Аннотация: Предметом исследования является проблема выбора наиболее эффективной аппаратной архитектуры для реализации стохастического популяционного алгоритма. Объект исследования – генетический алгоритм, выполняемый на центральном процессоре (central processing unit, CPU) и графическом процессоре (graphics processing unit, GPU). Приведены результаты вычислительного эксперимента, проведенного с целью сравнения зависимостей времени работы генетического алгоритма, выполняемого на центральном процессоре и графическом процессоре, от используемого количества хромосом. Приведено сопоставление как общего времени решения задачи, так и времени, необходимого для инициализации CPU и GPU. По причине невозможности получения точной временной оценки генетического алгоритма построена расплывчатая оценка времени работы GPU-алгоритма на 3000 хромосом. Метод исследования базируется на экспериментальной оценке зависимостей времени работы генетического алгоритма выполняемого на CPU и GPU от количества особей в популяции. Вычислительная сложность реализации генетического алгоритма на обоих видах процессоров приблизительно соответствует величине O(n)-O(n2). На основании представленных результатов установлено, что при использовании популяции размером до 2000-2500 хромосом генетический алгоритм целесообразнее реализовывать на CPU, а при использовании более 3000-4000 хромосом - на GPU. Размытость границы эффективности обусловлена стохастичностью генетического алгоритма. Полученные оценки границ целесообразности выбора аппаратной архитектуры справедливы исключительно для данной задачи. Для прочих задач, в иных аппаратных и программных условиях эти результаты будут другими. В рассматриваемой ситуации важна не только числовая оценка границы эффективности, но и сам факт возможности определения такой точки перелома.

Ключевые слова: оптимизация алгоритма, популяция, хромосомы, генетический алгоритм, графический процессор, центральный процессор, временная сложность, оптимизация, популяционные алгоритмы, граница эффективности

Abstract: The subject of the research is the problem of choosing the most efficient hardware architecture to execute a stochastic population-based algorithm. The object of the research is the genetic algorithm carried out using the central processing unit (CPU) or graphics processing unit (GPU). In their research the authors give results of a computational experiment aimed at comparing time dependencies of the genetic algorithm executed on the central processing unit or graphics processing unit based on the number of chromosomes used. The authors also compare the overall time of task solutions and time necessary to initialize CPU and GPU. Due to the fact that it was impossible to obtain the precise time assessment of the genetic algorithm, the authors have developed a loose time assessment of GPU-algorithm for 3000 chromosomes. The research method is based on the experimental assessment of time dependencies of the genetic algorithm executed using CPU or GPU based on the number of species in the population. The computational complexity of the genetic algorithm for both types of processing units is approximately O(n)-O(n2). Based on the results the authors have stated that in cases when the population is 2000-2500 chromosomes, the genetic algorithm should be better executed using CPU and when the population exceeds 3000-4000 chromosomes it is better to execute it using GPU. Such unclarity of efficiency frontiers is caused by the stochastic nature of the genetic algorithm. It should be also noted that these frontiers for choosing the most efficient hardware architecture are right exclusively for solving the above mentioned task. The results will be different for simpler tasks and other hardware and software conditions. The present research focuses not only on the numerical assessment of efficiency frontiers but on whether such crossing point can be defined or not. 

Keywords: optimization of the algorithm, population, chromosome, genetic algorithm, graphics processing unit, time complexity, central processing unit, optimization, population-based algorithms, efficient frontier

Аннотация: На сегодняшний при формировании энергетических ресурсов активно применяются технологии альтернативной энергетики. В работе рассматривается ее узкий сегмент - применение солнечных панелей. Ежегодно их количество, вводимое в эксплуатацию увеличивается на 25-35%. Авторский коллектив предлагает собственное решение в данной области, обеспечивающее управление солнечными панелями в режиме реального времени, автоматический контроль и анализ их производительности. Ранее уже была разработана аппаратная часть прототипа. В настоящей работе описываются методы и алгоритмы работы его программной части. В качестве метода исследования при разработке программного обеспечения использовался Метод анализа иерархий (МАИ, метод Саати). Научная новизна исследования состоит в программной реализации методов и алгоритмов работы комплекса мехатронных устройств, разделенного на два модуля - сервисное программное обеспечение и программное обеспечение блока управления. Данная реализация позволила осуществить полную наладку системы обеспечения автоматизированного сбора и накопления информации по заданным параметрам работы, визуализацию данных параметров накопителей и преобразователей солнечных батарей при работе в составе модуля солнечной электроэнергии даже при порче и потере данных или аварийных ситуациях.

