2024 № 1 Системний аналіз, управління та інформаційні технології

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/79886

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 17 з 17

An adaptive method for building a multivariate regression
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Pavlov, Alexander; Holovchenko, Maxim; Drozd, Valeriia
We propose an adaptive method for building a multivariate regression given by a weighted linear convolution of known scalar functions of deterministic input variables with unknown coefficients. As, for example, when multivariate regression is given by a multivariate polynomial. In contrast to the general procedure of the least squares method that minimizes only a single scalar quantitative measure, the adaptive method uses six different quantitative measures and represents a systemically connected set of different algorithms which allow each applied problem to be solved on their basis by an individual adaptive algorithm that, in the case of an active experiment, even for a relatively small volume of experimental data, implements a strategy of a statistically justified solving. The small amount of data of the active experiment we use in the sense that, for such an amount, the variances of estimates of unknown coefficients obtained by the general procedure of the least squares method do not allow to guarantee the accuracy acceptable for practice. We also proposed to significantly increase the efficiency of the proposed by O. A. Pavlov. and M. M. Holovchenko modified group method of data handling for building a multivariate regression which is linear with respect to unknown coefficients and given by a redundant representation. We improve it by including some criteria and algorithms of the adaptive method for building a multivariate regression. For the multivariate polynomial regression problem, the inclusion of a partial case of the new version of the modified group method of data handling in the synthetic method proposed by O. A. Pavlov, M. M. Golovchenko, and V. V. Drozd, for building a multivariate polynomial regression given by a redundant representation, also significantly increases its efficiency.
Development and research of software solution for business process model correctness analysis using machine learning
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Kopp, Andrii Mykhailovych; Orlovskyi, Dmytro Leonidovych; Litvinova, Uliya Serhiivna
Poorly designed business process models are a source of errors and the subsequent costs associated with these errors, such as monetary costs, lost time, or even some harmful impact on people or the environment if the erroneous business process models are associated with critical industries. The BPM (Business Process Management) lifecycle usually consists of designing, implementing, monitoring, and controlling the business process execution, but it lacks continuous quality control of the created BPMN (Business Process Model and Notation) models. Thus, this paper considers the problem of business process models classification based on their correctness, which solution will ensure quality control of the designed business process models. Thus, this study aims to improve the quality of business process models by developing a software solution for business process models classification based on their correctness. The subject of the study is the process of business process models classification based on their correctness, which uses quality measures and thresholds, usually, complexity measures. The subject of the study is a software solution for business process models classification based on their correctness. Therefore, in this study, the algorithm to solve the problem of BPMN models classification using logistic regression, interface complexity, and modularity measures is proposed, the software requirements are determined, the software development tools are selected, the software for business process models classification based on their correctness is designed, the corresponding software components are developed, the use of a software solution for solving the problem of business process models classification based on their correctness is demonstrated, the obtained results are analyzed and discussed. The developed software indicates high performance of BPMN models classification based on their correctness, achieving high accuracy (99.14 %), precision (99.88 %), recall (99.23 %), and F-score (99.56 %), highlighting the high performance of modeling errors detection.
Optimization of the development process of monolithic multi-module projects in Java
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Veres, Maksym Dmytrovych; Golian, Natalia Viktorivna
In recent years, there has been an increase in the complexity of Java software development and a change in the scope of projects, including an increase in the number of modules in projects. The multi-modularity of projects, although it improves manageability to a certain extent, but often creates a number of problems that can complicate development and, a problem that will appear in the future, require more resources to support. This article will analyze the main problems of monolithic multi-module Java projects and will try to consider a number of possible solutions to overcome the above problems. The article discusses the peculiarities of working with multi-module monolithic projects using Java as the main programming language. The purpose of this article is to identify features and obstacles using the above architectural approach of the software, analysis of the main possible issues of working with the monolithic multi-module Java projects, as well as providing recommendations for eliminating these obstacles or describing the features of the process that could help engineers in supporting this kind of projects. In other word the main goal of this work is to create recommendations, provide modern best practices for working with monolithic multi-modular software architecture and the most popular modern technological solutions used in corporate development. The proposed recommendations allow the team, primarily developers and the engineering side, to avoid possible obstacles that lead to the loss of efficiency of the monolithic software development process. The most important advantage, from the recommendations given in the article, is the optimization of resource costs (time, money and labor) for the development process. As a result of the article, a general list of recommendations was obtained, which allows the developer to better analyze what changes in the project should (if necessary) be made to optimize the development, assembly and deployment processes of a monolithic Java project, as well as advice before designing new software to avoid the main obstacles of monolithic architecture in the future.
