четырехшаговый алгоритм решения задачи условной оптимизации при интервальной неопределенности параметров, который реализует метод детерминизации. Приведен пример работы алгоритма; в качестве решаемой задачи выбрана интервальная задача о назначениях. Проведено сравнение изложенного подхода к решению задач условной оптимизации с неполностью определенными параметрами с другими методами решения таких задач (детерминированный, вероятностный и нечеткий). Указаны достоинства и недостатки различных методов. Подчеркнуто, что предложенный подход позволяет сводить оптимизацию неполностью определенных функций к оптимизации полностью определенных функций строго математически, а не эвристически, как это делается в других известных подходах. UK: У статті розглянуті існуючі підходи до оптимізації (оптимального проектування) систем в умовах невизначеності. Дана точна завдання умовної оптимізації при інтервальної невизначеності параметрів цільової функції і обмежень. У зв’язку з цим викладені математична теорія порівняння інтервалів, що включає точне визначення максимального і мінімального інтервалів, умови існування таких інтервалів і алгоритми їх відшукання. Запропонована ідея рішення задачі умовної оптимізації при інтервальної невизначеності її параметрів. Ця ідея заснована на правилах математичної теорії порівняння інтервалів, що дозволяють замінити порівняння інтервалів і виділення максимального і мінімального інтервалу порівнянням їх нижніх і верхніх меж. На базі запропонованої ідеї сформульований і обгрунтований метод детермінізації, що дозволяє вирішити задачу умовної оптимізації при інтервальної невизначеності параметрів шляхом її зведення до двом повністю певним завданням оптимізації того ж типу. Сформульована і доведена теорема, визначальна рішення задачі умовної оптимізації в умовах інтервальної невизначеності параметрів через рішення двох зазначених повністю певних завдань оптимізації. Також сформульована і доведена теорема, визначальна необхідна і достатня умова існування розв’язку задачі умовної оптимізації при інтервальної невизначеності. Побудований четирехшаговий алгоритм вирішення задачі умовної оптимізації при інтервальної невизначеності параметрів, який реалізує метод детермінізації. Наведено приклад роботи алгоритму; в якості розв’язуваної задачі обрана інтервальна задача про призначення. Проведено порівняння викладеного підходу до вирішення задач умовної оптимізації з неповністю визначеними параметрами з іншими методами вирішення таких завдань (детермінований, імовірнісний і нечіткий). Вказані достоїнства і недоліки різних методів. Підкреслено, що запропонований підхід дозволяє зводити оптимізацію неповністю певних функцій до оптимізації повністю певних функцій строго математично, а не евристично, як це робиться в інших відомих підходах. EN: The existing approaches to the optimization (optimal design) of systems under uncertainty are considered. An exact formulation of problem of constrained optimization under interval uncertainty of the parameters of the objective function and constraints is given. In this connection the mathematical theory of comparison of intervals is set out, including a precise definition of the maximal and minimal intervals, conditions for existence of such intervals and algorithms for finding them. Idea of solving constrained optimization problems under interval uncertainty of its parameters is proposed. This idea is based on the rules of the mathematical theory of comparison of intervals which allows replace the comparison of intervals and determination of maximal and minimal interval by comparing their lower and upper bounds. On basis of the proposed idea the determination method which allows solve the problem of constrained optimization under interval uncertainty parameters by reducing it to two entirely certain optimization problems of the same type is formulated and proved. We formulate and prove a theorem that defines the solution of the problem of constrained optimization under interval uncertainty of parameters through solutions of two fully certain optimization problems. Also the theorem that defines the necessary and sufficient condition for existence of a solution of constraint optimization under interval uncertainty is formulated and proved. The algorithm of solving constrained optimization under interval uncertainty parameters that implements a method of determination is constructed and consists of 4 steps. The example of the algorithm is given. The interval assignment task is selected as a problem to be solved is selected. A comparison of our approach to solving constrained optimization problems with incompletely defined parameters with other methods for solving such problems (deterministic, probabilistic and fuzzy) is done. Advantages and disadvantages of different methods are listed. It is emphasized that the proposed in the article approach allows us to reduce the optimization of incompletely specified functions to fully optimize certain functions strictly mathematically rather than heuristically, as is done in well-known approaches.Item Решение задачи глобальной оптимизации модифицированным алгоритмом летучих мышей(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Красношлык, Н. А.; Красношлик, Н. О.; Krasnoshlyk, N. O.RU: В работе рассмотрен алгоритм летучих мышей для решения задачи глобальной оптимизации. Данный метаэвристический алгоритм относится к алгоритмам роевого интеллекта, которые интенсивно развиваются в последние годы. Целью работы является усовершенствование алгоритма летучих мышей, исследование эффективности его работы и применение для решения оптимизационных задач. Предложен модифицированный вариант канонического алгоритма, в котором для вычисления скорости движения летучих мышей применена методика алгоритма роя частиц. Проведены вычислительные эксперименты по сравнению точности и скорости сходимости канонического и модифицированного алгоритмов. Установлено, что предложенный вариант алгоритма является более эффективным при нахождении глобального минимума унимодальных и мультимодальных тестовых функций. Исследована зависимость эффективности работы модифицированного алгоритма летучих мышей от задаваемых параметров. В качестве варьируемых параметров выбраны начальные значения громкости и интенсивности звукового сигнала, испускаемого летучими мышами. Модифицированный алгоритм применен для решения практической задачи минимизации стоимости расходных материалов, необходимых для изготовления сосуда высокого давления. Проведено сопоставление полученного решения данной оптимизационной задачи с результатами других авторов, которые применяли как классические, так и популяционные алгоритмы. UK: У роботі розглянуто алгоритм кажанів для розв’язування задачі