Ключевые слова: Комплекс мехатронных устройств, Мехатроника, Электропривод, Солнечные панели, Солнечная энергетика, Интеллектуальные системы управления, Оптимизация систем управления, Базы данных, Радиоэлектроника, Программное обеспечение

Abstract: Today alternative energy technologies are a well-established practice in the development of energy resources. The present article is devoted to a narrow aspect thereof, implementation of solar panels. Every year the number of solar panels put into commission increases by 25 - 35 %. The authors of the article offer their own solution in this sphere that allows to manage solar panels in real-time mode and provide for their automatic checkout and productivity analysis. Previous articles of the authors describe the development of the prototype hardware and the present article describes software methods and algorithms. The research method used by the authors to develop software is The Analytic Hierarchy Process (AHP or Saaty Method). The scientific novelty of the research is caused by the fact that the authors develop the software for implementing methods and algorithms of mechatronic devices complex divided into two modules, service software and software support of the control module. Implementation of this software has allowed to complete the alignment of automated collection and accumulation of information based on set working parameters, visualisation of these parameters of solar battery accumulators and transformers working as part of the solar electroenergy module even when data is lost or damaged or when emergency occurs. 

Keywords: Optimization of control systems, Intelligent control systems, Solar power engineering, Solar panels, electric drive, Mechatronics, Mechatronic devices complex, Database, Radio electronics, Software

Аннотация: Распознавание формы изображений групп точечных и/или малоразмерных объектов (ГТО) представляют собой нетривиальную задачу из-за несвязности и вырожденности их элементов. Дополнительно задача усложняется для ГТО с нестационарной конфигурацией, таких как «цепочки» и «скопления». Различение данных типов изображений имеет самостоятельное значение, а также может использоваться для разветвления алгоритма более детального распознавания ГТО. Для синтеза эффективных различителей цепочек и скоплений важно определиться с принципом описания формы ГТО и дискриминационным признакам, определить статистику и характеристики принятия решений в условиях действия мешающих факторов. Решение данной задачи достигается методами теории обработки цифровых изображений и сигналов, теории контурного анализа для синтеза алгоритмов описания и анализа формы изображений, методами теории вероятности и математической статистики для синтеза методов принятия решений. Для связывания изолированных элементов ГТО в единый объект используется процедура построения минимального остовного дерева. Его форма описывается цепным комплекснозначным кодом – его контуром. Зависимость ширины энергетического спектра такого контура или величины интервала корреляции его отсчетов от степени сложности формы дало основание выбрать в качестве дискриминационного признака различения цепочек и скоплений характеристики автокорреляционной функции (АКФ) контура. В качестве таких характеристик исследуются ширина АКФ (интервал корреляции) и корреляция соседних элементов контуров ГТО. Синтезированы соответствующие алгоритмы различения ГТО указанных классов как опознавателей цепочек. Найдены характеристики алгоритмов принятия решений для различных условий наблюдения. Выполнен сравнительный анализ их эффективности и ограничений применимости.

