Deterministic identification methods for nonlinear dynamical systems based on the Volterra model = Методи детермінованої ідентифікації нелінійних динамічних систем на основі моделі Вольтерра

Досліджено методи детермінованої ідентифікації нелінійних динамічних систем на базі моделей Вольтерра у часовій області: компенсаційний, апроксимаційний, інтерполяційний і робастний. Як тестові впливи використано неперіодичні імпульсні послідовності. Обгрунтовано обчислювальні методи ідентифікації у вигляді ядер Вольтерра для одно- та багатовимірних систем. Запропоновано методику ідентифікації систем із невідомою структурою за умов реального експерименту. Досліджено похибки, що виникають у разі застосування розглянутих методів ідентифікації. Наведено порівняльний аналіз їх ефективності по точності та обчислювальної стійкості. Показано, що при виборі відповідних параметрів імпульсної послідовності, таких як тривалість, амплітуда та інтервал часу між імпульсами, можна з максимально досяжною точністю знайти перетини ядер Вольтерра. Для підвищення обчислювальної стійкості алгоритмів ідентифікації застосовуються процедури шумозаглушення, що засновані на вейвлет-перетворенні.

Діагностування підсистем, які характеризуються властивостями незалежних спостережень та управління

Сучасна практика розробки технічних систем, і електротехнічних зокрема, на стадії виробництва. Недосконалість технології виробництва та порушення режимів експлуатації можуть спричинити появу різного роду дефектів у готових системах. Таким чином, діагностування технічного об'єкта (системи) обов'язково має бути присутнім на всіх етапах його життєвого циклу. Тому, різноманітні роботи щодо забезпечення процесу діагностування технічної системи проводяться при її розробці, виготовленні, випробовуваннях та експлуатації. При цьому мета діагностування полягає у підтриманні необхідного рівня показників технічного стану системи. На стадії проектування основною задачею діагностування є забезпечення можливості потенціального діагностування системи, що проектується, а на стадії виробництва та експлуатації - поточний контроль її працездатності. Постійне зростання складності технічних систем, пов'язане зі збільшенням та ускладненням виконуваних функцій, удосконаленням технології виробництва, підвищенням вимог до показників якості тощо, призводить до ускладнення методів і засобів діагностування, які забезпечують необхідні властивості систем. Для діагностування електротехнічних пристроїв (ЕТП) використовуються такі методи як: периферійне сканування, технологія автоматичної генерації зразків, вбудоване само сканування, а також методи параметричної ідентифікації, методи контролю несправностей, методи оцінювання тощо. Багатьом із цих методів притаманні наступні недоліки: значний обсяг обчислень, необхідність доступу до всіх вузлів електричної схеми, чутливість до похибок обчислень, і, як наслідок - складність практичної реалізації. Крім того, значне поширення при діагностуванні ЕТП набув метод довідників, заснований на віднаходженні з множини значень напруг або струмів у контрольних точках тих із них, які є ближчими за все до значень, отриманих при вимірюванні в пристрої, що діагностується. Незважаючи на значні досягнення в області діагностування технічного стану систем, на теперішній час визначальною залишається актуальність теоретичних досліджень і практичного застосування методів діагностування як основи щодо забезпечення необхідних показників якості систем (і електротехнічних, зокрема) та підвищення достовірності оцінок технічного стану останніх. Розглянуто та досліджено умови незалежних спостереження та управління, які забезпечують можливість проведення діагностичного експерименту без виведення контрольованої системи з експлуатації.

Cross-platform practices for mobile application development of automated trade accounting = Кросплатформова практика розробки мобільних додатків для автоматизованого торговельного обліку

Описано основні принципи та правила проектування та розробки мобільних додатків, що використовують кросплатформову технологію Xamarin.Forms. Описано основні принципи та правила проектування та розробки мобільних додатків, що використовують перехресну технологію Xamarin.Forms. Робота базується на розробці мобільного бізнес-додатку, який вже використовується в комерційній компанії, всі наведені приклади перевірено в реальній роботі. Описано цілі та переваги використовуваної технології Xamarin.Forms і наведено технічні вимоги. Технологія Xamarin.Forms вимагає використання об'єктно-орієнтованого програмування в C<35>. Описано найкращі практики використання цієї технології в поточному проекті: визначення шаблонів MVVM, асинхронне програмування C<35>, створення користувальницьких елементів керування, використання платформозалежного коду з Dependency Service, налаштування стандартних елементів управління з використанням Renderers і оптимізація програми для максимальної продуктивності; додавання нових можливостей до Xamarin.Forms великої спільноти розробників. Наведено приклади програмного коду та скріншоти програм. Використання розробленого програмного забезпечення надало можливість підвищити ефективність торговельного обліку за рахунок зменшення кількості монотонних операцій і, як наслідок, зменшити кількість технічних помилок у роботі персоналу.

