To date, a huge amount of data on organisms diversity has been accumulated. Databases help to store and use these data for scientific purposes. There exists several dozens of databases for storing biodiversity data that were described in publications. Each has an original structure which badly correlates with the structures of other databases. This complicates data exchange and the formation of big biodiversity data array. The cause of this situation is the lack of the formal definitions of universal data components, which allow to build the database with any data on the diversity of organisms. The analysis of publications and author’s experience show that such universal components are present in the characteristics of any organisms. For example, it is an organism taxonomic name and a location where it was found. There are six such components and they answer to one of the six questions: what, where, when, who, where from and where to. What determines the name of an organism; where determines the location where it was found; when indicates the date of finding; who enumerates the persons, who found and analyzed an organism; where from refers to publications, where data about an organism are extracted or published; where to shows in which biological collection an organism is put in. Each component corresponds to a separate database table. These tables are linked to the table with data about organism (individual) and they are not linked with each other. Attributes of the links between the organism table and the component tables are stored in intermediate tables. They are used, for example, to store bibliographic facts, descriptions of collection items or geographical points. They also act as docking stations to which tables with any other information are attached. The creation of any database about the diversity of living organisms begins with the definition of the table of organism specimens. It must be used even if there is no explicit data on organisms. In that case virtual organisms should be introduced and the other components should be linked with them by means of intermediate tables. The latter are docked to other data. Minimal structures of all the tables, links between them and examples of databases construction are described in the work.
Reliability, survivability, and stability analysis tasks are typical not only for telecommunications, but also for systems whose components are subject to one or more types of failures, such as transport, power, mechanical systems, integrated circuits, and even software. The logical approach involves the decomposition of the system into a number of small functional elements, and within telecommunications networks they are usually separate network devices (switches, routers, terminals, etc.), as well as communication lines between them (copper-core, fiber-optic, coaxial cables, wireless media, and other transmission media). Functional relationships also define logical relationships between the failures of individual elements and the failure of the network as a whole. The assumption is also used that device failures are relatively less likely than communication line failures, which implies using the assumption of absolute stability (reliability, survivability) of these devices. Model of a telecommunication network in the form of the generalized model of Erdos–Renyi is presented. In the context of the stability of the telecommunications network, the analyzed property is understood as the connectivity of the network in one form or another. Based on the concept of stochastic connectivity of a network, as the correspondence of a random graph of the connectivity property between a given set of vertices, three connectivity measures are traditionally distinguished: two-pole, multi-pole, and all-pole. The procedures for forming an arbitrary structure of sets of paths and trees for networks are presented, as well as their generalization of multipolar trees. It is noted that multipolar trees are the most common concept of relatively simple chains and spanning trees. Solving such problems will allow us to proceed to calculating the probability of connectivity of graphs for various connectivity measures.
Event-driven software systems, belonging to the class of systems with complex behavior in the scientific literature, are reactive systems, which react to the same input effect in different ways depending on their state and background. It is convenient to describe such systems using state-transition models utilizing special language tools, both graphical and textual. Methodology for automated development of systems with complex behavior using the designed CIAO language (Cooperative Interaction of Automata Objects), which allows formally specifying the required behavior based on an informal description of the reacting system, is presented. An informal description of a reacting system can be provided verbally in a natural language or in another way adopted in a specific domain. Further, according to this specification in the CIAO language, a software system for interacting automata in the C++ programming language is generated with a special system. The generated program implements a behavior guaranteed to correspond to a given specification and original informal description. CIAO provides both graphical and textual notation. Graphic notation is based on an extended notation of state machine diagrams and component diagrams of the unified modeling language UML, which are well established in describing the behavior of event-driven systems. The text syntax of the CIAO language is described by context-free grammar in regular form. Automatically generated C++ code allows using of both library and any external functions written manually. At the same time, the evident correspondence of the formal specification and the generated code is preserved on conditions that the external functions conform to their specifications. As an example, an original solution to D. Knut's problem of a responsive elevator control system is proposed. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated, since the automaton-converter generating the C++ code is presented as a responsive system, is specified in the CIAO language and implemented by the bootstrapping. The proposed methodology is compared with other well-known formal methods for describing systems with complex behavior.