Ключевые слова: форма минимального дерева, автокорреляционная функция контуров, сложность контура, форма контура, конфигурация группы точек, групповой точечный объект, опознавание цепочек, опознавание скоплений, интервал корреляции контура, корреляция отсчетов контуров

Abstract:  Recognizing the image shapes of the groups of point and / or small objects (TRP) is a non-trivial task due to the incoherence and degeneracy of their elements. The task becomes furthermore complicated for TRPs with non-stationary configuration, such as "chains" and "congestions". The differentiation of these types of images holds an independent value, and it can also be used  in order to branch out the algorithm for more detailed recognition of the TRP. In order to synthesize effective chain and clusters differentiators, it is important to determine the principle for describing the TRP form, as well as  discriminatory characteristics, to determine the statistics and characteristics of decision-making in the presence of disrupting factors. The solution of this problem is achieved by the methods found within the theory of processing digital images and signals, the theory of contour analysis for the synthesis of algorithms used in order to describе and analyzе the shape of images, methods of probability theory and mathematical statistics for the synthesis of decision-making methods. The procedure for constructing a minimal spanning tree is used in order to link isolated TRP elements to a single object. Its shape is described by a chain complex-valued code which is its contour. The dependence between the width of the energy spectrum of such a contour or the value of the correlation interval of its readings and the degree of complexity of the form allowed the authors to choose the distinction between chains and clusters of the characteristic of the autocorrelation function (ACF) of the contour as a discriminating feature . The width of the ACF (correlation interval) and the correlation of neighboring elements of the contours of the TRP are studied as such characteristics. The corresponding algorithms for distinguishing TRTs of these classes as chain identifiers are synthesized. The characteristics of decision algorithms for various observation conditions are found. A comparative analysis of their effectiveness and applicability limits is also performed.

Keywords: chain recognition, group point object, point group configuration, contour shape, contour complexity, contour autocorrelation function, minimal tree shape, contour correlation interval, correlation of contour samples, cluster identification

Аннотация: В работе проведен анализ систем проектирования печатных плат с целью ориентации выявления наилучшей системы для ее использования в качестве базовой для организации проектирования плат электронных устройств с использованием интернет -технологий. Предложено в качестве варианта облачной версии системы проектирования использовать систему топологической разводки “TopoR”. Для оптимальной организации информационного обеспечения топологической САПР файлы, создаваемые в процессе проектирования, подразделены на различные группы в зависимости от разрабатываемого проекта, выполняемых проектных операций, от длительности их хранения и т. п. Выбор системы сделан на основе оценки ее субъективных и объективных критериев качества разводки печатных плат. В результате анализа проектных операций системы и необходимости сохранения файлов проекта для дальнейшего их использования были определены соответствующие типы файлов, которые определяют информационную базу проектирования. Для построения в облаке базы данных проектных решений (БДПР) предлагается использовать комбинированный подход хранения данных. Приводится семантическая модель данных, а в качестве среды для реализации БДПР (DB_Project) была выбрана универсальная СУБД Microsoft SQL 2012 . Для администрирования и обеспечения доступа к БДПР было разработано управляющее приложение DB_Project_ Manager в среде MS Visual Studio на языке C#. На клиентских машинах доступ к БДПР обеспечивается с помощью VMware vSphere Client 5.5. Тестирование информационного обеспечения облачной версии САПР “TopoR” показало возможности организации коллективной работы над проектами в рамках корпоративного облака на основе технологий баз данных.

Ключевые слова: САПР, печатные платы, топологические САПР плат, информационное обеспечение, семантическая модель данных, САПР “TopoR”, облачные вычисления, проектные операции, файлы проектных данных, база данных проектов

Abstract: The article presents the analysis of systems of designing of printed-circuit boards with the purpose of orientation of revealing of the best system for its use as base for the organization of designing of boards of electronic devices with use of Internet technologies. The authors proposes to use the TopoR topology system as a variant of the cloud version of the design system. For the optimal organization of information support for topological CAD, the files created during the design process are divided into different groups depending on the project being developed, the project operations performed, on the duration of their storage, etc. The choice of the system is based on an assessment of its subjective and objective quality of routing printed circuit boards. As a result of the analysis of the project operations of the system and the need to save the project files for their further use, the corresponding file types that define the design information base were determined. To build a database of project solutions (DBPS) in the cloud, the aturhos proposes to use a combined data storage approach. A semantic data model is given, and the universal DBMS Microsoft SQL 2012 was chosen as the environment for the implementation of the DB_Project. To administer and provide access to the DBPS, a management application DB_Project_Manager was developed in the MS Visual Studio environment in C #. On client machines, access to the DBPS is provided by using VMware vSphere Client 5.5.Testing of information support for the cloud version of the CAD "TopoR" showed the possibility of organizing teamwork on projects within the corporate cloud based on database technologies.