Multidimensional Laplace approximation via Trotter operator = Багатовимірна апроксимація Лапласа із застосуванням оператора Троттера

Класичне розподілення Лапласа поряд і нормальним, стало однією з найбільш активно використовуваних симетричних імовірнісних моделей. Окремою задачею математики є апроксимація Лапласа (АЛ), тобто спосіб оцінки параметрів нормального розподілення при апроксимації заданої щільності ймовірності. Досліджено задачу АЛ у d-вимірному просторі. Зокрема, вивчені швидкості збіжності в задачах багатовимірної АЛ. Математичним засобом є операційний метод, розроблений Троттером. Доведено дві теореми для оцінки швидкості збіжності. Швидкості збіжності, доведені в теоремах, виражаються за допомогою двох різних типів результатів, а саме: отримані оцінки швидкості збіжності апроксимації в термінах "О велике" і "о мале". Отримані результати можна застосовувати при використанні АЛ у задачах машинного навчання. Результати є новим підходом до задач АЛ для d-мірних незалежних випадкових величин.

Features of using the canvas-oriented approach to game design = Особливості використання канва-орієнтованого підходу при проектуванні комп'ютерних ігор

Запропоновано канва-орієнтований підхід до проектування комп'ютерних ігор. Обгрунтовано впровадження в творчу роботу по розробці ігор динамічного циклу взаємопов'язаних канв, які документують хід і результати творчого процесу, стимулюють його, надаючи підказки та забезпечуючи маршрутизацію творчих шляхів у розробці ігор. Надано авторське визначення канвізації проектування комп'ютерної гри як процесу створення візуальної абстрактної структури, узагальнюючої кейсові завдання (задачу, яка містить в собі напрацьований досвід) для вирішення поставлених завдань і створення унікального креативного продукту. Методика багаторівневого канва-орієнтованого проектування містить наступні канви: "Canvas of psychotypes of players & Aethteticts", "Canvas of dynamics and game mechanics", "Canva Narrative", "Canvas of the game world", "Canva-evel". Канви структурують процес розробки гри, скорочують час на генерацію ідей дизайнера гри, проектування ігрових механік і динамік, балансування гри і контролю досягнення необхідних естетик. Канви є додатковим інструментом для прийняття рішень у творчому шляху проектування гри. Можуть бути зручною основою для автоматизації процесу проектування, паперовим прототипом гри та самого процесу проектування як гри у жанрі квест, в якій кожна канва є кімнатою з ігровими завданнями, варіативність виконання яких залежить від потенціалу та настрою лідера і команди.

Method оf searching term interpretations for domain dictionaries, used for developing software = Метод пошуку термінів для словників предметних областей, що використовуються при проектуванні програмних продуктів

Запропоновано спосіб формування тлумачень термінів для словника предметної області з використанням існуючих тлумачних словників (ТС). Запропоновано математичний опис процедур пошуку тлумачень та алгоритмів, які їх реалізують. Запропоновано метод автоматизованого пошуку тлумачення термінів, який характеризується підключенням існуючих словників, оцінкою якості тлумачення за наявністю в ньому термінів із предметної області, синтезом тлумачення в разі розбіжності термінів, що надає можливість скоротити час роботи експерта зі словником. Розроблено програмне забезпечення, що надає можливість істотно прискорити процес пошуку тлумачень термінів для словника предметної області. Запропоновано спосіб формування визначень термінів для словника предметної області з використанням існуючих ТС. Показано, що за об'єднаного пошуку термінів та їх тлумачень можна знайти близько 10 % дефініцій, що є недостатнім. Запропоновано метод автоматизованого пошуку тлумачення термінів, що передбачає використання існуючих ТС. Запропоновано математичну модель словникової статті словника предметної області. Запропоновано математичну модель словникової статті ТС, що враховує найголовніше слово, множину тлумачень слова, послід і стійкі словосполучення. Розроблено механізм виділення дефініцій терміна з ТС залежно від структури його словникової статті. Розроблено алгоритм автоматизованого пошуку дефініцій для однослівних термінів та автоматизованого пошуку дефініцій для багатослівних термінів, заснований на виділенні з терміна іменників. Запропоновано механізм оцінки якості можливих тлумачень залежно від входження в них термінів з предметної області терміна. Розроблено механізм вибору дефініцій за неповного збігу термінів зі словника предметної області та тлумачного словника, заснований на процедурі декомпозиції терміна, пошуку часткових тлумачень і синтезу результуючого тлумачення. Розроблено програмне забезпечення, яке надає можливість організувати пошук тлумачень термінів як в локальних ТС (раніше завантажених у систему), так і в онлайн-словниках. У завдання експерта входить оцінка знайдених тлумачень і можливо, їх редагування. Експериментальна оцінка ефективності застосування програмного продукту показала скорочення часу роботи експерта у порівнянні з "ручним режимом" приблизно в 4 рази.