A problem of reducing a linear time-invariant dynamic system is considered as a problem of approximating its initial rational transfer function with a similar function of a lower order. The initial transfer function is also assumed to be rational. The approximation error is defined as the standard integral deviation of the transient characteristics of the initial and reduced transfer function in the time domain. The formulations of two main types of approximation problems are considered: a) the traditional problem of minimizing the approximation error at a given order of the reduced model; b) the proposed problem of minimizing the order of the model at a given tolerance on the approximation error. Algorithms for solving approximation problems based on the Gauss-Newton iterative process are developed. At the iteration step, the current deviation of the transient characteristics is linearized with respect to the coefficients of the denominator of the reduced transfer function. Linearized deviations are used to obtain new values of the transfer function coefficients using the least-squares method in a functional space based on Gram-Schmidt orthogonalization. The general form of expressions representing linearized deviations of transient characteristics is obtained. To solve the problem of minimizing the order of the transfer function in the framework of the least squares algorithm, the Gram-Schmidt process is also used. The completion criterion of the process is to achieve a given error tolerance. It is shown that the sequence of process steps corresponding to the alternation of coefficients of polynomials of the numerator and denominator of the transfer function provides the minimum order of transfer function. The paper presents an extension of the developed algorithms to the case of a vector transfer function with a common denominator. An algorithm is presented with the approximation error defined in the form of a geometric sum of scalar errors. The use of the minimax form for error estimation and the possibility of extending the proposed approach to the problem of reducing the irrational initial transfer function are discussed. Experimental code implementing the proposed algorithms is developed, and the results of numerical evaluations of test examples of various types are obtained.
A phase enlargement of semi-Markov systems that does not require determining stationary distribution of the embedded Markov chain is considered. Phase enlargement is an equivalent replacement of a semi-Markov system with a common phase state space by a system with a discrete state space. Finding the stationary distribution of an embedded Markov chain for a system with a continuous phase state space is one of the most time-consuming and not always solvable stage, since in some cases it leads to a solution of integral equations with kernels containing sum and difference of variables. For such equations there is only a particular solution and there are no general solutions to date. For this purpose a lemma on a type of a distribution function of the difference of two random variables, provided that the first variable is greater than the subtracted variable, is used. It is shown that the type of the distribution function of difference of two random variables under the indicated condition depends on one constant, which is determined by a numerical method of solving the equation presented in the lemma. Based on the lemma, a theorem on the difference of a random variable and a complicated recovery flow is built up. The use of this method is demonstrated by the example of modeling a technical system consisting of two series-connected process cells, provided that both cells cannot fail simultaneously. The distribution functions of the system residence times in enlarged states, as well as in a subset of working and non-working states, are determined. The simulation results are compared by the considered and classical method proposed by V. Korolyuk, showed the complete coincidence of the sought quantities.
Представлены результаты применения метода получения формантных составляющих гласных фонем. Проведен обзор существующих направлений разработки методов получения формантных характеристик гласных для разных языков с момента возникновения метода и до недавнего времени. Также проведен обзор степени использования методов оценки формантных картин в речевых технологиях и при обработке естественного языка. На массиве корпуса профессионального чтения CORPRES были получены данные по формантным составляющим для 351929 реализаций гласных фонем на материале 8 дикторов. Полученные данные сгруппированы в соответствии с обозначениями в реальной транскрипции, которую проводили сегментаторы-фонетисты в рамках работы по разметке корпуса. На формантных плоскостях представлено распределение ударных аллофонов гласных для всех дикторов. На примере одного диктора-мужчины представлена вариативность формантных характеристик в корпусе для предударных и заударных аллофонов. Также представлены результаты, свидетельствующие о различиях огубленных безударных /i/ и /a/, которые воспринимаются как /u/ как наивными носителями языка, так и фонетистами-экспертами. В качестве экспериментального материала использовались записи чтения одним диктором мужского пола специально подобранных предложений, которые учитывали различные лингвистические факторы. Результаты анализа показали, что высока вероятность огубленности безударного неогубленного гласного, если в следующем слоге есть безударный огубленный гласный. Анализ данных формантных составляющих этих гласных показал, что значения первой форманты этих гласных близки к значениям у ударного гласного /u/ для этого диктора. Артикуляторно подъем этих гласных соответствует подъему /u/. Значения второй форманты у гласных [u], которые должны были реализовываться как [i] и [a], различаются. Они в большей степени продвинуты вперед по сравнению с ударным /u/.