глобальної оптимізації. Даний метаевристичний алгоритм відноситься до алгоритмів ройового інтелекту, які інтенсивно розвиваються в останні роки. Метою роботи є удосконалення алгоритму кажанів, дослідження ефективності його роботи і застосування для розв’язування оптимізаційних задач. Запропоновано модифікований варіант канонічного алгоритму, в якому для обчислення швидкості руху кажанів застосована методика алгоритму рою часток. Проведено обчислювальні експерименти з порівняння точності і швидкості збіжності канонічного та модифікованого алгоритмів. Встановлено, що запропонований варіант алгоритму є більш ефективним при знаходженні глобального мінімуму унімодальних і мультимодальних тестових функцій. Досліджено залежність ефективності роботи модифікованого алгоритму кажанів від заданих параметрів. В якості варійованих параметрів обрані початкові значення гучності та інтенсивності звукового сигналу, що випускається кажанами. Модифікований алгоритм застосований для розв’язання практичної задачі мінімізації вартості витратних матеріалів, необхідних для виготовлення посудини високого тиску. Проведено співставлення отриманого розв’язку даної оптимізаційної задачі з результатами інших авторів, які використовувати як класичні, так і популяційні алгоритми. EN: In this paper we consider a bat algorithm for solving the problem of global optimization. This metaheuristic algorithm applies to swarm intelligence algorithms, which are developing rapidly in recent years. The aim of the work is to improve the bat algorithm, study its efficiency and application for solving optimization problems. A modified version of the algorithm in which to calculate speed of the bats used the technique of particle swarm optimization is proposed. The computational experiments have been conducted to compare the accuracy and the speed of convergence of the canonical and the modified algorithms. It was found that the proposed version of the algorithm is more effective in finding the global minimum of unimodal and multimodal test functions. The dependence of the efficiency of modified bat algorithm from the set parameters is investigated. As variable parameters chosen initial values of the loudness and pulse emission rate emitted by bats. The modified algorithm is applied to solve practical problem of minimize the cost of pressure vessel design. The comparison of the solution of the optimization problem with the results of other authors who used both classical and population algorithms was conducted.Item Дескрипторный подход к синтезу ограниченного робастного гарантирующего управления запасами с использованием параметризованной функции Ляпунова(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Дорофеев, Ю. И.; Дорофєєв, Ю. І.; Dorofieiev, Yu. I.RU: Решена задача синтеза робастного гарантирующего управления запасами для сетей поставок с параметрической структурной неопределенностью в условиях действия неизвестного, но ограниченного внешнего спроса и наличия несимметричных ограничений на значения состояний и управлений. Закон управления строится в виде линейной динамической обратной связи по сигналу невязки между наличными и страховыми уровнями запаса ресурсов. Для подавления влияния внешних возмущений, моделирующих изменения спроса, одновременно с обеспечением робастной устойчивости замкнутой системы применен метод инвариантных эллипсоидов, который был усовершенствован посредством использования дескрипторного описания системы и построения параметризованной функции Ляпунова, что позволяет уменьшить степень влияния неопределенности значений транспортных запаздываний на результат синтеза управления. С помощью математического аппарата линейных матричных неравенств задача синтеза управления представлена в виде последовательности задач полуопределенного программирования, для решения которых применяются свободно распространяемые специализированные программные пакеты. В рамках предложенной методики возможен выбор оптимальных значений страховых запасов ресурсов, поскольку рассмотренное решение задает, фактически, алгоритмическую зависимость между уровнем страховых запасов и оптимальным значением критерия качества. Рассмотрен численный пример. UK: Вирішено задачу синтезу робастного гарантуючого керування запасами для мереж поставок з параметричною структурною невизначеністю в умовах дії невідомого, але обмеженого зовнішнього попиту та наявності несиметричних обмежень на значення станів і керуючих дій. Закон керування будується у вигляді лінійного динамічного зворотного зв’язку за сигналом нев’язки між готівковими і страховими рівнями запасу ресурсів. Для подавлення впливу зовнішніх збурень, що моделюють зміни попиту, одночасно із забезпеченням робастної стійкості замкнутої системи застосований метод інваріантних еліпсоїдів, який був удосконалений за допомогою використання дескрипторного опису системи та побудови параметризованої функції Ляпунова, що дозволяє зменшити ступінь впливу невизначеності значень транспортних запізнювань на результат синтезу керування. За допомогою математичного апарату лінійних матричних нерівностей задача синтезу управління представлена у вигляді послідовності задач напіввизначеного програмування, для вирішення яких застосовуються вільно поширювані спеціалізовані програмні пакети. В рамках запропонованої методики можливий вибір оптимальних значень страхових запасів ресурсів, оскільки розглянуте рішення задає, фактично, алгоритмічну залежність між рівнем страхових запасів і оптимальним значенням критерію якості. Розглянуто чисельний приклад. EN: The problem of robust guaranteed inventory control synthesis for supply networks with parametric uncertainty under action of unknown, but bounded external demand and availability of non-symmetrical constraints on the values of states and controls is solved. The control law is constructed in the form of a linear dynamic feedback with respect to deviation between cash and safety stock levels of resources. In order to suppress the influence of external perturbations, modeling changes in demand, while ensuring robust stability of the closed system the method of invariant ellipsoids is used, which has been improved through the use descriptor system approach and building parameter-dependent Lyapunov function, which reduces the impact degree of uncertainty of the transport time-delays on the result of the synthesis control. With the help of the linear matrix inequalities technique the control synthesis problem is presented as a series of semidefinite programming, for solving which is used open source software. In the framework of the proposed method is possible to choose the optimal values of safety stock levels of resources, as the resulting solution determines, in fact, an algorithmic