Productivity estimation of serverless computing = Оцінка продуктивності безсерверних обчислень

Хмарні обчислення надали можливість організаціям менше зосередитися на своїй ІТ-інфраструктурі та більше на своїх основних продуктах і послугах. Serverless - це технологія, також відома як функція-як-послуга, яка за необхідності надає постачальнику послуг хмарних обчислень повний контроль над контейнером для обслуговування запитів, на якому виконується функція. Як наслідок, архітектури виключають необхідність постійно працюючих систем і слугують обчислювальним процесом, керованим подіями. Serverless-обчислення відкривають нові можливості для архітекторів і розробників, орієнтованих на хмарні обчислення. Вона забезпечує спрощену модель програмування для розробки розподілених Cloud-систем, із відстороненою інфраструктурою. Serverless-обчислення все ще перебувають у зародковому стані та з подальшим розвитком моделі будуть створені інструменти, що надають можливість розробникам та архітекторам створювати моделі та процеси, щоб більш повно використовувати переваги моделі Serverless. Розглянуто профіль продуктивності Serverless екосистеми за умов низьких затримок і високої доступності. Наведено результати застосування та тести продуктивності для розпізнавання образів із використанням нейронних мереж. У реалізації використовуються відкриті бібліотеки та інструменти: Tensor Flow для вивчення машинного навчання та LabelImg для підготовки даних. Показано кореляцію між кількістю експериментальних навчальних даних і точністю розпізнавання. Для експериментів розроблено програмний пакет із використанням скрипкової мови програмування Python і технології .Net. Розроблене програмне забезпечення показало відмінну точність розпізнавання, використовуючи звичайний комп'ютер із недорогим обладнанням. Взаємодія клієнтської сторони з "сервером" здійснюється за допомогою HTTP-запитів.

Information technology for combining the relational heterogeneous databases using an integration models of different subject domains = Інформаційна технологія об'єднання реляційних гетерогенних баз даних на основі інтеграційних моделей окремих предметних областей

Мета роботи - вирішення задачі об'єднання реляційних гетерогенних баз даних на базі інтеграційних моделей (ІМ) окремих предметних областей (ПО). Запропоновано методи аналізу об'єктів та їх властивостей у разі об'єднання моделей ПО, метод об'єднання ІМ окремих ПО на підставі узгоджених рангових оцінок об'єктів і значень їх типізованих суттєвих властивостей. Удосконалено модель об'єкта ПО, яка на відміну від класичної враховує важливі при об'єднанні інтеграційні складові: множини значень узгоджених рангів властивостей і визначено на їх основі множини типізованих суттєвих і несуттєвих властивостей об'єкта та їх значень. Удосконалено модель ПО, яка на відміну від існуючої враховує визначені сценарій об'єднання та узгоджені рангові оцінки об'єктів. На основі запропонованих моделей і методів розроблено інформаційну технологію об'єднання реляційних гетерогенних баз даних, що надала можливість збільшити достовірність визначення об'єктів ПО та їх властивостей, що підлягають об'єднанню, з одночасним зменшенням кількості операцій їх зіставлення при автоматизованому створенні об'єднаної ІМ ПО.

Gamification features of STREAM-education components with education robotics = Особливості гейміфікації робототехнічної STREAM-освіти