Рассматриваются вопросы применения интерфейсов мозг-компьютер в ассистивных технологиях, в частности для управления роботизированными устройствами. Неинвазивные интерфейсы мозг-компьютер строятся на основе обработки и классификации электроэнцефалографических сигналов, показывающих биоэлектрическую активность в различных зонах мозга. Системы на основе неинвазивных интерфейов мозг-компьютер после обучения способны декодировать электроэнцефалографические паттерны, соответствующие разным воображаемым движениям человека, а также паттерны, соответствующие различным аудиовизуальным стимулам. Сформулированы и приведены требования, которым должны отвечать интерфейсы мозг-компьютер, работающие в режиме реального времени, чтобы биологическая обратная связь была эффективна и мозг пользователя смог правильно ассоциировать ответы с событиями. Рассматривается процесс обработки электроэнцефалографических сигналов в неинвазивных интерфейсах мозг-компьютер, включающий пространственную и временную фильтрацию, удаление двигательных артефактов, выделение признаков и классификацию. Описываются и сравниваются классификаторы, основанные на методе опорных векторов, искусственных нейронных сетях и римановой геометрии. Показано, что такие классификаторы могут обеспечить точность 60-80% при распознавании от двух до четырех классов воображаемых движений в режиме реального времени по одной пробе. Приведены примеры использования таких классификаторов для управления роботизированными устройствами, помогающими здоровым людям лучше выполнять повседневные функции и улучшающими качество жизни людей с ограниченными возможностями. Проведены эксперименты по управлению роботизированной рукой с пятипалой кистью, мобильной сенсорной платформой и антропоморфным роботом. На основе полученных результатов исследования сформулированы задачи, которые нужно решить, чтобы применение технологии стало более эффективным.
В данной работе исследуется один из возможных вариантов гладкой аппроксимации вероятностных критериев в задачах стохастического программирования. Исследование проведено в приложении к задачам оптимизации функции вероятности и функции квантили для функционала потерь, зависящего от вектора управления и одномерной абсолютно непрерывной случайной величины. В данной работе исследуется один из возможных вариантов гладкой аппроксимации вероятностных критериев в задачах стохастического программирования. Исследование проведено в приложении к задачам оптимизации функции вероятности и функции квантили для функционала потерь, зависящего от вектора управления и одномерной абсолютно непрерывной случайной величины. Основная идея аппроксимации – замена разрывной функции Хевисайда в интегральном представлении функции вероятности на гладкую функцию, обладающую такими свойствами как непрерывность, гладкость, а также имеющую легко вычислимые производные. Примером такой функции является функция распределения случайной величины, распределенной по логистическому закону с нулевым средним и конечной дисперсией – сигмоида. Величина, обратно пропорциональная корню из дисперсии, при этом является параметром, обеспечивающим близость исходной функции и ее аппроксимации. Такая замена позволяет получить гладкое приближение функции вероятности, для которого легко могут быть найдены производные по вектору управления и иным параметрам задачи. В статье доказана сходимость аппроксимации функции вероятности, полученной при замене функции Хевисайда на сигмоидальную функцию, к исходной функции вероятности, и получена оценка погрешности такой аппроксимации. Далее получены приближенные выражения для производных функции вероятности по вектору управления и параметру функции, доказана их сходимость к истинным производным при выполнении ряда условий на функционал потерь. С помощью известных соотношений между производными функции вероятности и функции квантили получены приближенные выражения для производных функции квантили по вектору управления и уровню вероятности. Рассмотрены примеры, демонстрирующие возможность применения предложенных оценок к решению задач стохастического программирования с критериями в форме функции вероятности и функции квантили, в том числе в случае многомерной случайной величины.