Research on error probability assessment in user personal data processing in GDPR-compliant business process models
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Kopp, Andrii Mykhailovych; Orlovskyi, Dmytro Leonidovych; Kizilov, Oleksii Serhiiovych; Halatova, Olha Serhiivna
The only right strategy for businesses and government organizations in Ukraine and other countries that may face aggression is to recognize themselves as a potential target for cyberattacks by the aggressor (both by its government agencies and related cybercriminal groups) and take appropriate measures in accordance with the European Union’s General Data Protection Regulation (GDPR). The main purpose of the GDPR is to regulate the rights to personal data protection and to protect EU citizens from data leaks and breaches of confidentiality, which is especially important in today’s digital world, where the processing and exchange of personal data are integral parts of almost every business process. Therefore, the GDPR encourages organizations to transform their day-to-day business processes that are involved in managing, storing, and sharing customers’ personal data during execution. Thus, business process models created in accordance with the GDPR regulations must be of high quality, just like any other business process models, and the probability of errors in them must be minimal. This is especially important with regard to the observance of human rights to personal data protection, since low-quality models can become sources of errors, which, in turn, can lead to a breach of confidentiality and data leakage of business process participants. This paper analyzes recent research and publications, proposes a method for analyzing business process models that ensure compliance with the GDPR regulations, and tests its performance based on the analysis of BPMN models of business processes for obtaining consent to data processing and withdrawal of consent to user data processing. As a result, the probability of errors in the considered business process models was obtained, which suggests the possibility of confidentiality violations and data leaks of the participants of the considered business processes associated with these errors, and appropriate recommendations were made.
Аналіз типів блокчейнів та їх придатності для сховищ зображень
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Терещенко, Гліб Юрійович; Писаренко, Єлизавета Михайлівна
Досліджено різні типи блокчейнів та їх можливе використання для створення сховища зображень. Метою дослідження було оцінити переваги та обмеження різних типів блокчейнів з точки зору зберігання зображень. Застосовано методи обробки даних для аналізу технічних характеристик різних типів блокчейнів та порівняльного аналізу параметрів ефективності та надійності. Отримано результати, які дозволили сформулювати принципи вибору типу блокчейну для створення сховища зображень та ідентифікувати переваги та обмеження кожного типу з точки зору зберігання зображень у залежності від пріоритетів програмного продукту. Висновок полягає в тому, що використання блокчейну забезпечує високий рівень безпеки та цілісності зображень, деякі типи блокчейнів проявляють високу швидкість та масштабованість. Проте, важливо розуміти, що процес збереження може залишатися централізованим, тому потрібно проводити додаткові дослідження для оптимального використання та розвитку цих технологій. Майбутні дослідження можуть включати аналіз можливостей забезпечення конфіденційності учасників та розвитку стандартів для обміну мультимедійним контентом через блокчейн. Важливо враховувати, що використання блокчейну може сприяти підвищенню прозорості та довіри у процесі зберігання та обміну мультимедійним контентом, що є важливим для розвитку цифрової економіки. Однак для досягнення повного потенціалу блокчейну у сфері мультимедіа, необхідно розробляти ефективні стратегії для вирішення проблем конфіденційності, масштабованості та централізації, що виникають при впровадженні цих технологій. Такий комплексний підхід дозволить забезпечити стабільну та ефективну інфраструктуру для управління мультимедійним контентом у цифровому середовищі.