Обговорено зростання вимог сучасних виробничих компаній до якості кадрового забезпечення з урахуванням появи терміна Industry 4.0, що включає компоненти: Cyber-Physical Systems, Internet of Things, Smart Factory, Internet of Services, Smart Product, Machine-to-Machine, Big Data, Cloud. Відзначається важливість впровадження в такі освітні напрямки для школярів як STEM (S - Science, T - Technology, E - Engineering і M - Mathematics), STEAM (додавання A - Arts) і STREAM (додавання R - Reading / Writing) із використанням робототехнічних інструментів, наприклад, на основі електронної платформи з мікроконтролером (МК) Arduino. Але сьогодні вони не враховують засоби мотиваційної діяльністі на основі комп'ютерних ігор, тому мета роботи - встановлення двосторонніх зв'язків між процесом проектування комп'ютерної гри, що використовує робототехнічну систему, та датчиками МК Arduino для подальшого вирішення завдання визначення гейміфікаціонних характеристик заданого датчика, а також завдання визначення робототехнічних характеристик заданого етапу процесу проектування комп'ютерної гри. Для досягнення зазначеної мети запропоновано методику аналізу даних, що включає наступні етапи. Етап аналізу функцій казкових сюжетів по В. Я. Проппу (надалі, функції метафоризації), який формує таблицю функцій як текстових фраз-шаблонів для створення сценарію комп'ютерної гри, яка враховує датчики МК Arduino. Етап аналізу класів комп'ютерних ігор, який формує таблицю класів ринку збуту гри і таблицю класів потреб гравців. При цьому передбачається, що ринок збуту продукту тісно пов'язаний із різними дисциплінами шкільної програми. Етап аналізу компонент Механіка - Динаміка - Естетика MDA-моделі. Етап аналізу датчиків МК Arduino. Запропонована методика надала можливість створити реляційну базу даних, що включає таблиці: таблицю опису 31 текстових фраз-шаблонів для створення сценарію комп'ютерної гри; таблицю опису 15 класів потреб гравців; таблицю опису 10 класів MDA-моделі; таблицю опису 19 датчиків МК Arduino; таблицю зв'язків між 31 текстовими фразами-шаблонами сценаріїв із морфологічних функцій чарівної казки В. Я. Проппа та описами 15 класів потреб ігроків, а також описами 10 класів MDA-моделі; таблицю зв'язків між описами датчиків МК Arduino та описами класів потреб ігроків, а також описами класів MDA-моделі. Апробація запропонованої методики пройшла під час проведення майстер-класів за участю школярів загальноосвітньої школи N 10 I - III ступенів м. Ізмаїл Одеської області в процесі створення п'яти комп'ютерних ігор із використанням інструментального програмного середовища Scratch з управління графічними об'єктами на основі сигналів від датчиків МК Arduino UNO. В майбутньому пропонується розглянути інтерактивні моделі проектування робототехнічних комп'ютерних ігор, які можуть бути використані в запропонованій методиці, надаючи графічні засоби відображення компонент структурної моделі методики. І, як наслідок, це зажадає розробки програмного модуля інтеграції вмісту розробленої реляційної бази даних і внутрішніх структур програмних інструментів підтримки зазначених інтерактивних моделей проектування.

Paradigm of difference: person and technology in the conditions of information redundancy = Парадигма різниці: людина і техніка в умовах інформаційної надмірності

Мета роботи - дослідження можливості нетравматичних екологічних взаємодій систем різних класів таких, як "людина" [Л], "техніка" [Т], "середовище" [С] в єдиній макросистемі. Дослідження ключових положень проблеми безпеки складної системи людина - техніка - середовище" [Л - Т - С] проведено в контексті основних принципів постнекласики та "мислення в складності". Вперше введено поняття складної макросистеми нового типу, що з'єднує системи різного класу як самостійні "цілі" на основі концептуальної моделі постнекласики "ціле в цілому". Висунуто гіпотезу, що головною причиною катастроф є певна несумісність у межах макросистеми [Л - Т - С] систем [Л], [Т], [С], що з'єднуються в ній, за показниками приналежності до різних класів (1), що зумовлює виникнення критичної різниці за взаємодії складних систем різного класу (2). Зроблено висновки, що зростання дорожньо-транспортних пригод (ДТП) формується спільною взаємодією систем людина/водій [ЛВ], техніка/автомобіль [ТА], середовище [С] у єдиній макросистемі. Нова якість макросистеми [ЛВ - ТА - С] визначається характером зв'язків і виникненням узгодженості/або неузгодженістю між різними цілісностями в єдиній макросистемі. Ставиться питання про необхідність прийняття парадигми різниці як наукової галузі на базі методології нетравматичного екологічного з'єднання систем різного класу в єдину макросистему. Висунуті рекомендації сприяють підвищенню безпеки дорожнього руху.

Method of dynamic formation of content in conditions of limited resources = Метод динамічного формування контенту в умовах обмежених ресурсів

Наведено метод динамічного формування контенту за умов обмежених ресурсів для підвищення якості процесу прийому - передачі інформації (ППІ). Розроблений метод засновано на моделі приймаючої частини системи прийому - передачі інформації, базової моделі контенту та моделі системи ППІ. Для розробки методу досліджено гетерогенність системи ППІ та види інформації, що передається користувачеві. Метод динамічного формування контенту (тип, формат) враховує характеристики всіх компонентів системи ППІ та забезпечує визначення необхідного контенту для передачі в реальному часі в мережі Інтернет. Метод включає в себе визначення швидкості ППІ, визначення характеристик пристрою та браузера на базі моделі приймаючої частини системи ППІ, вибір виду контенту (мультимедіа, відео, текст тощо), на основі розроблених вирішальних правил, залежно від характеристик, визначених у моделі приймаючої частини системи ППІ, відтворення обраного виду контенту на екрані користувача з урахуванням операційної системи, браузера, вікна браузера, за допомогою моделі контенту та моделі приймаючої частини системи ППІ, і перевірки необхідності зміни виду контенту. Перевірка необхідності зміни виду контенту відбувається в двох випадках: якщо під час сеансу роботи підключається новий користувач і якщо протягом заданого кванта часу не підключилося жодного користувача. Завдяки розробленому методу, при підключенні до сайту користувач буде отримувати інформацію в тому вигляді, який зможе відтворити його пристрій. Для оцінки якості розробленого методу проведено експеримент за участю студентів. В результаті експерименту доведено, що якість процесу ППІ збільшилася в 1,55 разу за рахунок використання розробленого методу динамічного формування контенту.