В статье с кибернетических позиций рассмотрена проблема взаимодействия природы и общества в условиях современного изменения климата, беспрецедентного по своим масштабам и темпам, вызванного антропогенной деятельностью. Представлена разработанная нами структура кибернетической системы «климат-экономика», проанализированы слабые стороны субъекта глобального управления и обсуждены основные причины неопределенностей оценок изменения климата и наносимого этими изменениями экономического ущерба. Отмечается, что адаптационные меры и стратегии, разрабатываемые и реализуемые правительствами разных стран и межправительственным организациями, не устраняют причины глобального потепления и, следовательно, имеют ограниченные возможности, поскольку человек и природа могут существовать только при определенных условиях окружающей среды, выход за пределы которых вследствие изменения климата может привевести к глобальной биологической катастрофе. Решения в области климатической политики принимаются в условиях неопределенности, обусловленной неоднозначностью оценок будущего климата, что, в свою очередь, является следствием не совсем адекватного учета обратных связей в моделях климатической системы. С помощью малопараметрических моделей земной климатической системы проиллюстрировано влияние обратных связей в системе на значительные межмодельные расходжения оценок изменения климата, полученных посредством современных климатических моделей высокой степени сложности. Поскольку предлагаемые экспертами меры адаптации к изменению климата являются борьбой не с причиной, а со следствием, в качестве радикальной адаптационной стратегии нами видится геоинжиниринг. В отличие от ранее выполненных исследований, задача целенаправленой модификации климатических условий, реализуемая методами геоинжиниринга, рассматривается нами в рамках теории оптимального управления с математической формализацией целей геоинженерных возлействий и методов их достижения. В статье приведен пример постановки и решения оптимизационной задачи стабилизации климата Земли за счет инжекции в стратосферу мелкодисперсного сульфатного аэрозоля.
Рассмотрены вопросы оптимизации баллистической структуры спутниковой системы дистанционного зондирования Земли. Подходы к баллистическому проектированию спутниковой системы, ранее разработанные специалистами различных научных школ, были ориентированы на поддержание структурной устойчивости системы за счет развертывания группировок с одинаковой геометрией и с одинаковыми наклонениями, что обеспечивало одинаковые вековые уходы элементов всех орбит. Вместе с тем существует целый комплекс задач, при котором необходимо сформировать спутниковую систему на орбитах разных высот. Для решения задачи обеспечения требуемого уровня устойчивости нового кластера орбитальных структур предлагается подход, включающий эвристическое формирование множества целевых разновысотных орбит; определение некоторой базовой околокруговой орбиты; направленный перебор возможных итерационных вариантов квазисинхронных орбит; согласование состава вектора характеристик условий движения и окончательный расчет приемлемого варианта, который гарантирует заданную точность цикла замыкания трассы. Апробация предлагаемого подхода проведена на примере определения параметров орбит, обеспечивающих равенство эффективных суток в заданном диапазоне высот. Приводится методика выбора степени учета различных физических факторов космической среды, которая позволяет достигнуть одинаковых отклонений прогнозной траектории от эталонной. Характеристики математической модели движения квазисинхронной орбиты, используемые при прогнозировании, рассчитываются из условия обеспечения устойчивости на заданном временном интервале. Для получения соответствующих оценок используются поправки к параметрам орбиты, приведенные из гринвичской системы координат. Описывается детальный алгоритм, позволяющий однозначно определить характеристики устойчивой структуры, при реализации которого осуществляется переход от решения нормальной системы уравнений к решению двух треугольных систем. Анализ предметной области показал, что предложенный подход является новым, а решаемая научная задача относится к классу обратных задач космической кибернетики.