Використання моделі і методів геопросторового багатокритеріального аналізу рішень для картування ризику деградації ґрунтів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Кузніченко, Світлана Дмитрівна; Іванов, Дмитро Анатолійович; Кузніченко, Дмитро Олександрович
Сучасні методи просторового аналізу і моделювання все частіше використовуються в поєднанні з методами прийняття рішень та теорії нечітких множин. Останні активно інтегруються в середовище географічних інформаційних систем (ГІС), наприклад, таких відомих як ArcGIS чи QGIS, у вигляді окремих інструментів, плагинів чи Python скриптів. Методи прийняття рішень дозволяють структурувати проблему в географічному просторі, а також врахувати знання і судження експертів та переваги особи, що приймає рішення при визначенні пріоритетів альтернативних рішень. У даній роботі надається опис геопросторової моделі багатокритеріального аналізу рішень, яка дозволяє вирішувати широке коло екологічних та соціально-економічних завдань. У роботі наводиться приклад застосування даної моделі для картування ризику деградації ґрунтів в Україні. Згідно з об’єктно-просторовим підходом, властивості території визначаються як результат дії (впливу) множини об'єктів (процесів), що належать цієї території. Територія представляється у вигляді двовимірної дискретної сітки, кожна точка якої (локальна ділянка) є альтернативою. Набір локальних ділянок території складає множину альтернатив. Уявлення моделі території як системи об’єктів та зв'язків між ними дозволяє обґрунтувати вибір множини критеріїв (факторів) для оцінювання ризику деградації ґрунтів. Кожний критерій є окремим растровим шаром карти. Для побудови ієрархічної структури прийняття рішень та розрахунку коефіцієнтів важливості критеріїв використовується метод аналізу ієрархій. Для врахування невизначеності в оцінках та судженнях експертів на етапах стандартизації атрибутів альтернатив за різними критеріями та агрегування їх оцінок застосовано експертні функції належності до нечіткої множини та нечіткі квантифікатори. Особливістю запропонованої моделі багатокритеріального аналізу рішень є її низька обчислювальна складність та простота інтеграції у середовище ГІС.
Два підходи до формування кількісної міри стійкості на основі множинних оцінок параметрів ансамблю перехідних процесів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Куценко, Олександр Сергійович; Безменов, Микола Іванович; Коваленко, Сергій Володимирович
Стаття присвячена подальшому розвитку теорії стійкості динамічних систем, а саме кількісним методам оцінки стійкості. Проведено огляд та дано критичний аналіз різних підходів, що дозволяють тією чи іншою мірою запровадити кількісну міру стійкості динамічних систем. Обґрунтовано обмеженість існуючих методів, яка пов’язана насамперед з оцінкою поведінки перехідних процесів окремих траєкторій, а також зі складністю отримання оцінки поведінки ансамблю перехідних процесів при спробі застосування методів Н. Д. Моїсеєва. Обґрунтовано метод кількісної оцінки стійкості динамічної системи на основі чисельних оцінок поведінки області початкових відхилень від положення рівноваги на траєкторіях динамічної системи. Виходячи з формули Ліувілля, показано, що зміна об’єму області початкових відхилень на траєкторіях системи не залежить від форми останньої. Це дозволило обмежитися областю початкових відхилень у формі гіперсфери та отримати простий вираз для кількісної міри стійкості лінійної стаціонарної динамічної системи, геометричний зміст якої полягає в оцінці швидкості зміни об’єму контрольної поверхні. У статті запропоновано та обґрунтовано критерій рівномірності деформації області початкових відхилень. Суть проблеми полягає в тому, що в перехідному процесі значення деяких компонентів фазового вектора можуть досягати неприпустимих відхилень від положення рівноваги. Отримана теоретична оцінка нерівномірності деформації для лінійних систем, за яку прийнято відхилення сліду матриці еліпсоїда відхилень до сліду матриці гіперсфери відповідного об’єму. Запропоновано та обґрунтовано метод кількісної оцінки стійкості на основі інтегрального квадратичного функціоналу, обчисленого на множині перехідних процесів при початкових відхиленнях у формі множини еліпсоїдів з нормованим об’ємом. Як множина матриць інтегрального квадратичного критерію розглядаються діагональні додатні нормовані матриці. Запропоновано простий алгоритм обчислення множинного інтегрального квадратичного критерію.
