Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

№ 4 (2024)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ

Предобусловливатель быстрого нормального разложения для притягивающих связанных нелинейных уравнений Шредингера с дробным лапласианом

Ченг Я., Янг Ш., Матвеев И.А.

Аннотация

Линейная консервативная разностная схема применяется для дискретизации притягивающих связанных нелинейных уравнений Шредингера с дробным лапласианом. В этом случае возникают сложные симметричные линейные системы, матрицы которых неопределенны и теплиц-плюс-диагональны. Стандартные быстрые методы прямого решения или итераций с использованием предобусловливателя не применимы для таких систем. Предлагается новый итерационный метод, основанный на нормальном разложении эквивалентной вещественной блочной формы линейных систем. Доказывается безусловная сходимость, определяется квазиоптимальный параметр итерации. Предобусловливатель для данного метода получается естественным путем, он строится и эффективно реализуется с помощью быстрого преобразования Фурье. Теоретический анализ показывает, что собственные значения предобусловленной матрицы системы тесно кластеризованы. Численные эксперименты показывают, что новый предобусловливатель значительно ускоряет скорость сходимости итерационных методов подпространства Крылова. В частности, поведение сходимости соответствующего предобусловленного итерационного метода минимальной невязки не зависит от размера пространственной сетки и почти нечувствительно к дробному порядку. Более того, линейно неявная консервативная разностная схема в этом случае сохраняет массу и энергию с заданной точностью.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):3-32
pages 3-32 views

Логическая классификация на основе поиска правильных представительных элементарных классификаторов

Драгунов Н.А., Дюкова Е.В., Дюкова А.П.

Аннотация

Рассмотрен подход к задаче классификации по прецедентам, базирующийся на применении аппарата дискретной математики (логических методов анализа данных). Исследована возможность сокращения временных затрат на стадии обучения корректного логического классификатора. Предложены новые модели классификаторов, основанные на поиске в описаниях прецедентов часто встречающихся фрагментов специального вида, названных правильными элементарными классификаторами. Описания моделей классификаторов даны с использованием понятий теории логических функций. Для построения искомых фрагментов авторами разработан и реализован оригинальный алгоритм. Эффективность предлагаемых моделей классификаторов обоснована экспериментально и подтверждена теоретическими оценками сложности их обучения. Получена верхняя асимптотическая оценка типичного числа правильных элементарных классификаторов.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):33-39
pages 33-39 views

Методы решения задачи тематической сегментации текстов на основе графов знаний

Авдеева З.К., Гаврилов М.С., Лемтюжникова Д.В., Шарафиев А.Ф.

Аннотация

Тематическая сегментация – это задача разделения неструктурированного текста на тематически связные сегменты (такие, в которых речь идет об одном и том же). Граф знаний – графовая структура, вершинами которой являются различные объекты, а ребрами – отношения между ними. Как задача тематической сегментации, так и задача автоматического построения графа знаний не будут новыми, поэтому существует множество алгоритмов для их решения. Однако методы решения задачи тематической сегментации с помощью графов знаний до сих пор исследованы мало. Более того, пока еще нельзя сказать, что задача тематической сегментации решена в общем виде, т.е.существуют алгоритмы, способные при должной настройке решить задачу с требуемым качеством на конкретном наборе данных. Предлагается новый метод решения задачи тематической сегментации на основе графов знаний. Применение графов знаний при сегментации позволяет использовать больше информации о словах в тексте: помимо того чтобы основываться на co-occurrance и семантических расстояниях (как классические алгоритмы), методы на базе графов знаний могут применять расстояние между словами на графе, инкорпорируя тем самым фактологическую информацию из графа знаний в процесс принятия решений о биении текста на сегменты.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):40-64
pages 40-64 views

ДИСКРЕТНЫЕ СИСТЕМЫ

Реализация системы не полностью определенных булевых функций схемой из двухвходовых элементов с помощью алгебраической декомпозиции

Поттосин Ю.В.