Power-oriented checkability and monitoring of the current consumption in FPGA projects of the critical applications = Енерго-орієнтована контролепридатність та моніторинг споживаного струму в FPGA проектах критичних додатків

Розглянуто проблему контролепридатності схем як істотного елементу у забезпеченні функціональної безпеки інформаційних управляючих систем критичного застосування, що виконують моніторинг об'єктів підвищеного ризику в енергетиці, на транспорті, у військовій, космічній та інших галузях для запобігання аварій і зниження їх наслідків у разі виникнення. Відзначається ключова роль контролепридатності в трансформації відмовостійких структур, які використовуються в таких системах, у відмовобезпечні. Показані проблеми логічної контролепридатності, включаючи проблему прихованих несправностей, притаманну системам критичного застосування при сучасному проектуванні їх компонентів із використанням матричних структур. Запропоновано доповнювати логічну контролепридатність іншими формами, серед яких до найбільш перспективних віднесена енерго-орієнтована контролепридатність, підтримана успішним розвитком зелених технологій у FPGA (Field Programmable Gate Array) проектуванні. Відзначено проблеми обмеженої точності в оцінці та вимірюванні температури, що проявилися в розвитку термальної тестопригодності та термальних методів моніторингу схем. Визначено нижню та верхню енерго-орієнтовану контролепридатність схем по параметру споживаного струму. Отримано аналітичні оцінки нижньої та верхньої контролепридатності схем по споживаному струму з урахуванням особливостей їх проектування на FPGA з використанням сучасних CAD (Computer-Aided Design) на прикладі Quartus Prime Lite 18.1. Оцінено порогові значення струмів споживання в методах моніторингу схем для виявлення несправностей у ланцюгах загальних сигналів і несправностей короткого замикання в межах нижньої та верхньої контролепридатності, відповідно. Проведено експерименти з оцінки нижньої та верхньої енерго-орієнтованої контролепридатності схем і порогових значень для представлених методів моніторингу на прикладі спроектованої на FPGA масштабованої схеми зсувного регістру. Показано залежності енергоорієнтованої нижньої та верхньої контролепридатності схем від заповнюваності FPGA чіпа.

An approach to the construction of a nonlinear dynamic model process cutting for diagnosis condition of tools = Підхід до побудови нелінійної динамічної моделі процесу різання для діагностування станів інструментів

Розглянуто особливості використання теорії інтегральних рядів у прикладних задачах ідентифікації нелінійних динамічних систем у задачах діагностування станів ріжучих інструментів. Обгрунтовано перспективи розробки методу оцінки станів різальних інструментів на основі непрямих вимірювань із використанням інтегральних непараметричних динамічних моделей (ІНДМ), побудованих на базі експериментальних даних "вхід - вихід" при використанні тестових імпульсних впливів на систему різання. Такий підхід надає можливість підвищити продуктивність діагностування за рахунок зменшення обсягу обчислень, а також, достовірність діагнозу за рахунок одночасового обліку нелінійних та інерційних властивостей системи в ІНДМ. Крім того, розглянуті моделі здатні описувати несправності, викликані як зміною параметрів системи, так і її структури, а також, можуть використовуватися при тестовому та функціональному діагностуванні. Розроблено метод побудови інформаційних моделей станів різальних інструментів на основі непрямих вимірювань із використанням тестових імпульсних впливів на систему різання у вигляді навантаження з ударами та реєстрації відгуків системи, на основі яких будуються інформаційні моделі у вигляді багатовимірних перехідних функцій. Запропоновано структурну схему організації експерименту "вхід - вихід" у межах задачі діагностування стану інструменту за умов імпульсних впливів на систему різання для отримання первинної діагностичної інформації. Розглянуто способи формування тестових імпульсних навантажень системи різання шляхом послідовного врізання ріжучого інструменту в заготовку з різними глибинами різання, зі змінною подачею різання та зі змінною тривалістю різання. Обчислювальний експеримент демонструє переваги інформаційних моделей у вигляді багатовимірних перехідних функцій для моделювання нелінійних динамічних систем у задачах діагностування станів ріжучих інструментів. Встановлено, що багатовимірні перехідні функції другого порядку можуть використовуватися як ефективне джерело первинних даних при побудові автоматизованих систем технічного діагностування.