Keywords: project operations, cloud computing, CAD “TopoR”, semantic data model, informational support, topological PCB, PCB, CAD, project files, database projects

Аннотация: Предметом исследования является определение связей между элементами проекта разработки программного обеспечения, реализуемое с помощью трассировки требований на основе данных из систем контроля версий исходного программного кода. Многие известные методы трассировки являются зависимыми от языка программирования, что ограничивает их использование в проектах, разрабатываемых с использованием нескольких языков программирования. Поэтому цель исследования заключалась в формировании набора алгоритмов, позволяющих выстраивать связи между сущностями процесса разработки программного обеспечения (артефактами) на основе исходного кода, и анализировать эти связи (при этом код должен быть независимым от языка программирования и простым в реализации). Методология исследования объединяет методы системного анализа, программной инженерии, разработки программного обеспечения, теории надежности, информатики и математической квалиметрии. Основными выводами проведенного исследования являются алгоритмы автоматизированного определения связей между элементами проекта разработки программного обеспечения, позволяющие решать поставленные задачи выполнения импакт-анализа. Высокую вычислительную сложность разработанных алгоритмов можно снизить путем постепенного формирования глобальной матрицы связности по мере развития проекта. Точность разработанных алгоритмов можно повысить, если в качестве элемента связи брать не файл, а функцию или метод класса.

Ключевые слова: программная инженерия, разработка программного обеспечения, требования к программам, трассировка требований, система контроля версий, программный код, версии программного кода, архитектура программного приложения, контроль целостности архитектуры, связи элементов проекта

Abstract: The subject of the study is to determine the links between elements of software development projects implemented with the help of tracing requirements on the basis of data from the monitoring systems of versions of the source code. Many well-known tracing techniques are dependent on the programming language, which limits their use in projects developed using multiple programming languages. Therefore, the research goal was to form a set of algorithms to build relationships between the entities the software development process (artifacts) on the basis of the source code and analyze these connections (the code should be independent of the programming language and easy to implement). The research methodology combines methods of system analysis, software engineering, software development, reliability theory, computer science and mathematical qualimetry. The main conclusions of the study are the algorithms for the automated determination of relations between the elements of a software development project, allowing to solve tasks perform impact analysis. High computational complexity of the algorithms developed can be reduced by the gradual formation of a global connectivity matrix as the project progresses. The accuracy of the developed algorithms can be improved, if the coupling element does not take the file, and the function or class method.

Keywords: software application architecture, version the program code, program code, version control system, tracing requirements, program requirements, software development, program engineering, integrity control architecture, communication project elements

Аннотация: Пользовательский интерфейс - это неотъемлемая часть программного обеспечения. Чтобы сделать его использование проще для пользователя при работе с текущей задачей, его необходимо постоянно оптимизировать и упрощать. Эта статья посвящена разработке адаптивных пользовательских интерфейсов. Целью которых является облегчение взаимодействия оператора с системой. Знания о пользователе, контексте ситуации и возможностях устройства позволяют таким системам подстраиваться под нужды каждого индивидуума, чтобы сделать взаимодействие более простым, удобным, индивидуальным для каждого пользователя. Данные о различных характеристиках пользователя имеют жизненно важное значение для достижения основных целей таких систем. Для поиска подходящего решения были применены методы системного анализа, синтеза и абстрагирования. В результате введения дополнительного метауровня при оперировании данными был синтезирован новый алгоритм построения адаптивных интерфейсов. Для того, чтобы собрать знания, были разработаны несколько формальных моделей, необходимых для организации и осмысления собранной информации. Эта статья анализирует несколько решений, представленных в литературе, о моделировании пользователей, контекста и знаний с учетом различных подходов. В статье определяются их преимущества и недостатки, наконец предложена собственная онтологическая модель, которая обходит описанные ограничения.