relationship between the levels of safety stocks and the optimal value of the quality criterion. The numerical example is considered.Item DEVS-орієнтована методика валідації композитних веб-сервісів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Шкарупило, Вадим Вікторович; Кудерметов, Равіль Камілович; Польська, Ольга Володимирівна; Shkarupylo, V. V.; Kudermetov, R. K.; Polska, O. V.UK: Запропоновано методику валідації композитних веб-сервісів за рахунок синтезу імітаційних дискретно-подійних моделей на основі формалізму DEVS. Це дозволяє виконувати автоматизовану перевірку придатності таких систем до цільового використання при проектуванні шляхом імітаційного моделювання. В якості вхідних даних використано формальну специфікацію на основі темпоральної логіки TLA, що дозволяє математично строго представляти функціональні характеристики композитних сервісів у форматі обчислювальних процесів. За аналітичну модель в основі TLA-специфікації взято структуру Кріпке. У межах методики запропоновано правила синтезу із вихідної TLA-специфікації DEVS-моделі композитного сервісу, призначеної бути засобом валідації. Результуюча DEVS-модель складається із моделей атомарних сервісів, моделі клієнта композитного сервісу та моделі координатора атомарних сервісів, що функціонує згідно специфікації WS-BPEL. Для перевірки методики проведено експериментальні дослідження, що підтвердили адекватність результуючої DEVS-моделі. Перевірку здійснено згідно запропонованого підходу, що полягає у порівнянні результатів валідації шляхом імітаційного моделювання із результатами валідації шляхом тестування. За результатами проведених досліджень обґрунтовано доцільність використання запропонованої методики при проектуванні композитних сервісів, що базується на зменшенні часових витрат на валідацію. Наголошено на доречності використання методики при ітераційній розробці. EN: A technique for Composite Web Services validity checking has been proposed. It is based on discrete-event DEVS-models synthesis, which provides the ability to conduct the automated validation by way of simulation during the design process. Temporal Logic of Actions has been chosen as the basis for input data – formal specification of Composite Web Service. It allows to specify the functional properties of such systems mathematically strictly. Functional properties has been represented as computational processes. The Kripke structure has been used as TLA-specification analytical model. Our technique leans on the proposed rules, aimed at simulation DEVS-model synthesis from given TLA-specification. The resulting coupled Composite Web Service DEVS-model consists of atomic web services models, model of client, simulated as job-requests generator, and coordinator model. Coordinator represents the WS-BPEL-engine, functioning in accordance with centralized orchestration model. A case study has been conducted to verify the proposed technique. Its artifacts confirmed the adequacy of resulting DEVS-model. The technique verification is based on the proposed approach: simulation-driven validation results are compared with the ones, obtained with test-driven validation. Technique expediency has been grounded by Composite Web Services validity checking time costs reduction.Item Test generation and simulation for crosstalk faults(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Skobtsov, Yu. A.; Skobtsov, V. Yu.; Shalyto, A. A.; Скобцов, Ю. О.; Скобцов, В. Ю.; Шалыто, А. А.EN: The main models of crosstalk faults are defined: 1) induced positive and negative pulses, 2) induced delays. The purpose of the work is to increase the effectiveness of the methods of constructing checking tests for digital systems based on an evolutionary approach and models of non-const fault. Formalized statement of the problem of test generation for a single crosstalk faults-induced pulses and delays. It is shown that this problem is reduced to solving a system of logic equations in the multi-valued alphabet. The 8-valued alphabet and multi-valued functions for basic gates are defined. Simulation method was developed in the 8-valued alphabet for crosstalk faults. On this basis, the genetic algorithm is proposed for test generation of single cross-faults. The test generation problem for fault-induced delay is formalized. A genetic algorithm of test generation for fault-induced is proposed. Developed algorithms and software for test generation for crosstalk faults, which improve the quality of test generation by using evolutionary techniques. The approbation of the developed methods is implemented at circuits of international catalogs ISCAS85, ISCAS89, which showed an increase in the completeness of tests by 15%. UK: Розглянуто основні моделі перехресних несправностей ( crosstalkfaults ): 1) індуковані позитивні і негативні імпульси, 2) індуковані затримки. Мета роботи – підвищення ефективності методів побудови перевіряльних тестів цифрових систем на основі еволюційного підходу і моделей неконстантних несправностей. Формалізована постановка задачі генерації перевіряльного тесту для одиночних перехресних несправностей – індукованих імпульсів і затримок. Показано, що ця задача зводиться до розв’язання системи логічних рівнянь в багатозначному алфавіті. Визначено 8-значний багатозначний алфавіт і функції основних вентилів у цьому алфавіті. Отримав розвиток метод моделювання перехресних несправностей в 8-значному алфавіті. На цій основі розроблено генетичний алгоритм побудови перевіряльних тестів для одиночних перехресних несправностей. Розглянуто задачу генерації перевіряльного тесту для несправності індукована затримка. Запропоновано генетичний алгоритм побудови перевіряльних тестів для несправності індукована затримка. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для генерації тестів для перехресних несправностей, яке дозволяє підвищити якість перевіряльних тестів за рахунок використання еволюційних методів та моделей неконстантних несправностей . Проведено апробацію розроблених методів на схемах міжнародних каталогів ISCAS85 , ISCAS89 , яка показала збільшення повноти тестів на 15%.Item Image contour segmentation in hardware(2015) Amanatidis, Dimitrios; Dossis, Michael; Androulidakis, Iosif; Аманатідіс, Дімітріос; Доссіс, Михаїл; Андроулідакіс, ЙосипEN: The use of Behavioural Synthesis for hardware generation of a contour-based image segmentation method is considered. The segmentation method chosen, is a well-known, state-of-the-art, robust, efficient and fast-converging one, that combines functionals depending on the curve geometry and image properties in a level-set framework. The cost function sought to be minimized, is formulated as a weighted sum of three integral measures; a robust alignment term that leads the evolving surface to the edges of the desired object, a minimal variance term that measures the homogeneity inside and outside the object, and a geodesic active surface term that is used mainly for regularization. The algorithm is initially implemented in MatLab and ADA and subsequently, it is ported to our Behavioural Synthesis tool, the CCC HLS framework, which is capable of delivering correct-by-construction RTL VHDL implementations of computation-intensive applications. This way, behavioural ADA specifications are transformed into RTL micro-architectures which then can be easily implemented by commercial RTL synthesizers. UK: Розглянуто використання поведінкового синтезу для створення апаратного забезпечення контурної сегментації зображень. В якості методу сегментації обраний добре відомий, надійний, ефективний метод, що швидко збігається, який комбінує функціонали, залежні від геометрії кривих і властивостей зображення у множині рівнів структури. Мінімізована функція витрат формулюється як зважена сума трьох інтегральних мір: стійкого вирівнювання (прагне розвинути поверхню до країв бажаного об’єкта), мінімальної дісперсії (вимірює однорідність всередині і зовні об’єкта) і геодезично активної поверхні (використовується в основному для регуляризації). Алгоритм спочатку реалізований в Matlab і ADA, а потім, він перенесений у наш інструмент Поведінкового синтезу – середовище ССС HLS, яке здатне створювати правильно побудовані RTL VHDL реалізації додатків, що інтенсивно використовують обчислення. Таким чином, поведінкові характеристики ADA перетворюються у мікроархітектури RTL, які потім можуть бути легко реалізовані за допомогою комерційних RTL синтезаторів.Item Оптимизация многоэкстремальных функций большого числа параметров с использованием генетических алгоритмов(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Мочалин, А. Е.; Мочалін, О. Є.; Mochalin, O. Ye.RU: Для формально сформулированной задачи оптимизации рассмотрены основные достоинства и недостатки классических методов ее решения. Освещены основные предпосылки появления и история развития аппарата генетических алгоритмов. Проанализировано современное состояние библиографии, посвященной вопросам использования поисковых генетических алгоритмов. Рассмотрены основные идеи и принципы, лежащие в основе работы генетических алгоритмов. Выполнен обзор наиболее часто встречаемых генетических операторов: кроссинговера и мутации. Детально проанализированы базовые этапы работы классического генетического алгоритма. Рассмотрены основные способы кодирования решений в хромосомах, выбора пар особей для скрещивания, а так же представлены некоторые распространенные стратегии отбора. Сформулированы основные достоинства бинарного кодирования решений в хромосомах с применением кода Грея, а так же даны рекомендации по использованию вещественного кодирования решений в различных ситуациях. Описаны два основных класса параллельных генетических алгоритмов: «островов» и «мастер-рабочий». Приведен пример использования генетического алгоритма для оптимизации многоэкстремальной функции, зависящей от большего числа параметров. Представлены экспериментальные данные, подтверждающие преимущества использования графических процессоров для вычислений в параллельных генетических алгоритмах. Изложены рекомендации по целесообразности применения генетических алгоритмов в различных ситуациях. UK: Формально сформульована задача оптимізації. Розглянуті основні переваги і недоліки класичних методів оптимізації. Висвітлені основні передумови появи та історія розвитку апарату генетичних алгоритмів. Проаналізовано сучасний стан бібліографії, присвяченої питанням використання пошукових генетичних алгоритмів. Розглянуто основні ідеї та принципи, що лежать в основі роботи генетичних алгоритмів. Виконано огляд найбільш поширених генетичних операторів: кросинговеру і мутації. Детально проаналізовані базові етапи роботи класичного генетичного алгоритму. Розглянуті основні способи кодування рішень в хромосомах, вибору пар особин для схрещування, а так само представлені деякі поширені стратегії відбору. Сформульовані основні переваги бінарного кодування рішень в хромосомах із застосуванням коду Грея, а так само дані рекомендації з використання дійсного кодування рішень в різних ситуаціях. Описані два основних класи паралельних генетичних алгоритмів: «островів» і «майстер-робітник». Наведено приклад використання генетичного алгоритму для оптимізації багатоекстремальної функції, що залежить від великої кількості параметрів. Представлені експериментальні дані, що підтверджують переваги використання графічних процесорів для обчислень в паралельних генетичних алгоритмах. Викладені рекомендації щодо доцільності застосування генетичних алгоритмів у різних ситуаціях. EN: An optimization problem is formally formulated. The main advantages and disadvantages of classical optimization methods are considered for this problem. Basic prerequisites for the emergence and history development of the instrument of genetic algorithms are highlighted. The current state of the bibliography which is dedicated to the use of search genetic algorithms is analyzed. The basic ideas and underlying principles of genetic algorithms functioning are considered. A review of the most commonly used genetic operators: crossover and mutation, is made. The basic steps of classical genetic algorithm operation are analyzed in detail. The coding problem of solutions in the chromosomes and the selection of individual pairs for crossbreeding are considered. Some common selection strategies are presented as well. The basic benefits of the binary coding of solutions in the chromosomes that using Gray code are formulated. The recommendations are also given on the using of solutions real coding in different situations. The two main classes of parallel genetic algorithms: «islands» and «master – slave», are described. The example of using a genetic algorithm to optimize multiextremal function depending on a large number of parameters is showed. Experimental data are presented which confirm the benefits of graphic processors using in parallel implementation of genetic algorithm. The expediency recommendations of the use of genetic algorithms in different situations are set out.Item Інтелектуальна система підтримки прийняття рішень для функціонального діагностування на гамма-камері(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Москаленко, В. В.; Рижова, А. С.; Довбиш, А. С.; Moskalenko, V. V.; Rizhova, A. S.; Dovbysh, A. S.UK: Пропонується метод інформаційного синтезу системи підтримки прийняття рішень для радіонуклідної діагностики органів людини при динамічному обстеженні на гамма-камері. Як приклад розглянуто