Models based on conformal predictors for diagnostic systems in medicine = Моделі на базі конформних предикторів для систем діагностики в медицині

Недоліком багатьох діагностичних систем є неможливість достатньою мірою оцінити достовірність рішень. При вирішенні проблеми класифікації кожен приклад може бути класифікований із різним ступенем якості. Запропоновано міру якості зразкової класифікації (міра невідповідності). Мета дослідження - поліпшити оцінку достовірності діагностики в медицині на основі конформних предикторів, які надають можливість проводити вірогідну класифікацію, а також виявляти ненормальні випадки, коли класифікатор не може визначити клас для конкретного об'єкта, або відносить один об'єкт до окремих класів одночасно. Описано побудову та тестування різних імовірнісних моделей двійковій класифікації на основі машинного навчання, зокрема, методу SVM і конформних предикторів, що використовують міру невідповідності. Для вивчення та тестування моделей використано набір даних Breast Cancer Wisconsin (Diagnostic) Data Set для побудови лінійних, поліномів різного ступеня та моделей RBF. Оцінено результати прогнозування для кожного прикладу з набору тестів, а також інтегральні характеристики якості моделей, з урахуванням як правильності прогнозів для кожного класу, так і кількості різних типів аномалій. На базі кращих відібраних моделей (лінійна, поліноміальна модель 2-го ступеня і RBF) розроблено інтелектуальну діагностичну систему для застосування в медицині, яка надає можливість автоматизувати побудову моделі, а також проводити діагностику та відображати достовірність отриманого діагнозу або повідомляти про неможливість поставити діагноз. Програма також надає можливість декільком лікарям входити в систему, додавати нових пацієнтів і редагувати інформацію про них. Кожен пацієнт має свою медичну карту з результатами обстеження та поставленими діагнозами. Результати дослідження можуть бути застосовані в системах діагностики різних захворювань. Це можна зробити, використовуючи дані з симптомами та відповідними діагнозами і створивши відповідні моделі на цій основі.

Compositional method of FPGA program code integrity monitoring based on the usage of digital watermarks = Композиційний метод контролю цілісності програмного коду FPGA, базований на використанні цифрових водяних знаків

Розглянуто проблему забезпечення цілісності програмованих компонентів комп'ютерних систем. Показано основні етапи життєвого циклу програмованих компонентів. Відзначено, що можливість модифікації програмного коду (ПК) відкриває шляхи до зловмисного порушення його цілісності. Традиційні методи контролю цілісності базуються на використанні контрольних хеш-сум. Однак недолік традиційних методів полягає в тому, що вони не надають можливості приховати факт виконання контролю цілісності. Цей факт є відкритим. Навіть за умов додаткового шифрування контрольної хеш-суми її наявність свідчить про те, що проводиться контроль цілісності. Виділено клас методів, у межах яких контрольна хеш-сума вбудовується в ПК у вигляді цифрового водяного знаку (ЦВЗ). Цей клас методів розглянуто щодо контролю цілісності ПК мікросхем FPGA (Field Programmable Gate Array). Для вбудовування використовуються особливості LUT-орієнтованої архітектури FPGA. Вбудовування контрольного ЦВЗ виконується за рахунок застосування еквівалентних перетворень ПК на множині блоків LUT, що входять до складу FPGA. Особливістю вбудовування ЦВЗ є те, що таке вбудовування не змінює розмір ПК і не модифікує функціонування мікросхеми FPGA. В результаті вбудовування явно виділити контрольну хеш-суму в ПК стає неможливим. Витягання ЦВЗ, який включає до свого складу хеш-суму є можливим тільки за наявності спеціального стеганографічного ключа (що задає правила розміщення водяного знака в просторі ПК FPGA). Запропоновано композиційний метод вбудовування контрольного ЦВЗ у ПК FPGA. Метод поєднує властивості методів, що забезпечують відновлення первісного стану ПК, і методів, які здійснюють вбудовування на основі синдромного декодування. Запропонований метод поєднує корисні властивості зазначених двох класів методів і спрямований на зменшення кількості еквівалентних перетворень, що застосовуються до ПК у ході вбудовування ЦВЗ. Наведено опис і результати експериментального дослідження запропонованого методу. Показано переваги запропонованого методу в порівнянні з базовими методами, вбудовування ЦВЗ у ПК FPGA.

Proof-of-Greed approach in the NXT consensus = Метод Proof-оf-Greed у NXT консенсусі

