Кафедра ИУ3

Методы синтеза специального программного обеспечения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями

Докладчик: Выхованец Валерий Святославович

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана, Интситут проблем управления РАН

Аннотация
Доклад посвящен синтезу специального программного обеспечения, являющегося частью программного обеспечения автоматизированной системы, разрабатываемой при ее создании (ГОСТ 34.003).

Проблемы «больших проектов» по разработке специального программного обеспечения:
  • большой объём работ по синтезу;
  • сложность реализации и эксплуатации;
  • низкая надежность и трудности в сопровождения;
  • отсутствие преемственности в работе программистов;
  • превышение сроков разработки;
  • непредсказуемость бюджета.

Основные подходы к решению проблем разработки специального программного обеспечения:
  • выделение методов синтеза программ в отдельную предметную область;
  • разработка предметной онтологии;
  • уточнение процессов синтеза с учётом онтологии и выявление слабых мест процессов;
  • предложение математических моделей решения;
  • предложение конкретных методов синтеза.

Предлагаемые решения проблем разработки специального программного обеспечения:
  • специальное программное обеспечение рассматривается как технически сложная система, состоящая их большого числа однотипных объектов — единичных программных систем (ЕПС);
  • разрабатывается абстрактная структура единичных программных систем с точки зрения их создания с использованием единых инструментальных средств (языки программирования, системы управления базами данных;
  • разрабатываются методы для синтеза составных частей единичных программных систем: схемы приложения, интерфейса пользователя, компонентов исходного кода.

В докладе рассматриваются различные аспекты реализации предложенных методов, проводится оценка эффективности их применения с использованием широко известных систем оценок.

Верхняя и нижняя оценки Колмогоровской сложности

Докладчик: Выхованец Валерий Святославович

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана, Интситут проблем управления РАН

Аннотация
Рассматривается Колмогоровская сложность, определяемая как мера вычислительных ресурсов, необходимых для восстановления строк по их минимальным описаниям на некотором формальном языке. Несмотря на неразрешимость задачи определения Колмо-горовской сложности строк в общей постановке задачи, могут быть найдены ее нижние и верхние оценки. Для получения оценок Колмогоровской сложности произвольная строка представляется как последовательность значений некоторой логической функции. После нахождения формулы этой функции строится программа, которая восстанавливает исход-ную строку путем циклического вычисления закодированной в ее теле формулы. Для ми-нимизации длины программы последняя снова рассматривается как строка, подлежащая восстановлению. Процесс минимизации завершается, когда следующая строка программы становится длиннее предыдущей. На основе этого и известных оценок числа операций в формулах логических функций получены нижняя и верхняя оценки Колмогоровской слож-ности строк. Оказалось, что Колмогоровская сложность строк является одинаковой для всех строк с длиной, превышающей некоторую максимальную.

Метод статистического анализа в задаче автоматизированного распознавания автора текста, написанного на естественном языке

Докладчик: Елизавета Алексеевна Тихомирова

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
Проблема идентификации автора по написанному им на естественном языке тексту имеет вековую историю. Решение данной проблемы остро необходимо при создании информационных систем для обработки больших объемов текстовой информации, как в сети Интернет, так и в хранилищах учреждений и организаций. Актуальными являются также задачи определение автора анонимного текста при судебно-криминалистической экспертизе.

С развитием автоматизированных технологий выросли возможности для применения статистических методов при решении задачи не только идентификации авторства художественных произведений, мемуаров, переписок, исторических документов, но и времени написания таковых.

Приведен обзор методов, направленных на определение автора: от простых статистических до систем принятия решений. А также обзор методик автоматизированного морфологического анализа.

Приведен подробный анализ точности идентификации существующих методов автоматизированного морфологического анализа текстов, написанных на естественном языке. На основе проведенных исследований разработана новая методика автоматизированного морфологического анализа. Приведен сравнительный анализ точности идентификации разработанной методики с известными методиками Яндекс и АОТ. На базе разработанной методики проведен анализ выборок текстов авторов, на основе которого, в свою очередь, разработан алгоритм системы автоматизированной идентификации автора неизвестного текста и оценена точность идентификации.