Ключевые слова: онтологии, свойства пользователей, остроение модели пользователя, метауровень данных, ластеризация пользователей, адаптация иерархичных интерфейсов, адаптивные интерфейсы, определение контекста, адаптивный интерфейс, стереотипная адаптация

Abstract: The user interface is an integral part of the software. To make its use easier for the user when working with the current task, it must be constantly optimized and simplified.This article is devoted to the development of adaptive user interfaces. The purpose of which is to facilitate the interaction of the operator with the system. Knowledge of the user, the context of the situation and the capabilities of the device allow such systems to adapt to the needs of each individual in order to make the interaction more simple, convenient, individual for each user. Data on the different characteristics of the user are vital to achieving the main objectives of such systems. To find a suitable solution, methods of system analysis, synthesis and abstraction were applied. As a result of the introduction of an additional meta-level, a new algorithm for constructing adaptive interfaces was synthesized during the operation of the data. In order to gather knowledge, several formal models were developed, which are necessary for organizing and comprehending the collected information. This article analyzes several solutions presented in the literature about user modeling, context and knowledge taking into account different approaches. In the article, their advantages and disadvantages are determined, and at last a proprietary ontological model is proposed that circumvents the described limitations.

Keywords: stereotypical adaptation, adaptive interface, context definition, ontologies, user properties, building a user model, meta-level data, user laterization, adaptation of hierarchical interfaces, adaptive interfaces

Аннотация: Объектом исследования данной работы является предметная область, представляющая собой прецедентную зависимость между объектами и их характеристиками используемую при решения задач распознавания образов. Интеллектуальный анализ данных является одним из необходимых этапов решения плохо формализованных задач, поэтому во многих случаях от метода построения баз знаний, их анализа и минимизации зависит точность решения поставленной задачи. Разработка общих формальных методов для выявления логических закономерностей в любой заданной предметной области представляется весьма актуальной проблемой, так как предоставляет возможность формирования оптимальных баз знаний, что существенно упрощает решение и улучшает его качество. В данной работе для анализа и минимизации баз знаний используется аппарат дифференцирования булевых функций, который являются направлениями современной дискретной математики и находят свое применение в задачах динамического анализа и синтеза дискретных цифровых структур. Основными результатами проведенного исследования являются построенная логическая функция, анализирующая зависимость между объектами и характеризующими их признаками, представляющая возможность выявить все закономерности данной предметной области; а также метод минимизации баз знаний, полученных на основе логического анализа данных, выявляющий минимальный набор решающих правил, достаточным для решения поставленной задачи.

Ключевые слова: булева функция, логическая операция, база знаний, решающее правило, предметная область, булева производная, аксиомы, конъюкция, дизъюнкция, сложная функция

Abstract: The object of the research is the subject area, which is a precedent relationship between objects and their characteristics used in solving image recognition problems.Intellectual analysis of data is one of the necessary stages in the solution of poorly formalized problems; therefore, in many cases the accuracy of the solution of the task depends on the method of building knowledge bases, analyzing them and minimizing them. The development of common formal methods for revealing logical patterns in any given subject area seems to be a very pressing problem, as it provides the opportunity to form optimal knowledge bases, which greatly simplifies the solution and improves its quality. In this paper, the author use the apparatus for differentiating Boolean functions to analyze and minimize knowledge bases, which are the directions of modern discrete mathematics and find their application in problems of dynamic analysis and synthesis of discrete digital structures. The main results of the study are a constructed logical function that analyzes the relationship between objects and characteristics that characterize them, which is an opportunity to reveal all the laws of a given subject area; as well as the method of minimizing knowledge bases obtained on the basis of logical data analysis, revealing a minimal set of decision rules, sufficient for solving the task.

Keywords: axioms, Boolean derivative, subject area, decisive rule, knowledge base, logical operation, Boolean function, conjuction, disjunction, complex function