процес діагностування функціонального стану нирок. Розроблено алгоритм сегментації серії сцинтиграм на основі інформаційно-екстремального кластер-аналізу просторово-часових векторів зміни яскравості пікселів та алгоритм інформаційно-екстремального машинного навчання для розпізнавання функціонального стану нирок за ренографічною кривою. Розроблені алгоритми грунтуються на адаптивному двійковому кодуванні ознак розпізнавання та оптимізації геометричних параметрів розбиття простору ознак на класи еквівалентності в процесі максимізації інформаційної спроможності системи підтримки прийняття рішень. Запропоновано модифікацію інформаційного критерію ефективності машинного навчання, що є функціоналом від помилки другого роду та першої достовірності. Аналізуються результати роєвої оптимізації вирішальних правил та показано результати автоматичної сегментації сцинтиграфічних даних з метою виділення зон інтересу і автоматичної класифікації ренограм для формування діагностичного висновку. Потужність алфавіту класів функціонального стану нирки становить три класи. Перший клас характеризує нормальний стан без видимих порушень функції нирок. Другий клас характеризує ураження ниркової паренхіми. Третій клас характеризує порушення уродинаміки. Зроблено висновок про достовірність отриманих вирішальних правил. EN; Method of information synthesis of a decision support system for radionuclide diagnostics of human organs during dynamic observation on gamma camera is proposed. By way of example, the process of diagnosis kidneys’ functional state is considered. Segmentation algorithm series of scintigrams based on information-extreme cluster analysis of time-spatial vectors of pixel brightness changing, algorithm of recognition functional state of kidneys using renogram curves based on information-extreme machine learning are developed. The developed information-extreme algorithms based on adaptive binary coding of feature values and on optimization of geometrical parameters of feature space partitioning into classes equivalence during the process of maximizing of decision support system’s information ability. The modified information criterion for estimate efficiency of machine learning which expressed in terms of false omission rate and positive predictive value is proposed. The results of parameters optimization of decision rules using the particle swarm algorithm are analyzed. The result of the automatic segmentation of scintigraphic data intended to highlight regions of interests, result of automatic classification of renogram curves intended to make-diagnosis are shown. Set of classes characterized three functional states of kidneys. The first class characterizes the normal state of renal function without any apparent violations. The second class characterizes renal parenchymal disease. The third class characterizes a impaired impaired urinary dynamics. It was concluded about the accuracy of the decision rules.Item Знание-ориентированные интеллектуальные методы принятия решений в условиях неопределенности(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Кучеренко, Е. И.; Ходак, М. В.; Кучеренко, Є. І.; Ходак, М. В.; Kucherenko, Ye. I.; Khodak, M. V.RU: Рассмотрены проблемы глобального доступа к данным и знаниям компании. Наличие автоматизированных объектов потребовало реализации интеллектуальных технологий, методов и моделей оценки качества их функционирования. Предложен метод оптимизации доступа к данным, который ориентирован на интеграцию уже существующих локальных данных и предусматривает независимую поддержку и администрирование каждого из них. Метод ориентирован на детерминированные процессы, что ограничивает его применение. Сформулированы особенности методов обработки данных, предложен расширенный знание-ориентированный метод нечеткого вывода TSK. Нечеткий метод TSK, который в отличие от существующих, дополнительно включает в систему уравнений функцию полезности и позволяет осуществлять интеграцию знаний в процедурах нечеткого логического вывода с учетом значимости правил. Экспериментом подтверждена эффективность подхода в знание-ориентированных технологиях. UK: Розглянуто проблеми глобального доступу до даних і знань компанії. Наявність автоматизованих об’єктів зажадало реалізації інтелектуальних технологій, методів і моделей оцінки якості їх функціонування. Запропоновано метод оптимізації доступу до даних, який орієнтований на інтеграцію вже існуючих локальних даних і передбачає незалежну підтримку та адміністрування кожного з них. Метод орієнтований на детерміновані процеси, що обмежує його застосування. Сформульовано особливості методів обробки даних, запропонований розширений знання-орієнтований метод нечіткого виводу TSK. Нечіткий метод TSK, який на відміну від існуючих, додатково включає в систему рівнянь функцію корисності і дозволяє здійснювати інтеграцію знань в процедурах нечіткого логічного висновку з урахуванням значущості правил. Експериментом доведено ефективність підходу в знання-орієнтованих технологіях. EN: The problems of global access to data and knowledge of the company. Availability of automated facilities require the implementation of intelligent technologies, methods and models for assessing the quality of their functioning. A method for optimizing data access, which is focused on the integration of existing local data, and provides independent support and administration of each of them. The method is focused on a deterministic process, which limits its application. Formulated especially data processing techniques, to offer enhanced knowledge-oriented method of fuzzy inference TSK. Fuzzy method TSK, which, unlike the existing ones, further includes a system of equations of the utility function and enables the integration of knowledge in the procedures of fuzzy inference based on the importance of rules. The experiment confirmed the effectiveness of the approach to knowledge-oriented technologies.Item Алгоритм розпізнавання символів тексту на основі конкуруючих клітинних автоматів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Жихаревич, В. В.; Миронів, І. В.; Остапов, С. Е.; Zhikharevich, V. V.; Myroniv, I. V.; Ostapov, S. E.UK: В роботі запропоновано новий метод розпізнавання символів тексту, який ґрунтується на концепції конкуруючих клітинних автоматів. Розроблено новий тип клітинних автоматів, траєкторії руху яких співпадають з формою символу, що його представляє автомат. Перевагами такого методу є нечутливість до розміру символів, товщини їх ліній та пропорцій фрагментів, до часткової деформації та перекриття символів за винятком утворення спільних ліній. Для оптимізації ефективності та швидкості розпізнавання запропоновано процес конкуренції клітинних автоматів, розроблено її алгоритми