Применение биоинспирированных моделей и методов является одним из подходов к решению задач групповой робототехники. Рассматривается одна из таких задач – моделирование фуражировки – и ее решение путем создания аналогов социальных структур муравьев и моделей кормового поведения. Показаны существенные для данной задачи характеристики семей муравьев – численность особей в социуме и его структура, скорость движения рабочих, дистанция взаимодействия индивидов и площадь территории. Кроме того, оценен имеющийся экспериментальный базис – группа роботов и полигон, – использующийся в качестве аппаратной платформы для экспериментов. Рассмотрено несколько моделей кормового поведения – без дифференциации функций фуражиров и с разделением последних на активных и пассивных. Активные фуражиры самостоятельно ищут источники ресурсов, а затем вовлекают в процесс добычи пассивных фуражиров; пассивные, пока не вовлечены в добычу, находятся на базе. Поведение агентов описано набором конечных автоматов: базовые автоматы реализуют базовые поведенческие функции, мета-автомат описывает поведение на основе базовых автоматов. На экспериментальном базисе были отработаны базовые движения, заданные в автоматной логике. Комплексное тестирование моделей проводилось в среде моделирования Kvorum, где был создан аналог реального полигона. Моделирование представляло собой серию экспериментов для каждой модели, в которой агенты должны были собирать ресурсы. Серии отличались численностью агентов. Для оценки качества моделей использовалось отношение полученной энергии к среднему времени ее добычи. Эксперименты показали, что модель с дифференциацией функций работает эффективнее.
К настоящему времени накоплено огромное количество данных о разнообразии организмов. Сохранить и использовать эти данные для решения научных задач помогают базы данных. В литературе описано несколько десятков баз, предназначенных для хранения данных о биоразнообразии. Каждая имеет оригинальную структуру, которая плохо согласуется со структурами других баз, что, в свою очередь, затрудняет обмен данными и формирование массивов больших данных о биоразнообразии. Причиной сложившейся ситуации является отсутствие формальных определений универсальных компонент, из которых можно построить базу с любыми данными о разнообразии организмов. Анализ литературы и исследования авторов показывают, что универсальные компоненты есть в характеристиках любых организмов. Например, таксономическое название организма и место его поимки. Таких компонент шесть, и они отвечают на один из шести вопросов: что, где, когда, кто, откуда и куда. Первые три компоненты – что, где, когда – являются фундаментальными. Они составляют минимальную основу, которая описывает экземпляр таксона в пространственно-временных координатах. Каждой компоненте соответствует отдельная таблица базы данных. Эти таблицы связаны с таблицей данных об организме (особи) и не связаны между собой. Атрибуты связей между особью и таблицами компонент хранятся в промежуточных таблицах. Процесс создания любой базы о разнообразии живых существ начинается с определения таблицы экземпляров организмов. Ее необходимо использовать, даже если нет явных данных об организмах. Тогда следует ввести виртуальные организмы и связать с ними остальные компоненты при помощи промежуточных таблиц. Последние состыковываются с прочими данными. Минимальные структуры всех таблиц, связи между ними и примеры построения баз данных описаны в настоящей работе.
Рассмотрен подход к динамическому формированию (корректировке) расписаний распределенной фотограмметрической обработки изображений местности в сети наземных центров из состава Единой территориально-распределенной информационной системы приема и обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса. Имея целью наиболее полное удовлетворение требований потребителей к материалам космической съемки необходимых территорий, подход предусматривает формирование самоорганизующегося B2B-предприятия в указанной сети, обеспечивающего привлечение информационных, программных и аппаратных ресурсов наземных центров различной ведомственной и иной принадлежности для фотограмметрической обработки любого из поступивших в Единую территориально-распределенную информационную систему изображений местности. Показано, что поиск в узлах B2B-предприятия и заимствование требуемых ресурсов позволит наземным центрам гибко масштабировать физические и виртуальные средства фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования Земли, оперативно формировать их локальные структурно-функциональные организации в зависимости от текущих свойств потока заявок потребителей на получение данных дистанционного зондирования Земли в Единой территориально-распределенной информационной системе, характеристик потока материалов съемки местности от орбитальных средств мониторинга, а также учесть изобразительные и измерительные свойства изображений местности, подлежащих фотограмметрической обработке. Предложен способ усечения множества потенциальных исполнителей заявки в соответствии с имеющимися семантическими и другими ограничениями на состав искомого множества исполнителей. Также предложены механизмы стимулирования наземных центров к предоставлению простаивающих ресурсов узлам B2B-предприятия. Их основой является возможность получения денежного или иного вознаграждения того или иного наземного центра за участие в распределенном обслуживании заявки. Развитие известной модели самоорганизующегося B2B-предприятия формирует условия для более эффективной организации обслуживания потока заявок в Единой территориально-распределенной информационной системе за счет привлечения незадействованных программных, информационных и аппаратных ресурсов наземных центров различной ведомственной принадлежности.