Дворівнева концепція для моделювання єдиної завадостійкої передачі цифрових даних
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шаров, Владислав Олегович; Нікуліна, Олена Миколаївна
У статті формалізується, створюється та надається для розглядання концепція єдиного безпечного завадостійкого каналу передачі цифрових даних. У сучасній теорії та практиці з кібербезпеки існує набір рекомендацій по зниженню ризиків для організацій NIST Cybersecurity Framework. Для того, щоб дані високого рівня були безпечними, висуваються вимоги для СІА-тріади, а саме до конфіденційності, цілісності та доступності інформації. Тому, у подальшому доцільність роботи та її результат напряму будуть залежати від задоволення виконання СІАумов. Як відомо, дані високого рівня: як e-mail, візуальні дані у GUI різних додатків, тощо, передаються по каналам зв’язку низького рівня: як кабелі, бездротові канали радіозв’язку та інші. На кожному з рівнів для безпечної передачі інформації існують специфічні шкідники. На високих рівнях основною загрозою для інформації є людина та людський фактор. Чим нижче стає рівень передачі інформації, тим більше починає впливати природа, натуральні перепони і випадкові короткі явища. Для того, щоб користувач міг без загрози для конфіденційності, цілісності та доступності інформації користуватись різноманітними приладами, необхідно активно і безперебійно розробляти, вдосконалювати та покращувати вже існуючі способи захисту, відновлення, передачі та зберігання даних. Кожний аспект у цій боротьбі за безпеку є як і перевагою так і недоліком: надлишкова безпечність не доцільна для масового трафіку, складність не завжди надає відповідну захищеність і так далі. Тому важливим фактором постає оптимальність і доцільність методів, що використовуються для передачі даних. З цих причин, у роботі пропонується відносно простий, але не менш ефективний від того підхід для збереження СІА-вимог.
Дослідження засобів штучного інтелекту для автоматизації процесу тестування програмного забезпечення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ворочек, Ольга Григорівна; Соловей, Ілля Владиславович
Предметом дослідження є засоби штучного інтелекту (ШІ) для автоматизації процесу тестування програмного забезпечення. Швидкий розвиток індустрії розробки програмного забезпечення останніми десятиріччями призвів до значного зростання конкуренції на ринку IT технологій і, як наслідок, жорсткіших вимог до відповідних продуктів та послуг. Автоматизація тестування за допомогою ШІ стає все більш актуальною завдяки своїй здатності вирішувати складні задачі, які раніше вимагали значних людських ресурсів. Мета роботи – дослідження можливостей використання технологій ШІ для автоматизації процесів мануального тестування, що дозволить підвищити ефективність тестування, знизити витрати та покращити якість програмного забезпечення. У статті вирішуються такі завдання: аналіз існуючих інструментів та підходів до автоматизації тестування за допомогою ШІ; розробка концептуальної моделі системи, що інтегрує ШІ у процес тестування; вивчення потенціалу ШІ для автоматизації різних аспектів тестування програмного забезпечення, таких як генерація тестових сценаріїв, виявлення дефектів, прогнозування помилок та автоматичний аналіз результатів тестування. Використовуються такі методи: теоретичний аналіз літератури та існуючих рішень у галузі автоматизації тестування, експериментальне дослідження ефективності запропонованих методів автоматизації тестування. Здобуто такі результати: представлено ідею системи, що інтегрує технології ШІ для автоматизації тестування програмного забезпечення. Виявлено, що використання ШІ дозволяє автоматизувати рутинні завдання тестування, значно знизити кількість людських помилок та покращити якість програмних продуктів та показники ефективності процесів верифікації та валідації. Висновки: Розробка та впровадження систем автоматизації тестування на основі ШІ є надзвичайно актуальними і перспективними. Використання технологій ШІ дозволяє значно підвищити ефективність тестування, знизити витрати на його проведення та покращити якість програмного забезпечення. Запропонований підхід до розробки системи автоматизації тестування на основі ШІ може бути використаний як основа для подальших досліджень та розробок у цій галузі.
Екстерналізація неявних знань в ментальній моделі користувача системи штучного інтелекту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Чалий, Сергій Федорович; Лещинська, Ірина Олександрівна
Предметом дослідження є процеси формування ментальної моделі користувача в системах штучного інтелекту. Побудова такої моделі пов'язана з вирішенням проблеми непрозорості та незрозумілості процесу прийняття рішень в таких системах для кінцевих користувачів. Щоб вирішити цю проблему, користувач системи має отримати пояснення щодо отриманого рішення. Пояснення повинно враховувати сприйняття рішення та процесу його прийняття користувачем, що формалізується в рамках ментальної моделі користувача. Ментальна модель враховує використання користувачем явних та неявних знань, останні з яких зазвичай не мають формального представлення. Екстерналізація таких знань забезпечує їх перетворення у формальну форму. Метою роботи є розробка підходу до екстерналізації неявних знань на основі виділення патернів та каузальних залежностей для процесу прийняття рішень в інтелектуальній системі при побудові ментальної моделі користувача. Для досягнення мети вирішуються такі завдання: розробка ментальної моделі користувача системи штучного інтелекту, яка враховує як явні, так і неявні знання, та розробка підходу до екстерналізації неявних знань користувача системи штучного інтелекту. Запропоновано ментальну модель користувача системи штучного інтелекту, яка враховує як явні, так і неявні знання користувача. Модель враховує зв'язки між явними та неявними знаннями користувача щодо системи штучного інтелекту, процесу прийняття рішень, способу використання рішень та загальної концепції інтелектуальної системи. Це створює умови для екстерналізації неявних знань користувача та подальшого використання цих знань при формуванні пояснень щодо процесу прийняття рішень у системі штучного інтелекту. Запропоновано підхід до екстерналізації знань зі статистичного та семантичного шарів ментальної моделі користувача. У практичному плані підхід дозволяє перевести в явну форму умови та обмеження щодо формування та використання рішень у системі штучного інтелекту.