та методи їх взаємодії. Для реалізації запропонованих алгоритмів створено моделюючу програму, яка дозволила оцінити ефективність клітинно-автоматних методів та провести експерименти з розпізнавання символів англійського алфавіту. Продемонстровано успішне розпізнавання частково деформованих символів та таких, що накладаються, не утворюючи спільних ліній. На основі проведених досліджень авторами робиться висновок про перспективність використання запропонованих методів в системах розпізнавання рукописного тексту. Для створення реальної системи необхідно розробити підсистеми взаємодії зі сканувальним обладнанням, принципи сегментації тексту, очищення його від шумів, створення клітинно-автоматного поля та виведення результатів розпізнавання. EN: This paper presents a new method for character recognition that is based on the concept of competing cellular automata. A new type of cellular automata, which move trajectory coincides with the character shape is represents. The advantage of this method is the insensitivity to the character size, lines thickness and proportion of fragments, distortion and partial overlapping symbols except the formation of joint lines. To optimize the recognition efficiency and speed offered the cellular automata competitive process; developed its algorithms and methods of interaction. To implement the proposed algorithms the modeling program was created. This software allowed to evaluate the effectiveness of cellular automata techniques and conduct experiments on English alphabet character recognition. It was demonstrated the successful recognition partly distorted characters and such imposed without forming joint lines. On the basis of these experiments authors concluded the prospects of using the proposed method in handwriting recognition. To create a real system it’s need to develop subsystem of interaction with scanning equipment, text segmentation principles, clearing it from the noise and automatic creation of cellular fields and output the recognition results.Item Метод фоновой сетки для триангуляции двумерных областей при функциональном подходе(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Чопоров С. В.; Чопоров, С. В.; Choporov, S. V.RU: В статье рассмотрена проблема построения дискретных моделей на базе треугольных элементов для геометрических областей сложной формы. Для представления геометрических областей используется функциональный подход на базе теории R-функций В. Л. Рвачева. В основе функционального подхода лежит использование неявных функций и логических операций над ними. Использование функционального подхода требует учета его особенностей при построение дискретных моделей. При таком подходе для определения принадлежности точки области необходимо вычислить значение функции в этой точки. Поэтому использование классических методов триангуляции, основанных на использовании множества опорных узлов, менее эффективно. При использовании методов на основе фоновой сетки элементы строятся непосредственно в геометрической области. Внутренние элементы фоновой сетки формируют начальную сетку, затем производится адаптация к границам области. Полученные сетки после сглаживания будут близкими к равномерным при использовании структурированных сеток в качестве фоновых. UK: У статті розглянута проблема побудови дискретних моделей на базі трикутних елементів для областей геометричних областей складної форми. Для подання геометричних областей використовується функціональний підхід на базі теорії R-функцій В. Л. Рвачова. В основу функціонального підходу покладено ідею використання неявних функцій та логічний операцій над ними. Використання функціонального підходу потребує врахування його особливостей при побудові дискретних моделей. При такому підході для визначення належності точки необхідно обчислити значення функції у цій точці. Тому використання класичних методів триангуляції, основаних на використанні множини опорних вузлів, менш ефективне. При використанні методів на основі фонової сітки елементи будуються безпосередньо в геометричній області. Внутрішні елементи фонової сітки формують початкову сітку, після чого відбувається її адаптація до границь області. Отримані сітки близькі до рівномірних – скінченні елементи приблизно однакового розміру. EN: In herein paper is described the problem of triangular mesh generation for complex geometrical domain. Functional approach is used for a geometrical object representation. Vladimir Rvachev’s R functions are used also. Functional approach is based on implicit functions and logical operations (negation, conjunction and disjunction) over these functions. Logical operation is a special real-value function that at inner point is greater than zero and at outer point is less than zero. Thus standard triangulations techniques, which based on predefined boundary discreet model, is less efficient. During background grid method for triangulation, triangles are built in domain directly. Presented method starts with a mesh that can be relatively easy generated (e.g. uniform mesh). Next, initial mesh is defined as a set of all inner elements. The last one generates a layer of elements near boundary (adaptation step). Adaptive method generates meshes that are close to uniform for structured background grids.Item Межстатейные метрики качества для автоматизации анализа научных публикаций(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Субботин, Сергей Александрович; Субботін, Сергій Олександрович; Subbotin, S. A.RU: Установлено, что недостатком известных метрик качества на уровне статей является то, что они характеризуют свойства отдельных статей без учета их связи с другими публикациям, недостатком метрик на уровне авторов – то, что они не учитывают взаимосвязь публикаций разных авторов, а метрик на уровне журналов – то, что они неприменимы для отдельных статей и для отдельных ученых. Впервые предложен комплекс межстатейных метрик научных публикаций, позволяющих количественно оценивать свойства научных публикаций, содержащий метрики, учитывающие взаимосвязь статей и их лексику, метрики, учитывающие цитируемость и лексику статей, а также метрики на уровне авторов и метрики на уровне журналов, позволяющие устранить недостатки известных метрик. Использование предложенных метрик позволяет автоматизировать анализ и сравнение научных публикаций и периодических изданий. UK: Встановлено, що недоліком відомих метрик якості на рівні статей є те, що вони характеризують властивості окремих статей без урахування їхнього зв’язку з іншими публікаціям, недоліком метрик на рівні авторів – те, що вони не враховують взаємозв’язки публікацій різних авторів, а метрик на рівні журналів – те, що вони незастосовні для окремих статей і для окремих учених. Уперше