Одной из важных задач теорий распознавания образов и защиты информации является задача идентификации абонентских терминалов информационно- телекоммуникационных сетей. Актуальность данной темы обусловлена необходимостью исследования методов идентификации абонентских терминалов, влияющих на построение систем защиты информации, которая транслируется в информационно-телекоммуникационных сетях. Основными параметрами, позволяющими уникально идентифицировать абонентские терминалы в сети, являются адресно-коммутационная информация, а также параметры, которые характеризуют программно-аппаратную часть компьютерной системы. На основе этих параметров формируются цифровые отпечатки абонентских терминалов. Применение пользователями абонентских терминалов анонимных сетей и блокирования методов формирования и сбора параметров цифрового отпечатка не позволяют в ряде случаев достичь требуемой степени достоверности идентификации. Из-за особенностей формирования цифровых изображений в современных компьютерных системах множество параметров преобразований накладывают свой отпечаток на выходной графический примитив, формируя тем самым цифровой отпечаток абонентского терминала, который зависит от размещения семплов в пикселе, от используемых алгоритмов вычисления степени влияния пикселей, а также от применяемых процедур сглаживания изображений в графической подсистеме. Предлагается оригинальная модель формирования изображений средствами веб-браузера абонентского терминала, позволяющая повысить степень достоверности идентификации в условиях анонимизации пользователей информационно-телекоммуникационных сетей. Выявлены особенности формирования цифровых изображений в графических подсистемах современных компьютерных систем. Данные особенности позволяют осуществлять идентификацию в условиях априорной неопределенности относительно режимов и параметров передачи информации.
Описывается метод упорядочения процедур разбиения состояний процедурами с двумя и тремя исходами. При этом использованы терминология и методы теории вопросников, а сама последовательность процедур разбиения определена как неоднородный вопросник с вопросами, имеющими два и три варианта ответа. Этот класс вопросников является особенным и выделен авторами в класс бинарно-тернарных и интересен тем, что это наиболее простой класс неоднородных вопросников. Кроме того, увеличение числа ответов какого-либо вопроса на практике также может дать выигрыш в параметрах вопросников, в том числе в показателе его эффективности – средней цене обхода. Отмечается, что использование бинарно-тернарных вопросников на практике позволяет уменьшить среднее время идентификации событий по вопроснику, что крайне важно в тех приложениях вопросников, в которых имеется ограничение на время идентификации событий, например в системах критического применения. Приводится метод оптимизации бинарно-тернарных вопросников, основанный на поиске наиболее предпочтительных вопросов для каждого подмножества идентифицируемых событий. Выбор предпочтительных вопросов основан на установлении отношений сравнения между ними. Описаны все возможные виды сравнимости двух вопросов с двумя ответами, двух вопросов с тремя ответами, а также вопроса с двумя ответами и вопроса с тремя ответами. Приведен пример получения математического выражения для функции, характеризующей предпочтительность вопросов друг перед другом, а также обобщенная формула выбора наиболее предпочтительного вопроса для любых неоднородных вопросников. Сформирован алгоритм метода упорядочения вопросов, который позволяет за полиномиальное время построить бинарно-тернарный вопросник с наименьшей ценой обхода. Приведен пример оптимизации бинарно-тернарного вопросника по представленному методу.
