Проведено аналіз основних методів боротьби з тупиковими ситуаціями в критичних телекомунікаційних системах, наведено варіант їх класифікації. На основі виявлених недоліків визначено можливі шляхи підвищення коректності розглянутих методів.

Розглянуто питання, пов'язані з методологією, принципами та методами теорії побудови АСУ. Увагу приділено технології розробки та змісту процесу створення АСУ. Надано відомості про склад і типову структуру, математичні методи рішення задач оптимізації, оцінювання якості та ефективності застосування АСУ. Розкрито наукові та технічні аспекти створення інтелектуальних систем управління. Розглянуто застосування нейронних мереж в системах управління, основні поняття та структуру експертних систем і систем підтримки прийняття рішень. Наведено поняття та положення теорії ефективності системи управління, а також показники та критерії оцінювання, методологічні рівні та принципи дослідження ефективності АСУ.

Проведено аналіз основних завдань та напрямків точного землеробства. Побудовано структуру системи точного землеробства у відповідності до його завдань. Визначене місце інформаційної технології в складі точного землеробства. Визначено основні задачі, які дозволяють вирішити інформаційні технології в складі точного землеробства. Розроблено структурну схему взаємодії інформаційної технології і точного землеробства на прикладі поля. Розглянуто необхідність розвитку точного землеробства в Україні. Наведено приклади використання систем точного землеробства в Україні.

Моделювання є важливим етапом під час розробки сучасних технічних систем, особливо систем критичних для безпеки, адже дозволяє надати відповіді на велику кількість питань без необхідності проводити додаткові дослідження над коштовним обладнанням. Перевірка коректності роботи базових математичних алгоритмів, що використовуються під час побудови логіки додатків, які виконуються програмованими логічними контролерами (ПЛК), є необхідним завданням етапу їх розробки. Наведено результати експериментальних досліджень, щодо можливостей використання, у вигляді верифікаційного механізму, потужності одного із найбільш розповсюджених пакетів комп'ютерної математики - Matlab. Даний пакет, а також його компонент Simulink, використовується із метою верифікації роботи математичних алгоритмів розроблених за допомогою мови VHDL, що є базовими блоками при побудові логіки роботи ПЛК, які розробляються із використанням технології FPGA.

Проведено аналіз основних завдань та напрямків точного землеробства. Побудована структура системи точного землеробства у відповідності до його завдань. Визначене місце інформаційної технології в складі точного землеробства.

Забезпечення безпечної експлуатації АЕС залишається однією із найважливіших задач безпеки енергетики та енергетичного комплексу в цілому. В забезпеченні безпеки АЕС важливу роль відіграють інформаційно-керуючі системи (ІКС) та їх складові - програмно-технічні комплекси (ПТК). До таких комплексів висуваються надзвичайно високі вимоги, перш за все, до їх надійності та функціональної безпеки. Об'єктом дослідження і аналізу в даній роботі є ПТК ІКС АЕС, зокрема, керуючої системи експлуатації (СНЕ) та системи аварійного захисту (САЗ), які розроблено з використанням програмовної платформи RadICS. Мета роботи - розроблення та аналіз результатів дослідження марковськіх моделей оцінювання надійності та функціональної безпеки програмно-технічних комплексів (ПТК), які розробляються на основі самодіагностовних програмовних платформ. Розроблено дерева відмов таких платформ і ПТК на їх основі. На наступному етапі розроблено кілька марковських моделей резервованих ПТК. Моделі враховують помилки засобів контролю та діагностування, а саме помилки, пов'язані з невиявленням збоїв і відмов відповідних компонентів ПТК і каналів резервованих структур. Розроблено моделі для різних варіантів резервованих структур з урахуванням застосування принципу диверсності для ІКС САЗ і процесів відновлення, параметрів потоків відмов, обумовлених дефектами проектування. Досліджено також багатофрагментні марковські моделі відновлюваних ПТК для одно- та двохверсійних структур. Проаналізовано результати моделювання для систем при використанні різних пакетів комп'ютерної математики. Сформульовано висновки щодо вибору пакетів та налаштувань при вирішенні систем диференційних рівнянь Колмогорова - Чепмена. Наукова новизна результатів полягає у тому, що запропоновані моделі ураховують розширену множину параметрів самодіагностовних платформ на програмовній логіці, ПТК та ІКС, процесів їх використання та обслуговування. Сформульовано рекомендації щодо вибору параметрів та варіантів структур для ПТК систем нормальної експлуатації та аварійного захисту.