Представлен программный комплекс, реализующий разработанные методики.

Исследование и автоматизация процессов синхронизации моделей данных

Докладчик: Д. В. Ошкало

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
Важнейшее место в моделе-ориентированной разработке программного обеспечения занимают процессы трансформации моделей, направленные на выполнение таких задач, как создание одних моделей на основе других, рефакторинг моделей, перенос изменений между моделями и т.д. Особый интерес представляет задача синхронизации моделей, которая в настоящее время остается одной из наименее изученных областей моделе-ориентированной разработки. Целью синхронизации является поддержание семантически взаимосвязанных моделей в состоянии, называемом консистентным и характеризуемым отношением, определенным на элементах этих моделей, в условиях внесения в них изменений в процессе разработки.

Приведен обзор современных подходов к трансформации моделей и построенных на их основе систем, особое внимание уделено способу задания отношения консистентности между моделями и набора правил их преобразования. Проведен анализ возможности применения таких систем для решения задачи синхронизации на примере объектно-ориентированных и реляционных моделей, рассмотрены особенности процесса синхронизации и предъявляемые к нему требования. По результатам анализа принято решение о проектировании системы синхронизации моделей и выделены следующие направления исследования: создание полного и корректного набора правил синхронизации, форма записи правил и организация процесса синхронизации, описание компонентов системы, взаимодействия между ними и доказательство ее свойств.

Для решения задачи построения полного и корректного набора правил синхронизации сформулирован критерий, позволяющий судить о возможности построения процесса синхронизации для моделей. Предложен алгоритм, проверяющий модели на соответствие этому критерию, основанный на методе семантической абстракции и поиске эквивалентных связей между элементами синхронизируемых моделей.

При разработке процессов синхронизации предлагается осуществить переход от представления моделей с использованием стандарта MOF к представлению моделей в виде биграфов – структур, объединяющих в себе такие особенности моделируемой системы, как взаимное расположение ее элементов и связи между ними, представленные в виде двух графов. Приведен алгоритм создания правил синхронизации моделей с использованием их биграфового представления в качестве графической нотации. Для обеспечения корректности набора правил применяются ограничения, накладываемые структурой биграфов и шаблоны правил синхронизации. Предложен алгоритм анализа полученного набора правил с целью обнаружения критических пар и возможных конфликтов приоритета при применении правил.

Биграфовое представление также используется при проектировании системы синхронизации как совокупности параллельных взаимодействующих процессов, описанных в виде правил синхронизации моделей и правил реакции, соответствующих поведению компонентов системы и её пользователей. Данный подход позволяет выполнять проверку свойств системы, выраженных в виде LTL-формул, путем применения метода Model Checking.

В заключение проводится сравнение предложенного подхода к проектированию с наиболее используемыми в настоящее время и обсуждаются перспективы развития.

Исследование методов формирования единого носителя данных телеизмерений в многоканальной системе регистрации телеметрической информации

Докладчик: Эльшафеи Мохамед Абдельмоенйм Таха

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
В работе рассматривается случай, когда качество принимаемой телеметрической информации (ТМИ) меняется во времени, вследствие перемещения объекта телеизмерений относительно приемной станции или других факторов, вызывающих изменение характеристик шума в канале, вплоть до полной потери связи на некоторых временных участках.

Для повышения надежности передачи и обеспечения постоянной связи с объектом телеизмерений, требуется разработать многоканальную систему регистрации ТМИ, состоящую из нескольких телеметрических станций, которые одновременно регистрируют поток данных. Система должна провести анализ качества принимаемых каждой из входящих в ее состав станций потоков ТМИ и формировать на выходе единый поток ТМИ, составленный из наиболее достоверных фрагментов информации, принимаемой на все входы системы. Дополнительно требуется выполнить обратимое сжатие сформированного единого потока ТМИ для сохранения данных на постоянном носителе или передачи, например, по сети, для дальнейшей обработки.