Аннотация

Задача алгебраической декомпозиции булевой функции (в англоязычной литературе – bi-decomposition) заключается в представлении заданной булевой функции с помощью логической операции над двумя булевыми функциями. Предлагается для реализации систем не полностью определенных (частичных) булевых функций в базисе двухвходовых логических элементов использовать метод, основанный на алгебраической декомпозиции булевых функций. В качестве базиса могут быть следующие базисы элементов: ИЛИ-НЕ, И-НЕ или И, ИЛИ при доступной инверсии входных сигналов. Применяемый метод алгебраической декомпозиции сводится к поиску двухблочного взвешенного покрытия полными двудольными подграфами (бикликами) взвешенного двудольного графа, представляющего собой различия между строками булевых матриц, которые задают рассматриваемую систему функций. Исходная система частичных булевых функций задается двумя булевыми матрицами, одна из которых служит областью булева пространства аргументов, где значения функций определены, а другая – значениями функций на элементах указанной области. Каждой биклике из получаемого покрытия приписывается в качестве веса некоторое множество переменных, являющихся аргументами функций заданной системы. Каждая из этих биклик определяет булеву функцию, аргументы которой – приписанные к биклике переменные. Полученные таким образом функции составляют разложение исходной функции. Процесс синтеза комбинационной схемы заключается в последовательном применении алгебраической декомпозиции к этим функциям. Описан способ получения двухблочного взвешенного покрытия бикликами упомянутого двудольного графа.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):65-76
pages 65-76 views

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Упорядочивание гипотез в моделях перевода с использованием человеческой разметки

Воронцов К.В., Скачков Н.А.

Аннотация

Современные системы машинного перевода обучаются на больших объемах параллельных данных, полученных с помощью эвристических методов обхода интернета. Низкое качество этих данных приводит к систематическим ошибкам перевода, которые могут быть достаточно заметными для человека. Для борьбы с такими ошибками предлагается интегрирование человеческих оценок гипотез переводной модели в процесс обучения системы перевода. Показано, что использование человеческих разметок позволяет не только вырастить общее качество перевода, но и заметно снизить количество систематических ошибок перевода. Кроме того, относительная простота человеческой разметки и ее применения для улучшения качества модели открывает новые возможности в области доменной адаптации моделей перевода под новые домены, что удалось показать на примере переводов заголовков товаров из интернет-магазинов.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):121-128
pages 121-128 views

Поиск почти дубликатов изображений рукописных текстов для высоконагруженных сервисов

Варламова К.В., Каприелова М.С., Потяшин И.О., Чехович Ю.В.

Аннотация

Решение задачи поиска заимствований в рукописных текстах становится год от года более актуальным. Одним из видов заимствований является почти дублирование рукописной работы съемка того же рукописного текста в других условиях или использование различных аугментаций. Существующие подходы к обнаружению почти дубликатов не приспособлены к работе с большими коллекциями, что существенно ограничивает их использование на практике. Представлен метод на основе машинного обучения, который позволяет производить обнаружение почти дубликатов изображений рукописных текстов среди больших коллекций потенциальных источников. Процесс включает в себя три основных этапа: перевод изображения в векторное представление, поиск кандидатов и последующий отбор источника дублирования среди кандидатов. Приведены результаты экспериментов по оценке качества и производительности разработанной системы: достигнуты 59 и 80% полноты и 5.5 и 4.8% доли ложноположительных срабатываний приближенных к реальным и синтетических данных соответственно, время работы метода составляет 5.5 с/запрос при размере коллекции около 10 тыс. изображений. Результаты показали, что созданный метод может быть использован для решения задач, требующих проверки рукописных документов по большому количеству потенциальных источников заимствований.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):129-139
pages 129-139 views

Метод определения движения в кадре и идентификации крупногабаритного площадного объекта

Лопатина В.В.

Аннотация

Приведен метод определения движения в кадре и идентификации крупногабаритного площадного объекта. Работа метода иллюстрируется на примере из морской транспортной отрасли, в задаче контроля положения автономного морского крупнотоннажного судна относительно причала при выполнении погрузо-разгрузочных работ и швартовных операций. Описана структура измерительного комплекса на базе оптических измерителей, его принцип действия, основанный в том числе на методе определения движения в кадре и идентификации крупногабаритного площадного объекта. Описан порядок анализа подвижных участков изображения. Приведена схема алгоритма определения движения в кадре и идентификации крупногабаритного площадного объекта. Выполнена оценка производительности программной реализации алгоритма определения движения в кадре и идентификации крупногабаритного площадного объекта.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):139-147
pages 139-147 views

Мягкие множества (обзор)

Бобылев В.Н., Егорова Е.К., Леонов В.Ю.

