Аннотация: Предметом исследования является подход к распределению ресурсов в условиях возможных деструктивных воздействий. Объектом исследования является модель процессов принятия решений распределительного характера в условиях возможных деструктивных воздействий. Авторы рассматривают вопросы моделирования процессов распределения потоков ресурсов в условиях возможных нежелательных воздействий. Показано, что применение относительных нечетких оценок предпочтения маршрутов передачи ресурсов целесообразнее моделирования всей области распределения ресурсов с точки зрения временной сложности процесса принятия решений, так как на основе статистических и экспертных оценок можно сравнительно быстро определить предпочтительности маршрутов с точки зрения гарантированности передачи ресурса при деструктивных воздействиях. Метод исследования базируется на использовании теории множеств, нечеткой логики, эволюционных и иммунных подходов. Использование нечетких отношений предпочтения позволяет сократить время построения модели, а применение эволюционных и иммунных методов – ускорить поиск решения. Основным выводом проведенного исследования является возможность использования относительных нечетких оценок предпочтения используемых маршрутов при организации распределения ресурсов. Предложен алгоритм распределения ресурсов в условиях деструктрвных воздействий, отличительной чертой которого является использование информации о реализованных ранее распределениях ресурсов при формировании множества начальных решений. Верификацию полученных решений предполагается производить при помощи метода отрицательного отбора – одного из способов моделирования иммунной системы. Модификацию имеющихся решений целесообразно производить, например, при помощи методов эволюционного моделирования.

Ключевые слова: распределение, оптимизация, интеллектуальные методы, адаптация, моделирование, принятие решений, нечеткость, эволюция, иммунный подход, потоки

Abstract: The subject of research is the approach to the allocation of resources in terms of possible destructive conditions.The object of the research is a model of decision-making processes of a distributional nature under the conditions of possible destructive influences. The authors consider the issues of modeling the processes of resource flow distribution under the conditions of possible undesirable effects. It is shown that the use of relative fuzzy estimates of resource transfer routes is more expedient than modeling the entire resource allocation area in terms of the time complexity of the decision-making process, since, based on statistical and expert assessments, route preferences can be quickly determined from the point of view of guaranteed resource transfer under destructive impacts. The research method is based on the use of set theory, fuzzy logic, evolutionary and immune approaches. The use of fuzzy preference relations reduces the time to build a model, and the use of evolutionary and immune methods to speed up the search for a solution. The main conclusion of the study is the possibility of using relative fuzzy estimates of the preferences of the used routes when organizing the allocation of resources. An algorithm for the allocation of resources in the context of destructive influences is proposed, a distinctive feature of which is the use of information about previously implemented resource allocations in the formation of a set of initial solutions. Verification of the solutions obtained is supposed to be carried out using the method of negative selection - one of the methods of modeling the immune system. Modification of existing solutions is advisable to produce, for example, using the methods of evolutionary modeling.

Keywords: decision making, modeling, adaptation, intellectual method, optimization, distribution, fuzziness, evolution, immune approach, flows

Аннотация: В статье рассмотрена технология параллельного программирования NVIDIA CUDA в задаче расплавления шарообразной частицы. Показана тенденция современных компьютеров к увеличению мощности за счет увеличения количества ядер, а не за счет увеличения частоты процессора (что приводит к значительному потреблению энергии и выделению тепла). Представлен закон Амдала, позволяющий оценить ускорение времени программы при распараллеливании на N процессоров. Перечислены условия увеличения производительности алгоритма при распараллеливании задачи. Представлена задача расплавления частицы железной руды. Рассмотрены особенности языка параллельного программирования CUDA C и представлены алгоритмы для выбранной задачи. Произведен сравнительный анализ времени выполнения задачи на CPU (С#) и GPU (CUDA C). Технология параллельного программирования CUDA позволяет увеличить производительность распараллеливаемых алгоритмов сложности N до 60 раз. Для этого требуется наличие графического процессора с поддержкой данной технологии, среда разработки и компилятор языка CUDA, знание языка CUDA C, а также хорошее знание задачи и возможности ее распараллеливания.