Фундаментальна проблема у розподілених обчислювальних системах полягає у тому, щоб прийняти одне й те ж рішення щодо якого-небудь питання. Протокол консенсусу описує узгодження даних, необхідних під час такого процесу. Мета роботи - розробка алгоритму консенсусу, заснованого на протоколі Nxt, який можна реалізувати у системах блокчейн із PoS (Proof-of-Stake). Консенсуси типу PoS, засновані на балансах вузлів, і на відміну від методів PoW (Proof-of-Work), є більш екологічно чистими та енергоефективними. У наш час такі типи консенсусів стають все більш популярними. Проте вони залишаються менш ретельно вивченими, ніж PoW. Більше того, існують деякі атаки та загрози, які не можуть бути повністю вирішені за допомогою консенсусу PoS, і зокрема, Nxt консенсусом. Запропоновано модифікацію протоколу Nxt, який вирішує деякі проблеми з PoS відповідно до сучасних вимог. Для вибору найкращих параметрів консенсусу Nxt, які зменшують дисперсію часу блоків, використано асиметричний метод. Це підвищило продуктивність і надійність усієї блокчейн системи, усуваючи загрозу збоїв у роботі внаслідок переповнення пулу транзакцій. Для дослідження протоколу Nxt консенсусу розроблено математичну імітаційну модель із використанням програмного забезпечення Anylogic 8.4. Реалізація економічних важелів (токеноміка), яку називаємо підходом Proof-of-Greed (PoG), надає можливість попередити деякі види атак, наприклад, атаку вузлів із великим балансом і встановленню справедливої, ринково обгрунтованої плати за транзакцію. Застосування економічних механізмів захисту розподілених систем надає можливість запобігти ряду атак, стійких до криптографічних методів. Але при цьому токеноміка системи повинна строго узгоджуватися з протоколами функціонування всіх об'єктів системи, об'єднуючи їх в єдину інтегровану екосистему. Досліджено термін рентабельності вузлів, що створюють блоки у протоколі PoG. Параметри такого підходу для стійкого функціонування мережі отримано за результатами математичного моделювання з програмним забезпеченням Anylogic 8.4. Метод PoG може бути реалізовано не тільки у Nxt консенсусі, а й у деяких інших блокчейн системах, що засновані на консенсусах типу PoS.

Models and methods of intellectual analysis for medical-sociological monitoring's data based on the neural network with a competitive layer = Моделі і методи інтелектуального аналізу даних медико-соціологічного моніторингу на основі нейронної мережі з конкуруючим шаром

Для автоматизації процесу отримання знань (метаданих) про стан громадського здоров'я цільової аудиторії запропоновано використовувати систему інтелектуального аналізу даних медико-соціологічного моніторингу (МСМ) із використанням нейронної мережі (НМ) із конкуруючим шаром Кохонена (ШК). Для реалізації системи розроблено наступні спеціалізовані засоби: моделі та метод представлення деталізованих і агрегованих медико-соціологічних даних у просторах первинних і вторинних ознак; метод нейромережевої класифікації респондентів на основі машинного навчання НМ із конкуруючим шаром; процедура маркування нейронів ШК з урахуванням класифікаційних рішень отриманих від соціолога-аналітика (первинних маркерів). При виконанні процедури маркування на першому кроці будується двовимірна гістограма попарних збігів номерів нейронів та існуючих первинних маркерів класів, далі виконується її коригування по рядках і стовбцях відповідно до розробленого правилом. Результатом виконання коригування є матриця відповідностей номерів нейронів ШК та існуючих маркерів класифікаційних рішень. Апробацію розроблених моделей і методів проведено на базі системи інтелектуального аналізу з використанням реальних даних МСМ. Показано, що вдалося підвищити відносну частку правильних класифікаційних рішень у середньому на 20 % і знизити на 50 % частку помилкових рішень у порівнянні з соціологом-аналітиком для ряду задач інтелектуального аналізу даних МСМ пов'язаних із визначенням умов праці респондентів.

Analysis аnd synthesis оf the results оf complex experimental research оn reengineering оf оpen CAD systems = Аналіз та узагальнення результатів комплексних експериментальних досліджень з реінжинірингу відкритих систем автоматизованого проектування

Наведено заключні результати наукового дослідження з розроблення моделей і методів реінжинірингу, а також технологій мультилінгвістичного перекодування відкритих систем автоматизованого проектування. Спільної рисою для всіх програмних систем є те, що під впливом часу та інших невід'ємних факторів інформатизації, а саме оновлення: операційних систем, мов програмування, принципів дії розподілених систем обробки даних тощо, відбувається еволюційне старіння видів забезпечення. Така тенденція призводить до погіршення швидкісних, інформаційно-комунікаційних, графічних, часових та інших характеристик, аж до повної відмови системи. Реінжиніринг - це процес, який надає можливість зручно та швидко створювати нові, вдосконалені програмні системи, використовуючи досвід попередніх програмних продуктів. Мета роботи - систематизувати результати інтеграції компонентів повторного використання, що накопичено розробниками за визначений час розвитку галузевих систем автоматизованого проектування в оновлені програмної структури готових ресурсів. За отриманими науковими та практичними результатами виконано аналіз розроблених моделей і методів реінжинірингу видів забезпечення відкритих систем автоматизованого проектування. Загалом, реінжиніринг містить у собі процеси реорганізації та реструктуризації програмної системи, переведення окремих компонентів системи в іншу, сучаснішу мову програмування, а також процеси модифікації або модернізації структури та системи даних. У досліджені використано наступні методи: складального, конкретизуючого, синтезуючого та композиційного програмування, методи породжувальних і розпізнавальних граматик. На цей час, процес проектування нових програмних продуктів є не надто ефективним без використання UML-методології, але у разі її застосування швидкість розробки підвищується у рази. UML, як мова графічного опису для об'єктного моделювання, окрім простого проектування, підтримує ще й функцію генерації та реінжинірингу коду на базі розглянутих моделей. Відмінною особливістю наведених досліджень є можливість підтримки роботи більше 10 найпопулярніших мов програмування. При застосуванні наведених технологій вдається автоматизувати процес перекодування компонентів програмного забезпечення та, за рахунок цього, вивільнити робочий час програмістів від рутинного перепрограмування та зменшити вірогідність виникнення структурних помилок, що успадковуються від попередньої системи. Використання отриманих результатів надасть значне підвищення ефективності застосування систем автоматизованого проектування у таких галузях їх використання як: машинобудування, сфера телекомунікацій, управління виробництвом і транспортом, освіта тощо. Розроблені моделі та методи стануть у нагоді системним архітекторам та інженерам-програмістам, які задіяні у перепроектуванні програмного забезпечення, що вже знаходяться у кількарічній експлуатації.