запропонований комплекс міжстатейних метрик наукових публікацій, які дозволяють кількісно оцінювати властивості наукових публікацій, що містить метрики, які враховують взаємозв’язок статей і їхню лексику, метрики, що враховують цитованість і лексику статей, а також метрики на рівні авторів і метрики на рівні журналів, що дозволяють усунути недоліки відомих метрик. Використання запропонованих метрик дозволяє автоматизувати аналіз і порівняння наукових публікацій і періодичних видань. EN: The disadvantages of known publication quality metrics are found: the metric level papers characterize the properties of individual articles without regard to their connection with other publications, the author level metrics did not take into account the relationship of publications of different authors, and journal level metrics are not applicable to individual articles and for individual scientists. The complex of scientific publications inter-paper metrics is proposed firstly. It allow to quantify the properties of scientific publications. The complex contains metrics that take into account the relationship of articles and their vocabulary, metrics taking into account the citation and vocabulary items, as well as at the author and journal level metrics allowing to obviate the disadvantages of the known metrics. The use of the proposed metrics allows to automate the analysis and comparison of scientific publications and periodicals.Item Формальна модель словозміни іменників польської мови(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Костіков, М. П.; Kostikov, M. P.UK: При створенні електронних засобів навчання актуальним питанням є формалізація знань для їх наочного подання та спрощення їх обробки. Формальний опис граматики, зокрема словозміни, наявний у сучасних засобах обробки природної мови, лише фіксує існуючі граматичні форми слів, однак не аналізує процесу їх утворення, що необхідно для цілей вивчення мови. У статті запропоновано підхід до формалізації словозміни польської мови (на прикладі іменників) шляхом виділення найпростіших перетворень у процесі словозміни. Проведено відбір слів згідно з частотним словником польської мови. Сформовано еталонну таблицю граматичних форм для визначеного набору слів. Описано окремі перетворення при словозміні іменників, і з їх допомогою проведено моделювання процесу утворення словоформ із еталонної таблиці. Одержані в результаті моделювання ланцюжки перетворень для кожного слова збережено в базі даних. Отримані ланцюжки дозволяють крок за кроком описати утворення граматичних форм слів. За рахунок цього забезпечується наочність подання процесу словозміни для студентів, що вивчають мову. Крім того, можливий автоматичний підбір слів, у яких відбувається те чи інше граматичне явище, для формування навчальних вправ, прикладів і тестових завдань. EN: An urgent problem when creating e-learning software is knowledge formalization for its further processing and visual presentation. A formal description of grammar, in particular inflection, presented in modern means of natural language processing, only enumerates the existing grammatical forms without analyzing the process of their production, which is important for the purposes of language learning. The approach to Polish inflection formalization (by the example of nouns) which consists in separating out the basic elements of inflection process is proposed in the presented paper. The selection of words according to the frequency dictionary of Polish is performed. The standard table of grammatical forms for the selected words is formed. Individual transformations in the process of nouns inflection are described. With the help of the described transformations, the modeling of word forms generation process is performed. The resulting chains of transformations for each word are saved into a database. The obtained chains allow of describing the process of inflection step-by-step. It makes the knowledge presentation to the language students more clear and visual. Besides, the automatic selection of words which go through certain transformations is possible for the purposes of generating learning exercises, examples, and test questions.Item Математическая модель нестационарного термоупругого деформирования многослойных демпфирующих покрытий в радиоэлектронной аппаратуре(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Мастиновский, Юрий Викторович; Мастиновський, Юрій Вікторович; Mastinovskiy, Y. V.RU: Создание новых многослойных покрытий узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), эффективно демпфирующих действие термомеханических нагрузок ударного типа, требует разработки новых удобных для инженерной практики математических моделей. Предлагаемая в данной работе математическая модель и методика расчета позволяет исследовать прохождение и отражение термоупругих волн в многослойном теле, возбуждаемых нестационарным магнитным полем на границе электропроводящего слоя. Также рассматривается задача оценки относительного влияния объемных сил, вызванных действием магнитного поля в электропроводящем неферромагнитном слое на процесс распространения термоупругих волн в полимерных компаундах. Принимается, что скорость распространения тепла конечна. Вводятся допущения, упрощающие полностью связанную систему магнитотермоупругих уравнений, которые позволяют для получения конкретных результатов применить численное решение с использованием метода характеристик. Указывается способ нахождения искомых величин в узловых точках границы раздела слоев. Предлагаемая математическая модель и методика расчета дает возможность, не внося существенных изменений в вычислительную схему, проводить численные эксперименты по исследованию демпфирующих свойств многослойных покрытий с различными геометрическими и механическими параметрами в условиях заданных термомеханических нагружений. Данная методика расчета многослойных разнородных термоупругих конструкций может быть использована для выявления областей, наиболее расположенных к повреждениям. UK: Створення нових багатошарових покриттів вузлів і блоків радіоелектронної апаратури (РЕА), що ефективно демпфують дію термомеханічних навантажень ударного типу, вимагає розробки нових зручних для інженерної практики математичних моделей. Запропонована в даній роботі математична модель і методика розрахунків дозволяє досліджувати проходження і відбиття термопружних хвиль у багатошаровому тілі, що збуджуються нестаціонарним магнітним полем на межі електропровідного шару. Також розглядається задача оцінки відносного впливу об’ємних сил, спричинених дією магнітного поля в електропровідному шарі на процес розповсюдження хвиль в полімерних компаундах. Швидкість розповсюдження тепла вважається скінченною. Вводяться