Система автоматического анализа неструктурированной речевой информации на основе лингвистических знаний

Докладчик: Смирнов Валентин Александрович

Организация: ИПУ РАН, лаб. 17

Аннотация
В докладе рассмотрены основные компоненты системы анализа неструктурированной речевой информации (АНРИ). Изложены основные подходы к решению задачи анализа неструктурированной речевой информации. Для каждого из компонентов системы приведены базовые алгоритмы: цифровой обработки сигналов, акустического и языкового моделирования, лингвистического процессора, декодера и верификатора. Особый акцент сделан на вариантах использования в АНРИ лингвистических знаний.

Идентификация источника информации на основе оценки качества входных потоков многоканальной системы регистрации телеметрической информации

Докладчик: Асп. Эльшафеи Мохамед Абдельмоенйм Таха

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
В докладе приведен общий обзор основных разделов диссертации и достигнутые результаты. Приведено описание разработанного имитатора ТМИ IRIG-106 и процесса подготовки исходных данных для проведения экспериментов. Представлены результаты экспериментов по сжатию ТМИ без потерь, в которых применялись методы линейного предсказания и исключающего ИЛИ, а также и различные методы энтропийного кодирования. Изложен метод помехоустойчивого кодирования, исправляющий инверсии и пропуски битов, а также представлена общая модель канала связи с инверсией, пропуском и вставкой битов. Приведены критерии выбора параметров системы кадровой синхронизации цифровой телеметрической информации и сравнительный анализ полученных экспериментальных данных телеизмерений с теоретическими оценками. Представленные две схемы различные схемы построения многоканальной системы регистрации ТМИ с использованием и без использования корректирующих кодов.

Анализ и сравнение объективных методов оценки качества изображений

Докладчик: Павел Сергеевич Бабкин

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
Приводятся результаты анализа и реализации в среде MATLAB формальных методов оценки изображений PQS и MS-SSIM. При анализе особое внимание было уделено практическим аспектам реализации методов оценки. Экспериментально был определён метод, результаты которого максимально соответствуют субъективным оценкам наблюдателей. Улучшено распознавание структурных расхождений между двумя изображениями в методе PQS за счёт изменения типа граничного детектора, что позволило получить более точную оценку по сравнению со стандартной версией этого алгоритма. Результаты данной работы могут быть интересны при практической реализации систем цифровой обработки изображений.

Метод помехоустойчивого кодирования телеметрической информации, исправляющий пропуски и инверсии битов

Докладчик: Эльшафеи М. А., Сидякин И. М.

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана, каф. ИУ3

Аннотация
Рассматривается метод помехоустойчивого кодирования цифровой информации, особенностью которого является обработка случаев инверсии и пропуска битов, вызванных нарушением синхронизации приемного и передающего устройства или другими факторами. Приводится краткий обзор свойств, характеристик и современных методов построения LDPC и сверточных кодов, а также общая модель канала связи, учитывающая вероятности инверсии, пропуска и вставки битов. Предлагается схема кодера, основанная на комбинации кода LDPC и сверточного кода. Представлен сравнительный анализ предложенной комбинированной схемы кодирования и схемы кодирования, содержащей только LDPC кодер.

Логический анализ поведения межсетевых экранов

Докладчик: Тун М.Т.

Организация: МГТУ им. Н. Э. Баумана

Аннотация
Доклад посвящен анализу поиска ошибок в описаниях поведения межсетевых экранов (брандмауэров). В отличие от известных работ в докладе для моделирования поведения брандмауэров предлагается использовать не списки управления доступом ACL (ACL – Access Control Lists), а процессные модели, выразительные возможности которых гораздо шире, а теория более развита, что позволяет описывать гораздо более сложные модели программ поведения. Анализ поиска ошибок предлагается осуществлять методами логического программирования как доказательство или вывод свойств процессов поведения, что является гораздо более изящным, полным и не имеющим ограничений подходом проверки правильности поведения брандмауэров. Требования (свойства) правильности предлагается формализовать на языке модальной логики. Переход от этого формального описания свойств предлагается алгоритмически формировать как цель в языке ПРОЛОГ. В докладе приводятся примеры логических программ проверки правильности поведения брандмауэров на языке ПРОЛОГ и результаты их испытаний