The technique оf extraction text аreas оn scanned document image using linear filtration = Методика виділення текстових областей на зображенні відсканованого документа з використанням лінійної фільтрації

Запропоновано методику виділення текстових областей на зображенні відсканованого документа з фону. Текстові області зображення мають приблизно однакові значення інтенсивності всередині цих областей. Тому використовується лінійна фільтрація та порогове перетворення (ПП) зображення. Лінійна фільтрація надає можливість згладити значення інтенсивності пікселів всередині однорідних областей. При ПП використовується значення порога, яке надає можливість виділити однорідні області зображення, що становлять текстові фрагменти, з фону. Проведено дослідження вибору порогового значення для виділення однорідних областей тексту, яке показало, що значення порога краще вибирати серед інтенсивностей пікселів у підставі піку гістограми, який відповідає фону. Вибір порога запропоновано здійснювати за значенням другої похідної для гістограми зображення після лінійної фільтрації. Тому як поріг вибирається значення інтенсивності локального максимуму гістограми, який знаходиться ближче інших локальних максимумів до правого кінця інтервалу інтенсивностей зображення. Для цього проводиться аналіз гістограми розподілу значень інтенсивності пікселів зображення після лінійної фільтрації по рядках і стовпцях на кожному кроці. Апробацію запропонованої методики виділення текстових областей зображення проведено для сегментації текстових зображень відсканованих архівних газет із бази даних документів MediaTeam університету Оулу (Фінляндія). Запропонована методика виділення текстових фрагментів із фону з використанням лінійної фільтрації та поро-гового перетворення надала можливість підвищити якість виділення цих областей у порівнянні з аналогічним методом за відсотком правильного розпізнавання областей тексту на 12 %, що є актуальним для задачі сегментації зображень.

Temperature models for grinding system state monitoring = Температурні моделі для моніторингу стану технологічної системи шліфування

Температура шліфування обмежує продуктивність цієї операції і є важливим параметром для оцінки стану технологічної системи. Однак в існуючих комп'ютерних системах моніторингу та технологічної діагностики на верстатах із ЧПК інформація про поточну температуру шліфування відсутня. Це викликано труднощами прямого та непрямого вимірювання цього параметра. У першому випадку - труднощами з установкою датчиків температури, у другому - відсутні прийнятні математичні моделі для визначення температури шліфування. Мета дослідження - розробка більш простої температурної моделі, яка буде прийнятною для сучасного шліфування з великими значеннями швидкості заготовки щодо шліфувального круга. Для досягнення мети дослідження виконано класифікацію рішень три-, дво- та одновимірного диференціальних рівнянь теплопровідності з однаковими початковими та граничними умовами для дослідження температур шліфування за допомогою цих рішень за інших рівних умов. Умови близького узгодження результатів рішень встановлюються залежно від геометричної конфігурації зони контакту між шліфувальним кругом і заготовкою: H/L << 1 і H >> 4, де H і L - половина ширини та половина довжини зони контакту, відповідно. Вищезазначені 3 розв'язки диференціальних рівнянь теплопровідності отримано за граничних умов другого роду та перетворено в однорідну безрозмірну форму, в якій безрозмірна температура залежить від координати та кратності безрозмірного часу числа Пекле, яке характеризує цей час, а також безрозмірні півширину та швидкість рухомого джерела тепла. Порівняльний аналіз поверхневих і глибинних температур виконано для трьох зазначених вище розв'язків залежно від числа Пекле. Показано можливість визначення температури шліфування на сучасних високошвидкісних верстатах із ЧПК за одновимірним розв'язком за H >> 4 на базі комп'ютерних підсистем проектування, контролю та діагностики операції шліфування.