Аннотация

Рассматриваются так называемые мягкие множества. По сути дела, речь идет об обобщении нечетких множеств Л. Заде, которые формируют, в частности, математический аппарат искусственного интеллекта. С другой стороны, отказ от понятия инфинитезимальности зарождает основы нового математического анализа. Впоследствии появилось много статей по мягким множествам, организовывались конференции, имеются публикации о приложениях в различных областях. Приведены основные определения и термины теории мягких множеств, даны ссылки на практические приложения данной теории.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):148-153
pages 148-153 views

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ

Оптимизация производственных программ предприятия с учетом неопределенности

Борисов И.А., Косоруков О.А., Мищенко А.В., Цурков В.И.

Аннотация

Рассмотрен метод ветвей и границ, используемый для выбора оптимальной производственной программы, который основан на вычислении верхней, нижней и текущих верхних оценок при анализе различных вариантов производственных программ. Дана верхняя оценка количества допустимых решений приведенной задачи. Описаны модели выбора оптимальной производственной программы в условиях расширения производства, а также вопросы анализа устойчивости этих программ при изменении исходных данных модели и критерия оптимальности модели. Применение моделей выбора оптимальной производственной программы в рамках проектного управления на предприятиях обеспечит повышение эффективности мероприятий, в том числе на этапах планирования и реализации проектов, классификации и выбора метода реализации проектов.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):77-92
pages 77-92 views

Технология уверенных суждений при принятии решений в системе образования

Малышев В.В., Пиявский С.А.

Аннотация

Стремительная цифровизация всех сторон жизни общества приводит к кардинальным изменениям в сфере образования. Для того чтобы в этих условиях формировать и реализовывать принципиально новые методы образования и методики обучения, необходимо применять современные наукоемкие методы подготовки и принятия сложных решений, в частности активно работать с информацией, представляемой не только в числовых, количественных, но и в порядковых шкалах типа "лучше — хуже", "более важные — менее важные". С этих позиций используется предложенный авторами метод уверенных суждений лица, принимающего решение. Показано, что его применение при отборе наиболее достойных абитуриентов для продолжения образования в высшей школе расширит полномочия вузов, позволит более точно учесть индивидуальные особенности и предпочтения школьников и их родителей. В рамках целостной системы выявления и многолетнего развития творчески одаренной молодежи в сфере науки и техники этот метод позволяет создать объективный измеритель (творческий рейтинг) для всесторонней оценки степени творческого роста каждого молодого исследователя, а также научно управляемую систему поддержки его направляемого развития. В результате в организации научной деятельности вуза появится целостная система оптимального планирования деятельности его институтов, исходящая из целевых ориентиров и общей стратегии развития вуза и в то же время учитывающая специфические особенности общей удовлетворенности трудом коллектива каждого института.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):93-120
pages 93-120 views

НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Нахождение оптимального вектора признаков для определения контекста окружающей среды по данным глобальных навигационных спутниковых систем

Болкунов А.И., Кульнев В.В., Кульнев Е.В., Наконечный Е.О., Яремчук В.И.

Аннотация

В глобальных навигационных спутниковых системах показатели качества позиционирования зависят как от условий окружающей среды, так и от поведения потребителя. Окружающая среда влияет на качество приема радиосигналов, которые доступны для позиционирования. Для работы в различных условиях окружающей среды требуется адаптивное навигационное решение, которое будет определять тип окружающей среды и применять различные методы для навигационного решения. Рассматриваются признаки, формируемые по данным принимаемых навигационных сигналов, которые могут быть использованы для определения типа окружающей среды. Настоящая статья посвящена нахождению оптимального вектора признаков для определения типа окружающей среды по информации от глобальных навигационных спутниковых систем. Собраны экспериментальные навигационные данные для различных типов окружающей среды. Рассмотрены критерии и методы определения оптимального вектора признаков с помощью алгоритмов из математической статистики. Предложен оптимальный вектор признаков, который вносит наибольший вклад в определение различных типов окружающей среды.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):154-166
pages 154-166 views

Стабилизация интегратора 3-го порядка обратной связью в виде вложенных сатураторов

Морозов Ю.В., Пестерев А.В.

Аннотация

Рассматривается задача стабилизации интегратора 3-го порядка с фазовым ограничением с помощью непрерывного ограниченного управления при дополнительном условии выполнения фазового ограничения. Применение обратной связи в виде вложенных сатураторов приводит к исследованию устойчивости системы с переключениями. Установлены необходимые условия на коэффициенты обратной связи, при выполнении которых система локально устойчива. Построена функция Ляпунова, с помощью которой доказано, что необходимые условия являются и достаточными для глобальной асимптотической устойчивости замкнутой системы. Изложение иллюстрируется численными примерами.

Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2024;(4):167-176
pages 167-176 views