Ключевые слова: закон Амдала, язык С#, язык CUDA C, расплавление частицы, центральный процессор, графический процессор, параллельное программирование, производительность алгоритма, время выполнения, язык высокого уровня

Abstract: The article describes the NVIDIA CUDA parallel programming technology used  in the task of melting a spherical particle. The tendency of modern computers to increase power by increasing the number of cores, and not by increasing the frequency of the processor (which leads to significant energy consumption and heat generation). The Amdal law is presented, allowing to estimate the acceleration of the program time when parallelized on N processors. The conditions for increasing the performance of the algorithm in parallelizing tasks are listed. The task of melting iron ore particles is presented. The features of the parallel programming language CUDA C are considered and the algorithms for the selected task are presented. A comparative analysis of the task execution time on the CPU (C #) and GPU (CUDA C) has been made. The technology of parallel programming CUDA allows you to increase the performance of parallelized algorithms of complexity N up to 60 times. This requires the presence of a graphics processor supporting this technology, the development environment and the CUDA compiler, knowledge of the CUDA C language, as well as a good knowledge of the task and the possibility of its parallelization.

Keywords: Amdahl's law, C# language, CUDA C language, melting particles, CPU, GPU, parallel programming, algorithm performance, lead time, high-level language

Аннотация: Предметом исследования является оптимизация законов управления эргатическими системами с учетом психофизиологических возможностей оператора. Сложность анализа управляющих движений оператора определяется тем, что процессы манипулирования органом управления эргатической системой являются нестационарными, поэтому необходимо методами цифровой фильтрации исключить из анализируемого процесса низкочастотный тренд и перейти к анализу стационарного случайного процесса. Изложена методика автоматизированной обработки управляющих движений оператора в прикладных исследованиях надежности эргатических систем, апробированная при проведении эргономических исследований на полунатурном моделирующем комплексе. Методология исследования объединяет методы инженерной психологии, теории надежности, эргономики, спектрального анализа, математической кибернетики и вычислительной математики. Основным выводом проведенного исследования является то, что анализ управляющих движений оператора должен быть неотъемлемой частью полунатурных эргономических исследований, поскольку его результаты позволяют обеспечить адекватный учет психофизиологического состояния и резервных возможностей оператора эргатической системы при управлении ее функционированием. Это позволяет разработать и реализовать комплекс мероприятий, направленных на обеспечение должной функциональной надежности профессиональной деятельности оператора эргатической системы для обеспечения безопасности ее эксплуатации.

Ключевые слова: управление эргатической системой, функциональная надежность оператора, управляющее движение оператора, спектральный анализ сигналов, цифровая низкочастотная фильтрация, обработка нестационарного сигнала, психофизиологическая надежность, эргономические исследования, программная инженерия, инженерная психология

Abstract: The subject of the study is to optimize systems management ergatic laws based psychophysiological operator capabilities. The complexity of the analysis of control movements of the operator is determined by the fact that the processes of manipulating the body ergatic control system are non-stationary, so you need a digital filtering techniques to eliminate the process of being analyzed low-frequency trend and move on to the analysis of a stationary random process. The technique of the automated processing control operator movements in applied research the reliability of ergonomics systems, test during ergonomic research on HIL simulator complex. The research methodology combines the techniques of engineering psychology, theory of reliability, ergonomics, spectral analysis, mathematical cybernetics and computational mathematics. The main conclusion of the study is that the analysis of the motions of the control operator must be an integral part of HIL ergonomic research because its results allow for adequate consideration of psychophysiological state and the reserve capacity of the system operator ergatic in managing its operation. This allows you to develop and implement a set of measures aimed at ensuring the proper functional reliability of professional activity ergatic system operator to ensure the safety of its operation.

Keywords: ergatic system control, operator functional reliability, operator control movement, spectral analysis of signals, digital low frequency filtering, non-stationary signal processing, psycho-physiological reliability, ergonomic research, software engineering, engineering psychology

Аннотация: Аннотация. Объектом исследования являются регуляторы, построенные на базе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Популярность регулирования при помощи ШИМ объясняется простотой реализации, отсутствием гистерезиса у исполнительного электромагнитного устройства. Разрядность и частота ШИМ-сигнала влияют на качество регулирования. Современные микроконтроллеры имеют встроенный модуль ШИМ, поэтому реализация устройства управления на них получается простой и недорогой. При заданных параметрах ШИМ-сигнала – частоты и разрядности, часто разработчик сталкивается с трудностью реализации регулятора из-за ограниченности ресурсов микроконтроллера, в частности, тактовой частоты. В работе анализируется заданный N-разрядный ШИМ путем его разбиения на две составляющие, одна из которых определяется частотой и разрядностью ШИМ процессора. Исследуется зависимость требуемого объема памяти в зависимости от алгоритма разбиения на составляющие, а также от разрядности используемого микроконтроллера. В результате исследований определены затраты памяти для табличного метода генерации ШИМ-сигнала в зависимости от разрядности применяемого микроконтроллера. Основной результат работы - показана возможность повышения разрешающей способности регулятора при ограниченных ресурсах микроконтроллера. Даны рекомендации по реализации алгоритма в зависимости от выбранного микроконтроллера, приведены требуемые ресурсы памяти.