Забезпечення безпечної експлуатації АЕС залишається однією із найважливіших задач безпеки енергетики та енергетичного комплексу в цілому. В забезпеченні безпеки АЕС важливу роль відіграють інформаційно-керуючі системи (ІКС) та їх складові - програмно-технічні комплекси (ПТК). До таких комплексів висуваються надзвичайно високі вимоги, перш за все, до їх надійності та функціональної безпеки. Об'єктом дослідження і аналізу в даній роботі є ПТК ІКС АЕС, зокрема, керуючої системи експлуатації (СНЕ) та системи аварійного захисту (САЗ), які розроблено з використанням програмовної платформи RadICS. Мета роботи - розроблення та аналіз результатів дослідження марковськіх моделей оцінювання надійності та функціональної безпеки програмно-технічних комплексів (ПТК), які розробляються на основі самодіагностовних програмовних платформ. Розроблено дерева відмов таких платформ і ПТК на їх основі. На наступному етапі розроблено кілька марковських моделей резервованих ПТК. Моделі враховують помилки засобів контролю та діагностування, а саме помилки, пов'язані з невиявленням збоїв і відмов відповідних компонентів ПТК і каналів резервованих структур. Розроблено моделі для різних варіантів резервованих структур з урахуванням застосування принципу диверсності для ІКС САЗ і процесів відновлення, параметрів потоків відмов, обумовлених дефектами проектування. Досліджено також багатофрагментні марковські моделі відновлюваних ПТК для одно- та двохверсійних структур. Проаналізовано результати моделювання для систем при використанні різних пакетів комп'ютерної математики. Сформульовано висновки щодо вибору пакетів та налаштувань при вирішенні систем диференційних рівнянь Колмогорова - Чепмена. Наукова новизна результатів полягає у тому, що запропоновані моделі ураховують розширену множину параметрів самодіагностовних платформ на програмовній логіці, ПТК та ІКС, процесів їх використання та обслуговування. Сформульовано рекомендації щодо вибору параметрів та варіантів структур для ПТК систем нормальної експлуатації та аварійного захисту.

Виконано аналіз множин моделей оцінювання надійності програмних засобів (МНПЗ) або за іноземною назвою моделей зростання надійності ПЗ (Software Reliability Growth Models-SRGM). Досліджено ймовірнісні МНПЗ з метою встановлення таких, що можуть бути використано для врахування фактору прояву вторинних дефектів. Під вторинними дефектами розуміються такі, що вносяться в ПЗ після усунення первинних, які проявляються та усуваються в процесі налагодження та тестування ПЗ. Проаналізовано припущення та аналітичні вирази моделей росту надійності програмних засобів Джелінські-Моранди, Шика-Волвертона, щодо питання їх застосування для врахування фактору внесення та прояву вторинних дефектів проектування програмних засобів. Запропоновано підхід щодо кількісної оцінки вторинних дефектів, що полягає в модифікації функцій ризику моделей внесенням до них параметра, який визначає число вторинних дефектів та комплексування модифікованих функцій ризику. Проаналізовано проблемні питання, що виникають при комплексуванні модифікованих простої експоненціальної моделі і моделі Джелінські-Моранди. Розглянуто підходи, при яких можливе комплексування модифікованих МНПЗ-узгодженість припущень, прийняття додаткових припущень, що узгоджують моделі, співставлення параметрів щодо умов здійснення аналітичних перетворень. Показано переваги комплексування модифікованих моделей росту надійності Джелінські-Моранди і Шика-Волвертона у порівнянні з комплексуванням модифікованої моделі росту надійності Джелінські-Моранди і модифікованої простої експоненціальної моделі. Проведено співставлення параметрів модифікованих моделей росту надійності Джелінські-Моранди і Шика-Волвертона, в результаті чого виявлено співпадання більшості з них. Додано припущення моделі росту надійності Шика-Волвертона про пропорційність функції ризику тривалості тестування, що не відповідає припущенню МНПЗ Джелінські-Моранди, оскільки відповідний параметр використовується в аналітичних перетвореннях при комплексуванні моделей. Обгрунтовано можливість комплексування МНПЗ Джелінські-Моранди і Шика-Волвертона. Показано послідовність аналітичних перетворень об'єднаної моделі модифікованих моделей Джелінські-Морандиі Шика-Волвертона на основі яких одержана формула для оцінювання кількості вторинних дефектів програмних засобів. Одержаний вираз спрощує оцнювання кількості вторинних дефектів ПЗ, у порівнянні з їх оцінюванням на основі комплексування модифікованих моделей Джелінські-Моранди і простої експоненціальної моделі. Одержана формула у поєднанні з МНПЗ інших класифікаційних ознак дозволяє спрогнозувати значення функції ризику та далі використовувати її для комплексного оцінювання показників надійності та функціональної безпеки складних систем, у тому числі систем, які можливо віднести до класу критичних (наприклад, програмно-технічних комплексів інформаційно-керуючих систем АЕС).