Предлагается вариант решения задачи выбора пропускных способностей цифровых каналов связи транспортной сети, учитывающий разбалансировку трафика данных по приоритетам. Разработанный алгоритм выбора пропускных способностей гарантирует минимальные затраты на аренду цифровых каналов связи с оптимальной пропускной способностью при условии выполнения требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных первого, второго и k-го приоритетов в разбалансированной по приоритетам транспортной сети связи. На первом этапе была разработана аналитическая модель транспортной сети связи, которая предполагает разбиение исходной сети на отдельные фрагменты, анализируемые независимо друг от друга с помощью систем массового обслуживания. На втором этапе с использованием множителей Лагранжа был разработан алгоритм выбора пропускных способностей цифровых каналов связи для сбалансированной по приоритетам транспортной сети связи. Высокое быстродействие данного алгоритма обеспечено за счет применения алгебраических операций над матрицами (сложение, умножение и др.). На третьем этапе с использованием обобщенного метода множителей Лагранжа было реализовано сравнение условных экстремумов функции затрат на аренду цифровых каналов связи для одиночных активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных, для всех возможных пар активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных, для всех возможных троек активных требований к качеству обслуживания протокольных блоков данных и так далее вплоть до случая, когда одновременно будут активны все требования. На четвертом этапе был рассмотрен пример решения задачи выбора пропускных способностей цифровых каналов связи разбалансированной по приоритетам транспортной сети, состоящей из восьми маршрутизаторов, которые обслуживают протокольные блоки данных трех приоритетов. На заключительном этапе оценена эффективность разработанного алгоритма методом имитационного моделирования. Для этого в среде сетевого симулятора OMNet++ исследована разбалансированная по приоритетам транспортная сеть связи, которая состоит из восьми маршрутизаторов, соединенных двенадцатью цифровыми каналами связи с оптимальной пропускной способностью.
Задачи анализа надежности, живучести и устойчивости характерны не только для телекоммуникаций, но и для систем, чьи компоненты подвержены одному или нескольким видам отказов, например транспортные, энергетические, механические системы, интегральные цепи и даже программное обеспечение. Логический подход предполагает декомпозицию системы на ряд небольших функциональных элементов, и в рамках телекоммуникационных сетей они обычно представляют собой отдельные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, терминалы и т. п.), а также линии связи между ними (медножильные, оптоволоконные, коаксиальные кабели, беспроводная среда и другие среды передачи). Функциональные взаимосвязи задают и логические соотношения между отказами отдельных элементов и отказом сети в целом. Также используется допущение, что отказы устройств являются сравнительно менее вероятными, чем отказы линий связи, что подразумевает использование предположения об абсолютной устойчивости (надежности, живучести) данных устройств. Модель телекоммуникационной сети представлена в виде обобщенной модели Эрдеша – Реньи. В контексте устойчивости телекоммуникационной сети под анализируемым свойством понимается связность сети в той или иной форме. Основываясь на представлении понятия стохастической связности сети как соответствия некоторого случайного графа свойства связности заданному набору вершин, традиционно выделяют три меры связности: двухполюсная, многополюсная и всеполюсная. Представлены процедуры формирования для сетей произвольной структуры множеств путей, деревьев и, как их обобщение, многополюсных деревьев. Отмечено, что многополюсные деревья являются наиболее общим понятием относительно простых цепей и остовых деревьев. Решение подобных задач позволит в дальнейшем перейти к вычислению вероятности связности графов для различных мер связности.
Задача редуцирования линейной динамической системы с постоянными коэффициентами рассматривается как задача аппроксимации ее исходной дробно-рациональной передаточной функции аналогичной функцией более низкого порядка. Ошибка аппроксимации определяется как интегральная квадратичная норма отклонения переходных характеристик исходной и редуцированной передаточной функции во временной области. Рассмотрены формулировки двух основных типов аппроксимационных задач: а) традиционная задача минимизации ошибки аппроксимации при заданном порядке редуцированной модели; б) задача минимизации порядка передаточной функции при заданном допуске на погрешность аппроксимации. Разработаны алгоритмы решения задач аппроксимации, основанные на итерационном процессе Гаусса – Ньютона. На шаге итерации производится линеаризация текущего отклонения переходных характеристик по коэффициентам знаменателя редуцируемой передаточной функции. Линеаризованное отклонение используется для получения новых значений коэффициентов передаточной функции с помощью метода наименьших квадратов в функциональном пространстве на основе ортогонализации Грама – Шмидта. В работе получен общий вид выражений, представляющих линеаризованное отклонение переходных характеристик. Для решения задачи минимизации порядка передаточной функции в рамках алгоритма метода наименьших квадратов также используется процесс Грама – Шмидта, условием завершения которого является достижение заданной допустимой нормы ошибки. Показано, что последовательность шагов процесса, соответствующая чередованию коэффициентов полиномов числителя и знаменателя передаточной функции, обеспечивает минимальный порядок передаточной функции. Дается обзор разработанных алгоритмов на случай векторной передаточной функции с общим знаменателем. Представлен алгоритм с заданием ошибки аппроксимации в виде геометрической суммы скалярных ошибок. Обсуждается использование минимаксной формы для оценки ошибки и возможность распространения предложенного подхода на задачу редуцирования нерациональной исходной передаточной функции. Разработана экспериментальная программа, реализующая предложенные алгоритмы, и получены результаты численных расчетов на тестовых примерах различных типов.