Застосування нейромережі для визначення типу елементів симетро-компенсувального пристрою несиметричної системи з нульовим проводом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ягуп, Катерина Валеріївна; Ягуп, Валерій Григорович
У статті досліджується можливість використання нейронних мереж у галузі підвищення енергетичних показників чотирипровідної системи електропостачання з нерівномірним навантаженням у фазах. Нерівномірне навантаження у фазах спричиняє несиметрію струмів у мережі і сприяє зростанню струму в нульовому проводі, що вкрай негативно впливає, як на саму мережу, так і на її споживачів. Для усунення несиметрії і зниження струму в нульовому проводі можна підключити симетро-компенсувальний пристрій. Такий пристрій представляє собою набір реактивних елементів, параметри яких визначаються шляхом пошукової оптимізації. Для визначення типу необхідного елементу виконується перерахунок визначених параметрів. Тобто вирішення такої задачі складається з двох складових підзавдань – структурного та параметричного синтезу. Такий підхід надає високу точність розрахунків, але має суттєвий недолік – обчислення представляються громіздкими і затратними. Задля спрощення вирішення задачі синтезу має сенс визначити тип елементів за допомогою нейронних мереж, що дозволить значно скоротити час та ресурси, що витрачаються на розрахунок величин параметрів симетро-компенсувального пристрою. Предметом дослідження статті є вивчення можливості використання нейромереж з метою прогнозування типів реактивних елементів симетро-компенсувального пристрою. У ході дослідження було визначено параметри і тип нейронної мережі, що забезпечують найточніше прогнозування топології структури симетро-компенсувального пристрою. Вхідні параметри нейромережі формувалися з наборів, що складаються з восьми параметрів – опорів та індуктивностей ліній передач і нульового дроту. Матриця цілей формувалася з множини наборів даних, що складаються з шести елементів, що містять інформацію про типи елементів, що підключаються (0 – конденсатор, 1 – індуктивність) між фазами та між фазами та нульовим проводом. У ході дослідження були отримані результати квазірішення, значення яких виявилися співрозмірними з точними розрахунками визначення структури симетро-компенсувального пристрою системи електропостачання з нульовим проводом. Це свідчить про високу якість роботи розробленої нейромережі. Застосування мінімаксної стратегії до отриманих результатів надає можливість звести отримані значення до 0 та 1, щоб забезпечити наявність отриманих нейромережею результатів.