припущення, що спрощують повністю зв’язану систему магнетотермопружних рівнянь, котрі дозволять для отримання конкретних результатів застосувати числове розв’язання з використанням методу характеристик. Вказано спосіб знаходження шуканих величин у вузлових точках межі поділу шарів. Запропонована математична модель та методика розрахунку дає можливість, не вносячи суттєвих змін у розрахункову схему, проводити числові експерименти з дослідження демпфувальних якостей багатошарових покриттів з різними геометричними і механічними параметрами в умовах заданих термомеханічних навантажень. Дана методика розрахунку багатошарових покриттів різнорідних термопружних конструкцій може бути використана для виявлення ділянок, найбільш схильних до пошкоджень. EN: Generation of new multilayer coatings of units and blocks in electronics for effective damping of thermo-mechanical impact loads requires the development of mathematical models suitable for engineering practice. Mathematical model and calculation method proposed in this paper allows investigate the passing and reflection of thermo-elastic waves in a multilayer body excited by non-stationary magnetic field at the conductive layer boundary. Also, the problem of estimating relative influence of volume forces induced by the magnetic field in the electrically conductive non-ferromagnetic layer on the wave propagation in thermo-elastic polymer compounds was considered. It is assumed that the velocity of heat propagation is finite. Assumptions are introduced to simplify the fully coupled system of magneto-thermo-elastic equations that allow applying the numerical solution based on the method of characteristics for obtaining concrete results. A method for finding required quantities at the nodal points of the boundary between the layers is indicated. The suggested mathematical model and calculation method makes it possible, without making any significant changes in the computing system, to carry out numerical experiments on researching the damping properties of multilayer coatings with different geometrical and mechanical parameters under the conditions of the thermo-mechanical loadings. This calculation method of heterogeneous multilayer thermo-elastic structures can be used to identify the areas most disposed to the damage.Item К обоснованию одной математической модели плоского соединения трех волноводов. Часть 2. Н-плоскостная задача(Національний університет «Запорізька політехніка», 2015) Онуфриенко, Леонид Михайлович; Чумаченко, Виталий Павлович; Чумаченко, Я. В.; Онуфрієнко, Леонід Михайлович; Чумаченко, Віталій Павлович; Чумаченко, Я. В.; Onufriyenko, L. M.; Chumachenko, V. P.; Chumachenko, Ya. V.RU: В работе предложена и обоснована математическая модель -плоскостного соединения трех волноводов с произвольно треугольной областью связи. Задача рассеяния волноводных мод формулируется в виде краевой задачи для уравнения Гельмгольца с однородными граничными условиями Дирихле на контуре конфигурации, условиями излучения в волноводах и условием на ребре. Модель основывается на представлении искомой компоненты поля внутри треугольной соединительной полости в виде суммы тригонометрических рядов, полученных на основе метода произведения областей. Для улучшения сходимости используемых рядов скорректирован традиционный для этого метода вид разложения по синусам. Изучены характерные особенности бесконечной системы линейных алгебраических уравнений, возникающей в ходе решения задачи. Показано, что после простой модификации она приводится к эквивалентной системе, которая имеет те же свойства, что и система, которая была исследована в первой части работы при анализе аналогичной -плоскостной структуры. Этот факт позволил интерпретировать систему преобразованных уравнений, как одно функциональное уравнение с фредгольмовым оператором в пространстве последовательностей , где является пространством абсолютно сходящихся рядов, а также доказать, что это уравнение имеет единственное решение, которое может быть найдено методом редукции, сходящимся по норме. UK: В роботі запропонована і обґрунтована математична модель -площинного з’єднання трьох хвилеводів з областю зв’язку довільно трикутної форми. Задача розсіювання хвилеводних мод формулюється у вигляді крайової задачі для рівняння Гельмгольца з однорідними межовими умовами Дирихле на контурі конфігурації, умовами випромінювання в хвилеводах та умовою на ребрі. Модель ґрунтується на зображенні шуканої компоненти поля всередині трикутної з’єднувальної порожнини в вигляді суми тригонометричних рядів, отриманих на основі методу добутку областей. Для покращення збіжності рядів, що використовуються, скорегований традиційний для цього методу вид розвинення по синусах. Вивчені характерні особливості нескінченної системи лінійних алгебраїчних рівнянь, яка виникає в ході розв’язування задачі. Показано, що після простої модифікації система приводиться до еквівалентної системи, яка має ті ж властивості, що і система, яка була досліджена в першій частині роботи при аналізі аналогічної -площинної структури. Цей факт дозволив інтерпретувати систему перетворених рівнянь, як одне функціональне рівняння з фредгольмовим оператором в просторі послідовностей , де є простором абсолютно збіжних рядів, а також довести, що таке рівняння має єдиний розв’язок, який може бути знайдено методом редукції, збіжним за нормою. EN: In the paper, a mathematical model of an -plane three-port waveguide junction with an arbitrary-triangular coupling cavity has been presented and justified. The problem of scattering of waveguide modes is formulated as a boundary-value problem for the Helmholtz equation with the homogeneous Dirichlet boundary conditions on the periphery of the unit, radiation conductions in the waveguides and with the edge condition. The model is based on a trigonometric-series representation of the sought-for field in the triangular connecting region, which is constructed using the domain-product technique. The conventional expansion is revised to improve convergence properties of the used sine series. Properties of the infinite set of linear algebraic equations, which arises in the course of solving the problem, are studied. After simple modification, the system of equations is turned into an equivalent system, which is of the same kind as the system examined in the first part of the paper in analyzing the similar E-plane structure. In the space ( is the sequence space of absolutely convergent series), this fact allows to interpret the set of transformed equations as a single functional equation with the Fredholm operator and to prove that the derived equation has a unique solution, which can be found by means of the truncation method convergent in the norm of.