Рассмотрены современные тенденции в области автоматизированной разработки аппаратного обеспечения, в частности разработки цифровых систем с использованием программируемых логических интегральных схем на примере вентильних матриц, программируемых пользователем. Предложен модельный метод разработки, в котором использована алгебраическая модель спецификаций дизайна, требований и бинарного кода для применения формальных методов верификации, модельного тестирования и методов алгебраической сопоставления. В качестве спецификаций алгебраической модели аппаратного обеспечения служит алгебра поведений, определенная на множестве действий и поведений.

Виконано аналіз сучасного стану досліджень в галузі надійності та функційної безпеки програмно-технічних комплексів інформаційно-керуючих систем (ПТК ІКС). Встановлено, що не зважаючи на використання нової елементної бази в ході модернізації та розроблення нових ПТК ІКС, застосування сучасних технологій розробки їх апаратної та програмної компонент, підвищення ефективності технологічних процесів, зниження ресурс ємності виробництва не призвело до достатнього прогресу у вирішені завдань проектування ПТК з необхідним і гарантованим рівнем надійності і функційної безпеки. Встановлено, що не зважаючи на інтенсивні дослідження впродовж останніх десятиліть залишається низка нерозв'язаних задач і обмежень існуючих методів і засобів, а саме: моделі, які описують надійнісну і безпекову складові, не ураховують розмірність задач і обмежень існуючих методів; у сучасних методах оцінювання функційної безпеки аспекти безвідмовності апаратних і програмних засобів розглядаються відокремлено, без спільного кількісного аналізу результатів верифікації; методи розроблення й забезпечення відмовостійкості ПТК з використанням програмовних платформ недостатньо ураховують можливості, обмеження і похибки вбудованих засобів контролю і діагностування на рівні електронних проектів, модулів і каналів. Представлений в роботі метод частково вирішує перелічені задачі.

На основі розвитку парадигми фон Неймана та гіпотези про можливість побудови надійних і функційно безпечних систем із недостатньо надійних програмно-апаратних компонентів розроблено методологію оцінювання та забезпечення надійності і функційної безпечності програмно-технічних комплексів (ПТК) інформаційно-керуючих систем (ІКС) критичного застосування (КЗ) за рахунок опису їх інформаційно-технічного стану, вдосконалення принципів зменшення й оцінювання ризиків його порушень внаслідок проєктних і фізичних дефектів і дефектів взаємодії з урахуванням змінності параметрів потоків відмов і відновлень, що забезпечує підвищення точності оцінювання шуканих показників. Удосконалено ймовірнісні моделі оцінювання надійності (безвідмовності) програмних засобів шляхом урахування вторинних дефектів. Розроблено метод оцінювання надійності та функційної безпечності ПТК зі структурно-версійною надмірністю, що забезпечує підвищення точності розрахунку функції готовності й імовірності відмов за загальною причиною. Сформовано моделі оцінювання готовності та функційної безпечності ПТК на самодіагностовних платформах і метод забезпечення функційної безпечності шляхом використання різних варіантів версійної надмірності (диверсності), що підвищило точність оцінок до 5 %. Розроблено методи верифікації та валідації програмовних платформ і ПТК на їх основі та результуючий метод оцінювання і забезпечення надійності та функційної безпечності ПТК ІКС КЗ, який акумулює всі попередні наукові результати та їх переваги. Він дозволяє виконувати комплексне оцінювання вказаних властивостей і забезпечує досягнення системами рівня функційної безпечності SIL-3.

Досліджено проблему інсерційної семантики специфікацій апаратного забезпечення, зокрема мови VHDL. Побудова семантики потрібна для представлення первинного коду мови VHDL у вигляді інсерційної моделі за допомогою алгебри поведінок. Це представлення надає змогу широко застосовувати формальні методи інсерційного моделювання для верифікації електронних проектів критичних систем. Розглянуто основні конструкції мови VHDL, зокрема процес, архітектуру, паралельні оператори, та їхню інсерційну семантику. У вигляді поведінкових рівнянь побудовано потік керування VHDL-програми. Послідовні оператори представлено як дії алгебри поведінок. Розглянуто проблему перегонів сигналів і методів її виявлення через визначення властивості переставності (permutability).