Ключевые слова: микроконтроллер, ШИМ, алгоритм, спектр, фильтрация, разрешающая способность, объем памяти, быстродействие, точность, частота

Abstract: The object of the study are regulators, built on the basis of pulse-width modulation (PWM). The popularity of regulation using PWM is explained by the simplicity of its implementation, the absence of hysteresis in the executive electromagnetic device. The bit width and frequency of the PWM signal affect the quality of regulation. Modern microcontrollers have an integrated PWM module, so the implementation of the control device on them is simple and inexpensive. Given the parameters of the PWM signal - frequency and bit depth, the developer often faces difficulty in implementing the controller due to the limited resources of the microcontroller, in particular, the clock frequency. The paper analyzes the specified N-bit PWM by splitting it into two components, one of which is determined by the frequency and width of the PWM processor. The dependence of the required memory size is investigated depending on the algorithm of splitting into components, as well as on the bit depth of the microcontroller used. As a result of the research, the memory costs for a tabular method for generating a PWM signal depending on the width of the microcontroller used are determined. The main result of the work is the possibility of increasing the resolution of the controller with limited microcontroller resources. Recommendations on the implementation of the algorithm depending on the selected microcontroller are given, the required memory resources are given.

Keywords: accuracy, rate, memory size, resolution, filtering, spectrum, algorithm, PWM, microcontroller, frequency

Аннотация: Объектом исследования в данной работе являются системы управления сложными техническими комплексами. Предметом исследования является методология разработки систем управления сложными техническими комплексами. Разработанная методология создания системы управления сложными техническими комплексами базируется на идее генерации последовательности отображений концептуальных моделей в инфологические модели и, далее, в даталогические модели. Ранее автором представлялось концептуальное и инфологическое моделирование и соответствующие этим уровням математические модели, а также отношения между ними, то есть математические категории. Разработанная методология создания системы управления сложными техническими комплексами базируется методах теории математических категорий. Представленные категории при даталогическом представлении имеют два уровня абстракции. Основные выводы проведенного исследования: 1. Унифицированное описание семейств неоднородных математических моделей, отражающих различный уровень абстрагирования (обобщения) на этапе даталогического представления предметных задач, делает возможным создание формулировок для общего определения моделей с описанием их структуры. 2. Разработанный метод даталогического моделирования предоставляет все возможности для обеспечения настройки на конкретных программно-технических средствах реализации системы управления сложными техническими комплексами.

Ключевые слова: математическая теория категорий, математическая модель, абстрактные уровни, концептуальное моделирование, инфологическое моделирование, даталогическое моделирование, системы управления, автоматизированное проектирование, отображение, технический комплекс

Abstract: The object of research in this work are the control systems of complex technical complexes. The subject of research is the methodology for developing control systems for complex technical complexes. The developed methodology for creating a control system for complex technical complexes is based on the idea of generating a sequence of mappings of conceptual models into infological models and, further, into datalogical models. Previously, the author presented conceptual and infological modeling and the mathematical models corresponding to these levels, as well as the relations between them, that is, mathematical categories. The developed methodology for creating a control system for complex technical complexes is based on the methods of the theory of mathematical categories. The categories presented in the datalogical representation have two levels of abstraction. The main findings of the study:1. A unified description of families of inhomogeneous mathematical models reflecting a different level of abstraction (generalization) at the stage of the datalogical presentation of subject problems makes it possible to create formulations for the general definition of models with a description of their structure.2. The developed method of datalogical modeling provides all the possibilities for providing customization on specific software and hardware tools for implementing a control system for complex technical complexes.

Keywords: computer-aided design, control systems, datalogical modeling, infological modeling, conceptual modeling, abstract levels, mathematical model, mathematical category theory, display, technical complex