Моделі дистанційної ідентифікації параметрів динамічних об’єктів з використанням трансформерів виявлення та оптичного потоку
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Нікуліна, Олена Миколаївна; Северин, Валерій Петрович; Кондратов, Олексій Михайлович; Ольховий, Олексій Михайлович
Задачі дистанційної ідентифікації параметрів динамічних об’єктів є важливими для різноманітних галузей, включаючи комп’ютерний зір, робототехніку, автономні транспортні засоби, системи відеоспостереження та багато інших. Традиційні методи розв’язання цих задач стикаються з проблемами недостатньої точності та ефективності визначення динамічних параметрів в умовах швидко змінюваних середовищ та складних динамічних сценаріїв. Розглядаються сучасні методи ідентифікації параметрів динамічних об’єктів з використанням технологій трансформерів виявлення та оптичного потоку. Трансформер виявлення є одним з новітніх підходів у галузі комп’ютерного зору, що використовує архітектуру трансформера для завдань детектування об’єктів. Цей трансформер інтегрує процеси виявлення об’єктів і визначення їхніх меж у єдину модель end-to-end, що значно покращує точність та швидкість обробки. Використання трансформерів дозволяє моделі ефективно обробляти інформацію з усього зображення одночасно, що сприяє кращому розпізнаванню об’єктів навіть у складних умовах. Оптичний потік є методом аналізу руху, що визначає швидкість та напрямок руху пікселів між послідовними кадрами відео. Цей метод дозволяє отримати детальну інформацію про динаміку сцени, що є критично важливим для точного відстеження та ідентифікації параметрів рухомих об’єктів. Пропонується інтеграція трансформерів виявлення та оптичного потоку для підвищення точності ідентифікації параметрів динамічних об’єктів. Комбінація цих двох методів дозволяє використовувати переваги обох підходів: високу точність детектування об’єктів та детальну інформацію про їхній рух. Проведені експерименти показують, що запропонована модель значно перевершує традиційні методи як у точності визначення параметрів об’єктів, так і у швидкості обробки даних. Ключові результати дослідження свідчать про те, що інтеграція трансформерів виявлення та оптичного потоку забезпечує надійне і швидке визначення параметрів рухомих об’єктів у реальному часі, що може бути застосовано у різних практичних сценаріях. Проведені дослідження також показали потенціал для подальшого вдосконалення методів обробки даних та їхнього застосування у складних динамічних середовищах. Отримані результати відкривають нові перспективи для розробки інтелектуальних систем моніторингу та керування, що здатні адаптуватися до швидкозмінних умов навколишнього середовища, підвищуючи ефективність та безпеку їхньої роботи.
Мультиагентна імітаційна модель поширення інфекційних захворювань
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Іващенко, Дар'я Сергіївна; Куценко, Олександр Сергійович
Метою дослідження є розробка мультиагентної імітаційної моделі для прогнозування поширення інфекційних захворювань, зокрема COVID19. В умовах пандемії COVID-19 виникла нагальна потреба у створенні інструментів для прогнозування та аналізу динаміки епідемій, а також оцінки ефективності управлінських рішень. Використання математичних моделей у цьому процесі дозволяє адекватно описувати динаміку поширення інфекцій, що є важливим для прийняття обґрунтованих рішень. У статті розглядаються традиційні підходи до моделювання епідемій, такі як модель «хижак–жертва» та компартментальна модель SIR (Susceptible-Infectious-Recovered). Модель «хижак–жертва» описує взаємодію між двома видами в екосистемі за допомогою диференціальних рівнянь, що дозволяє моделювати динаміку популяцій. Компартментальна модель SIR поділяє населення на три групи: вразливі, інфіковані та одужалі, що дозволяє аналізувати поширення інфекційних захворювань. Проте ці моделі мають обмеження, зокрема через припущення про однорідність популяції та сталість параметрів. Для більш точного моделювання складних епідемічних процесів було розроблено мультиагентну імітаційну модель. У цій моделі агенти взаємодіють у визначеній області, імітуючи реальні умови поширення інфекції. Агенти поділяються на три класи: здорові, інфіковані та одужалі. Рух агентів моделюється за допомогою випадкового блукання у двовимірному просторі з урахуванням можливості контакту між ними, що може призвести до зараження. Інфіковані агенти після певного періоду захворювання переходять у клас одужалих і більше не можуть інфікуватися. Результати моделювання показали, що мультиагентна модель дозволяє більш точно прогнозувати динаміку поширення інфекцій. Було проведено численні експерименти, які продемонстрували адекватність моделі у відтворенні процесу інфікування, пікових значень захворюваності та періоду одужання. Досліджено вплив різних параметрів, таких як тривалість захворювання, на динаміку епідемії. Отримані результати підтверджують, що врахування індивідуальних характеристик та поведінкових особливостей агентів покращує точність моделювання. Це дозволяє використовувати мультиагентну імітаційну модель для розробки ефективних стратегій контролю та прогнозування поширення інфекційних захворювань, що може бути корисним для прийняття управлінських рішень у реальних умовах пандемії.
