05.13.06 "Інформаційні технології"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17403

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 11

Інформаційно-екстремальна інтелектуальна технологія діагностування емоційно-психічного стану людини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Прилепа, Дмитро Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2023. Об’єктом дослідження є слабо формалізований процес прийняття рішень при діагностуванні емоційно-психічного стану (ЕПС) людини за довільних початкових умов формування зображення її обличчя. Предмет дослідження складають моделі та методи інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології машинного навчання системи підтримки прийняття діагностичних рішень (СППДР) при визначенні ЕПС людини. Дисертаційна робота присвячена підвищення функціональної ефективності здатної до машинного навчання системи підтримки прийняття діагностичних рішень для визначення ЕПС людини за зображенням її обличчям, що дозволить збільшити точність і оперативність оцінювання поточного рівня стійкості та впливу стресу, втоми та різних збурюючих факторів на професійну діяльність людини. У дисертаційній роботі вирішено важливе науково-прикладне завдання підвищення функціональної ефективності СППДР при визначенні ЕПС людини за зображенням її обличчя. Обрані методи дослідження базуються на фундаментальних основах і методах системного аналізу та технологіях інтелектуального аналізу даних для побудови в процесі машинного навчання контейнерів класів розпізнавання, методах функціонального аналізу для побудови категорійних моделей машинного навчання, методах теорії інформації для оцінки інформаційної міри різноманітності системи діагностування ЕПС людини, методах теорії ймовірностей та математичної статистики для оцінки випадкових величин і перевірки статистичних гіпотез та об’єктно-орієнтованій методології проектування складних систем для розробки інформаційного та програмного забезпечення здатної навчатися СППДР при визначенні ЕПС людини. Дисертаційна робота обґрунтовує актуальність теми, зазначає зв’язок роботи з науковими темами, формулює мету та задачі дослідження, визначає об’єкт, предмет та методи дослідження, демонструє наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наводить інформацію про практичне використання, апробацію результатів та їх висвітлення у публікаціях. Показано, що основним шляхом підвищення якості процесу діагностування ЕПС людини за зображенням її обличчя є наявність системи функціонального діагностування, що дозволяє оцінювати нестабільність поточного стану та ефективність психокорегуючих заходів. За результатами аналізу сучасного стану та тенденцій розвитку систем діагностування ЕПС людини її зовнішнього спостереження показано необхідність розробки моделей і методів інформаційних технологій функціонального діагностування на основі машинного навчання і теорії розпізнавання образів. Аналіз результатів, отриманих різними вченими показує, що основним шляхом вирішення проблеми розробки ефективної технології оцінки емоційно-психічного стану людини є поєднання класичних методів психодіагностування з сучасними інтелектуальними інформаційними технологіями аналізу даних. Водночас прослідковується тенденція до заміни класичних активних методів безпосереднього опитування на технології аналізу психофізичних реакцій людини, характеристик зовнішності та поведінки, динаміки її рухів в режимі пасивного дистанційного спостереження; перехід від індивідуального діагностування в контрольованому середовищі до масової оперативної оцінки при довільних оточуючих умовах; застосування сучасних інформаційних технології фото та відеоспостереження для накопичення даних та інтелектуальних методів ідентифікації особи та класифікаційного аналізу динаміки її стану, використання додаткової інформації щодо активності людини в соціальних мережах або інших відкритих Інтернет-джерелах, корпоративних мережах та інших спеціалізованих сховищах даних. Показано перспективність використання інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології аналізу даних, яка ґрунтується на максимізації інформаційної спроможності системи в процесі її самонавчання. Вперше розроблено метод інформаційно-екстремального машинного навчання системи підтримки прийняття діагностичних рішень, який дозволяє визначити емоційно-психічних стан людини за зображенням її обличчя шляхом оцінки інформаційної різноманітності ліво- та правопівкульних портретів, сформованих за довільних початкових умов виконання окремих діагностичних дій. Вперше розроблено у рамках інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології комплекс функціональних категорійних моделей, які дозволяють забезпечити перетворення інформації та інформаційних потоків, що відбуваються під час притаманних лікарю-психологу когнітивних процесів формування та прийняття класифікаційних рішень при визначенні емоційно-психічного стану людини за зображенням її обличчя, та здійснювати синтез алгоритмів функціонування інтелектуальних складових комп'ютеризованих