Аннотация: Обсуждаются результаты оригинальных исследований принципов организации и особенностей функционирования консервативных СУБД кластерного типа. Актуальность принятой ориентации на работу с базами данных больших объемов определяется современными тенденциями интеллектуальной обработки больших информационных массивов. Повышение объема баз данных требует их хеширования по узлам кластера. Это обуславливает необходимость использования регулярного плана обработки запросов с динамической сегментацией промежуточных и временных отношений. Дается сравнительная оценка получаемых результатов с альтернативным подходом "ядро на запрос" при условии репликации БД по узлам кластера. Значительное место в статье занимает теоретический анализ возможностей GPU-акселерации применительно к консервативным СУБД с регулярным планом обработки запросов. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных натурных моделях — СУБД Clusterix, Clusterix-M, PerformSys с применением средств MySQL на исполнительном уровне. Теоретический анализ возможностей GPU-акселерации выполнен на примере предлагаемого проекта Clusterix-G. Показаны: особенности поведения СУБД Clusterix в динамике и оптимальный архитектурный вариант системы; повышение "в разы" масштабируемости и производительности системы при переходе к мультикластеризации (СУБД Clusterix-M) либо к перспективной технологии «ядро на запрос» (PerformSys); неконкурентоспособность GPU-акселерации в сравнении с подходом «ядро на запрос» для баз данных средних объемов, не превышающих размеры оперативной памяти узла кластера, но не умещающихся в глобальной памяти графического процессора. Для баз данных больших объемов предложена гибридная технология (проект Clusterix-G) с разделением кластера на две части. Одна из них выполняет селектирование и проецирование над хешированной по узлам и сжатой базой данных. Другая – соединение по схеме «ядро на запрос». Функции GPU-ускорителей в разных частях своеобразны. Теоретический анализ показал бόльшую эффективность такой технологии в сравнении с Clusterix-M. Но вопрос о целесообразности использования графических ускорителей в рамках подобной архитектуры требует дальнейшего экспериментального исследования. Отмечено, что проект Clusterix-M сохраняет жизнеспособность в области Big Data. Аналогично — с подходом «ядро на запрос» при доступности использования современных дорогих информационных технологий.

Ключевые слова: Масшабируемость, Динамическая сегментация отношений, Хеширование по узлам, Регулярный план обработки, Большие данные, Консервативные СУБД, Производительность, Мультикластеризация, Перспективная технология, Эффективность графических ускорителей

Abstract: The results of original research on the principles of organization and features of the operation of conservative DBMS of cluster type are discussed. The relevance of the adopted orientation to work with large-scale databases is determined by modern trends in the intellectual processing of large information arrays. Increasing the volume of databases requires them to be hashed over cluster nodes. This necessitates the use of a regular query processing plan with dynamic segmentation of intermediate and temporary relationships. A comparative evaluation of the results obtained with the alternative "core-to-query" approach is provided, provided that the database is replicated across cluster nodes. A significant place in the article is occupied by a theoretical analysis of GPU-accelerations with respect to conservative DBMS with a regular query processing plan. Experimental studies were carried out on specially developed full-scale models - Clusterix, Clusterix-M, PerformSys with MySQL at the executive level. Theoretical analysis of the GPU-accelerations is performed using the example of the proposed project Clusterix-G. The following are shown: the peculiarities of the behavior of the Clusterix DBMS in dynamics and the optimal architectural variant of the system; Increased "many times" scalability and system performance in the transition to multiclustering (DBMS Clusterix-M) or to the advanced technology "core-to-query" (PerformSys); Non-competitiveness of GPU-acceleration in comparison with the "core-to-query" approach for medium-sized databases that do not exceed the size of the cluster's memory, but do not fit into the GPU's global memory. For large-scale databases, a hybrid technology (the Clusterix-G project) is proposed with the cluster divided into two parts. One of them performs selection and projection over a hashed by nodes and a compressed database. The other is a core-to-query connection. Functions of GPU accelerators in different parts are peculiar. Theoretical analysis showed greater effectiveness of such technology in comparison with Clusterix-M. But the question of the advisability of using graphic accelerators within this architecture requires further experimental research. It is noted that the Clusterix-M project remains viable in the Big Data field. Similarly - with the "core-to-query" approach with the availability of modern expensive information technologies.

Keywords: Performance, Scalability, Dynamic relationship segmentation, Host hashing, Regular processing plan, Big Data, Conservative DBMS, Multiclusterisation, Advanced technology, GPU-accelerators efficiency