Оцінка якості процесу розробки програмного забезпечення - ІТ компанії на основі використання функції корисності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Сокол, Володимир Євгенович; Годлевський, Михайло Дмитрович; Малець, Дмитро Костянтинович
У роботі процес розробки програмного забезпечення розглядається як об’єкт дослідження, який є слабко структурованою системою. Наведено опис таких систем у вигляді загальних характеристик, до яких відносяться: труднощі побудови аналітичної моделі; неповнота, неточність, недостовірність та невизначеність інформації; еталони, які необхідні для оцінки слабко структурованих систем, доволі часто відсутні; унікальність процесу прийняття рішень; динамічний характер моделей слабко структурованих систем і т. ін. У роботі оцінка якості процесу розробки програмного забезпечення розглядається на основі стандартів моделей зрілості, які можуть мати безперервний та дискретний варіанти. На основі безперервного варіанта проводиться оцінка якості окремих фокусних областей та процесів моделей зрілості. Для цього використовується дискретна бальна шкала першого типу, коли оцінка проводиться за об’єктивним критерієм. Оцінка якості окремих фокусних областей та процесів характеризує локальні критерії оцінки якості всього процесу розробки програмного забезпечення. І тому стоїть задача на їхній основі формування деякої інтегральної оцінки якості. Як один з варіантів реалізації цієї проблеми є дискретна модель зрілості, де шкала для оцінки всього процесу розробки програмного забезпечення має п’ять градацій, які називаються рівнями зрілості. Починаючи з другого рівня, кожна градація характеризується множиною фокусних областей з відповідними рівнями можливості. Наявність такої шкали дозволяє проводити не тільки оцінку якості всього процесу розробки програмного забезпечення, але і вирішувати задачу планування підвищення його якості. Але попередньо необхідно провести аналіз такої шкали з погляду її збалансованості, а саме, щоб відстані на шкалі між градаціями були приблизно однаковими. Тому у роботі проведено аналіз існуючих шкал, які можуть бути запропоновані для експертного оцінювання якості процесу розробки програмного забезпечення. Їхня побудова може бути реалізована на основі функції корисності з використанням формалізованих у роботі локальних критеріїв моделей зрілості. Для цього використовується фундаментальна властивість систем. А саме, залежність корисності (ефективності) складної системи від вкладених ресурсів на інтервалі життєвого циклу, яка зазвичай має вигляд логістичної кривої. Подальші дослідження будуть присвячені використанню цього факту для побудови збалансованої шкали оцінки всього процесу розробки програмного забезпечення на основі моделей зрілості.
Побудова можливісних причинно-наслідкових залежностей між класами еквівалентності даних в інтелектуальній інформаційній системі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Чалий, Сергій Федорович; Лещинський, Володимир Олександрович
Предметом дослідження є процеси формування пояснень щодо прийняття рішень в системі штучного інтелекту. Пояснення в таких системах дають можливість зробити прозорим та зрозумілим процес формування рішень для користувача і, як наслідок, підвищити довіру користувача до отриманих результатів. Мета роботи полягає у розробці підходу до побудови ймовірнісної каузальної моделі пояснення з урахуванням класів еквівалентності вхідних, проміжних і результуючих даних. Вирішення цієї задачі створює умови для побудови пояснень у формі причинно-наслідкових залежностей на основі доступної інформації про властивості вхідних даних, а також про властивості отриманих у системі штучного інтелекту результатів. Для досягнення мети вирішуються такі задачі: розробка моделі каузальної залежності між класами еквівалентності вхідних та вихідних даних; розробка методів побудови класів еквівалентності даних процесу прийняття рішень та методу побудови причинно-наслідкового представлення пояснення. Запропоновано ймовірнісну модель каузальної залежності, що містить причиннонаслідковий зв’язок між класами еквівалентності вхідних або проміжних та результуючих даних, отриманих у процесі прийняття рішень в системі штучного інтелекту. Цей зв’язок враховує оцінки можливості і необхідності такої залежності. Модель створює умови для пояснення можливих причин отриманого рішення. Запропоновано комплекс методів побудови класів еквівалентності даних процесу прийняття рішень та побудови причинно-наслідкового представлення пояснення, що встановлює каузальний зв’язок між класами еквівалентності. При побудові класів еквівалентності встановлюються відношення обов’язкового і необов’язкового уточнення даних, вимоги або виключення даних, а також кон’юнкції даних. При побудові причинно-наслідкового представлення пояснення розраховується можливість та обмеження необхідності такої залежності, що дає можливість побудувати пояснення на основі доступної інформації про отримані рішення та вхідні і проміжні дані, які були використані для формування цих рішень.