В последние десятилетия все большую популярность набирают NoSQL базы данных, и все чаще разработчикам и администраторам таких баз по той или иной причине приходится решать задачу миграции баз данных из реляционной модели в модель NoSQL, например документно-ориентированную базу данных MongoDB. Описывается подход к такой миграции данных на основе теории множеств. Предлагаются правила для определения совокупности коллекций со вложенными документами NoSQL базы данных типа ключ-документ, оптимальной по времени выполнения поисковых запросов. Оптимизация числа коллекций и их структуры проводится с учетом атрибутов объектов базы данных, участвующих в поисковых запросах. Исходными данными являются свойства объектов (атрибуты, связи между атрибутами), информация о которых хранится в базе данных, и свойства запросов, которые наиболее часто выполняются или скорость их выполнения максимальна. В правилах учитываются основные типы связей (1-1, 1-М, М-М), свойственные реляционной модели. Рассматриваемая совокупность правил является дополнением к методу создания коллекций без вложенных документов. Также приводится методика для определения, в каких случаях какие методы надо использовать, чтобы сделать работу с базами данных более эффективной. В заключении приведены результаты тестирования предлагаемого метода на базах данных с различными начальными схемами. Результаты экспериментов показывают, что предлагаемый метод помимо сокращения времени выполнения запросов позволяет также значительно сократить объем памяти, необходимый для хранения данных в новой базе данных.
Рассматриваются задачи выработки рекомендаций в сфере бюджетно-налоговой и торговой политики по противодействию экономическим санкциям на уровне как отдельных стран, подвергшихся таким санкциям, так и на уровне экономического союза, включающего такие страны. Исследования проведены на базе разработанной динамической многоотраслевой и многострановой вычислимой модели общего равновесия, которая описывает функционирование экономик девяти регионов планеты, включая пять стран Евразийского Экономического Союза. Исходные данные модели содержат построенные наборы согласованных матриц социальных счетов для исторического и прогнозного периодов на основе данных: базы Global Trade Analysis Project, национальных таблиц затраты-выпуск, международной торговли и данных Международного валютного фонда (включая прогнозные) по основным макроэкономическим показателям регионов. Получены результаты влияния на макроэкономические и отраслевые показатели стран Евразийского Экономического Союза и других регионов гипотетического сценария, предусматривающего введение с 2019 года дополнительных экономических санкций в отношении России со стороны некоторых регионов. Предлагается подход решения задач по противодействию политике санкций на базе теории параметрического регулирования путем постановки и решения ряда задач динамической оптимизации по определению оптимальных значений соответствующих инструментов бюджетно-налоговой и торговой политики на уровне отдельных стран Евразийского Экономического Союза и в целом. Результаты расчетов на базе модели протестированы на возможность их практического применения с помощью трех подходов, включая оценку устойчивости отображений значений экзогенных параметров откалиброванной модели в значения ее эндогенных переменных. Приведенные результаты демонстрируют для каждой страны Евразийского Экономического Союза большую эффективность применения согласованной экономической политики по противодействию санкциям, по сравнению с проведением такой политики отдельно на уровне этой страны.