Аннотация: Объектом исследований является подсистема управления реализацией рабочей нагрузки в сетевой базе данных. Предмет исследований - управление процессом формирования графика реализации запросов абонентов и транзакций в сетевой базе данных. Во многих случаях существующие решения не обеспечивают необходимых результатов по времени доступа и точности найденного решения. Возникает необходимость в разработке метода формирования графика реализации запросов пользователей и транзакций. Особое внимание уделяется алгоритмам выборки запросов в сетевых базах данных, а также концептуальной модели процесса управления транзакциями и запросами. В работе используются методы теории графов. Оценка эффективности решения задачи выполнена с использованием системного подхода, системного анализа и теории исследования операций. Обработка экспериментальных данных, полученных в ходе работы, проводилась в соответствии с положениями математической статистики. Разработан метод поиска кратчайшего гамильтонового пути в произвольном графе на основе рангового подхода, который обеспечивает высокую оперативность и малую погрешность решения задачи организации процесса управления множеством транзакций и запросов при их реализации в сетевых базах данных. Использование разработанного метода позволяет минимизировать время простоя вычислительных устройств, сократить объемы и время передачи данных от одних исполнительных устройств другим, повысить общую масштабируемость, минимизировать время доступа к данным и пр. Важным достоинством предлагаемого метода является уменьшения числа элементарных операций и числа обрабатываемых векторов в процедуре формирования очереди выполнения операций запроса, что приводит к существенному уменьшению времени на реализацию процедур формирования очереди выполнения операций в запросах.

Ключевые слова: граф, гамильтонов путь, запрос, ранговый подход, сетевая база данных, стянутое дерево путей, транзакция, ранг, оптимизация, отклонение в измерениях

Abstract: The object of research is the workload implementation management subsystem in a network database. The subject of research is the management of the formation of the schedule for the implementation of subscriber requests and transactions in a network database. In many cases, existing solutions do not provide the necessary results in terms of access time and accuracy of the found solution. There is a need to develop a method for scheduling the implementation of user and transaction requests. Particular attention is paid to the algorithms of sampling queries in network databases, as well as the conceptual model of the process of managing transactions and queries. We use methods of graph theory. The evaluation of the effectiveness of the task solution was performed using a systems approach, system analysis and the theory of operations research. Processing of experimental data obtained during the work was carried out in accordance with the provisions of mathematical statistics. A method has been developed for finding the shortest Hamiltonian path in an arbitrary graph based on a rank approach, which provides high efficiency and small error in solving the problem of organizing the process of managing multiple transactions and queries when they are implemented in network databases. Using the developed method allows minimizing idle time of computing devices, reducing the volume and time of data transfer from one device to another, increases overall scalability, minimizes data access time, etc. An important advantage of the proposed method is to reduce the number of elementary operations and the number of vectors being processed the queue of the operations of the request, which leads to a significant reduction in time to implement the procedures for the formation of echer di operations in the requests.

Keywords: transaction, stub tree, network database, rank approach, query, Hamiltonian path, graph, rank, optimization, deviation in measurements

Аннотация: Предметом исследования является стеганографический метод встраивания информации в цифровые изображения. Стеганография способна скрывать не только содержание информации, но и сам факт ее существования. В работе рассматривается одна их важнейших проблем разработки стеганографических методов - скрытность передачи защищаемой информации. Под скрытностью понимается не только визуальная или слуховая неотличимость цифрового медиа ресурса от медиа ресурса со встроенной информацией, но и статистическая неотличимость. Особое внимание в работе уделяется сохранению пространственной статистической зависимости между пикселями изображения. Методологической основой исследования являются методы математической статистики и теории обработки изображений, а также метрики искажения изображений. Новизна исследования заключается в разработке нового метода встраивания информации в статические изображения. Авторами подробно рассматривается задача применения процесса авторегрессии скользящего среднего для представления статистической зависимости пикселей изображения. Показано, что предложенный метод позволяет встроить информацию в цифровые изображения без их существенного искажения.

Ключевые слова: стеганография, АРСС, обработка изображения, защита информации, скрытая передача информации, CIEDE2000, цифровые изображения, алгоритм встраивания информации, процесс авторегрессии, искажение изображений

Abstract: The subject of research is the steganographic method of embedding information in digital images. Steganography is capable of hiding not only the content of information, but also the very fact of its existence. The paper considers one of the most important problems in the development of steganographic methods - the secrecy of the transfer of protected information. Stealth is not only visual or auditory indistinguishability of a digital media resource from a media resource with embedded information, but also statistical indistinguishability. Special attention is paid to preserving the spatial statistical dependence between the image pixels. The methodological basis of the research is the methods of mathematical statistics and image processing theory, as well as image distortion metrics. The novelty of the research lies in the development of a new method of embedding information in static images. The authors consider in detail the problem of applying the moving average autoregression process to represent the statistical dependence of image pixels. It is shown that the proposed method allows you to embed information into digital images without significant distortion.

Keywords: information embedding algorithm, digital images, CIEDE2000, hidden communication, information security, image processing, ARMA, steganography, autoregression process, image distortion