Прогнозування зміни рівня лісистості за допомогою сервісу Global Forest Watch і мови програмування та аналізу даних R
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Мельников, Олександр Юрійович; Денисенко, Вікторія Олегівна
Розглядається проблема розрахунку рівня лісистості, у тому числі – прогнозування зміни лісистості в окремому лісництві. Наведено, що автори раніше розробили програмне забезпечення для розрахунку лісистості та оброблення інформації про лісові насадження на прикладі селища Співаківка в Ізюмському районі Харківської області. Також було зроблено порівняння лісистості за низку років з використанням ресурсу Global Forest Watch. З цього ресурсу були взяті зображення Придонецького лісництва з нанесеними умовними позначеннями: синім кольором зображені території, де відбувається висадка нових лісових насаджень, а рожевим – де відбувається вирубування. Кожне із завантажених зображень обраного лісництва запропоновано розділити на квадрати, а потім аналізувати дані по кожному квадрату. Було розраховано насиченість рожевим кольором та збережено у таблиці. Зазначено, що прогнозування зміни лісових насаджень на обраній ділянці, тобто зміни відсотка вирубки, можна зробити різними шляхами. По-перше, використати регресійний аналіз – застосувати рівняння регресії окремо до значень кожного квадрату, а також для усього лісництва. По-друге – сформувати перелік вхідних факторів, що містять показники на обраній ділянці у два попередні роки та ці ж показники на сусідніх ділянках. Таким чином, кількість факторів буде дорівнювати 27: 26 вхідних та 1 вихідний (значення на досліджуваному квадраті). Таку задачу прогнозування можна розв’язати або методом багатофакторної лінійної регресії, або методом штучних нейронних мереж. Для проведення розрахунків за обома методами було використано мову програмування та аналізу даних R. Створено скрипт, який виконує розрахунки побудовою ліній регресії та штучної нейронної мережі, а також дозволяє визначити найкращу архітектуру нейронної мережі та більш ефективний метод її навчання для певного набору даних. Наведено розрахунок динаміки вирубки у цілому лісництві (прогноз на останній рік забезпечує похибку в 1 %) та розрахунок динаміки вирубки на обраному квадраті (прогноз на останній рік забезпечує похибку в 3.5 %). Після численних запусків скрипту з’ясовано, що найкращий результат забезпечує персептрон з двома прихованими шарами та двома нейронами у кожному шарі. Результати розрахунків свідчать про високу кореляцію даних для визначення відсотка лісу, який буде вирубуватися на визначеному квадраті. Застосування цього персептрону для прогнозування на останній рік показало похибку в 3 %.
Розробка архітектури програмного забезпечення для моделювання систем масового обслуговування під імплементацію мовою програмування Go
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гольдінер, Денис Ігорович
Предметом дослідження статті є – методи та підходи до організації архітектури програмної реалізації, призначеної для моделювання поведінки систем масового обслуговування. Мета роботи – спроєктувати архітектуру програмного забезпечення під реалізацію мовою Go, призначену для відтворення поведінки систем масового обслуговування різних типів, без урахування виходу з ладу окремих каналів обслуговування, з використанням паралельних обчислень. У статті вирішуються наступні завдання: розглянути підстави для проєктування архітектури та зробити висновок про її доцільність; розробити вимоги до майбутнього програмного продукту задля більш ефективного використання ресурсів та чіткого визначення успішного завершення роботи; провести аналіз підходів до організації архітектури програмного забезпечення й прийняття обґрунтованого рішення щодо застосування одного з них; спроєктувати загальну схему алгоритму з урахуванням всіх вимог; визначити компоненти системи, що моделюється, та їхні взаємодії; побудувати процесні діаграми з урахуванням особливостей мови програмування Go; визначити спосіб та контракти взаємодії з програмним забезпеченням. Для досягнення поставлених цілей дослідження використовуватимуться такі методи: мова програмування Go, конкаренсі, архітектурні UML діаграми, C4 діаграми, процесні діаграми. Було здобуто такі результати: визначено вимоги до програмного забезпечення моделювання СМО; розглянуто поширені підходи до організації архітектури та проведено для них порівняльний аналіз; розроблено структуру майбутньої програми на необхідних рівнях абстракції; вперше запропоновано архітектуру програмного продукту для моделювання різноманітних систем масового обслуговування із застосуванням паралельних обчислень та підходу конкаренсі під реалізацію мовою програмування Go.