систем діагностування. Вперше розроблено комбіновану інформаційну міру різноманітності ліво- та правопівкульного портрету людини, яка формується в процесі визначення ЕПС, що дозволяє усунути недоліки ентропійного критерію та інформаційної критерію Кульбака-Лейблера, які використовувалися як міри оцінювання функціональної ефективності машинного навчання у попередніх дослідженнях у рамках інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології аналізу даних. Розроблено інформаційно-екстремальнийметод оптимізації значень генотипних і фенотипних параметрів машинного навчання системипідтримки прийняття діагностичних рішень при визначенні емоційно-психічного стану людини як за повним зображенням її обличчя, так і за окремими фрагментами або їх комбінаціями шляхом оцінки інформативності діагностичних ознак.Отримав подальший розвиток комплексний підхід для вирішення задачі моніторингу ЕПС людини під час виконання психотерапевтичних заходів шляхом формування індивідуальної траєкторії психокорекції на базі функціональних кате-горійних моделей інформаційно-екстремального машинного навчання. Отримали подальший розвиток методи інформаційно-екстремальної оптимізації параметрів вхідного математичного опису системи підтримки прийняття діагностичних рішень з урахуванням особливостей процесу визначення емоційно-психічного стану людини за зображення обличчя та його рецепторного поля, що дозволило без втрати якості і точності діагностування використовувати вхідні дані сформовані без залучення спеціального обладнання та довільних умов. Запропоновано методологію проєктування здатної до машинного навчання системи підтримки прийняття діагностичних рішень, що дає змогу сформувати структуру взаємопов’язаних етапів її аналізу і синтезу, реалізація яких в процесі визначення ЕПС людини здійснюється залежно від результатів попередніх задач.Усі теоретичні розробки дисертації доведено до конкретних інженерних методик та алгоритмів з застосуванням запропонованої інформаційної технології створення та використання здатної навчатися СППДР при визначенні ЕПС людини за її обличчям. Основні наукові результати впроваджено у вигляді інформаційної технології, яка включає функціональні категорійні моделі, методи, критерії оцінки інформаційної міри різноманітності, засобів алгоритмічного і програмного забезпечення системи підтримки прийняття рішень для діагностування емоційно-психічного стану людини на підприємстві КНП СОР “Обласний клінічний медичний центр соціально небезпечних захворювань” (м.Суми) (акт впровадження від 23.05.2023 р.)) і в навчальний процес Сумського державного університету (акт впровадження від 22.05.2023 р.).
Методи інтелектуальної обробки просторових даних в геоінформаційних системах екологічного моніторингу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Дудінова, Ольга Богданівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2021. У дисертаційній роботі запропоновано рішення актуальної науково-практичної задачі розробки методів інтелектуальної обробки просторових даних в геоінформаційних системах екологічного моніторингу, які дозволяють підвищити якість формування ландшафтних цифрових зображень для подальшого аналізу стану зон моніторингу. Обʼєктом дослідження в роботі є процеси обробки та аналізу цифрових зображень обʼєктів ландшафтних та промислових зон, що аналізуються в ГІС екологічного моніторингу, предметом дослідження – методи інтелектуальної обробки просторових даних та формування ландшафтних цифрових зображень в ГІС екологічного моніторингу. Методи дослідження основані на використанні: теорії розпізнавання образів та обробки зображень (для розробки методів попередньої обробки просторових даних та сегментації зображень); теорії штучних нейронних мереж (для фільтрації та відновлення зашумлених або викривлених зображень контрольованих обʼєктів моніторингу) фрактального аналізу та генетичної оптимізації (для розробки методу стиснення зображень в ГІС); марковської моделі растрових зображень (для компʼютерного аналізу просторових зображень обʼєктів ландшафтних та промислових зон), теорії імітаційного моделювання (для експериментального моделювання запропонованих методів). В роботі запропоновано: метод категорійної класифікації обʼєктів в задачах компʼютерного аналізу аерознімків, де, на відміну від існуючих, використано комбіновану базу прототипів, яка розширюється за допомогою простих критеріїв (кольору, текстури, контурів), що дозволяє спростити задачу розпізнавання обʼєктів зон моніторингу; метод нейромережевої обробки зашумлених цифрових зображень, які можуть містити викривлені фрагменти, який, на відміну від існуючих, заснований на використанні нейроеволюційної моделі шумопригнічуючих автоенкодерів з поліпшеними апроксимуючими властивостями, що дає можливість його практичного використання для обробки даних в геоінформаційних системах за умов наявності суттєвих шумів; метод сегментації та виділення контурів просторових цифрових зображень, оснований на використанні марковських моделей, який, на відміну від існуючих, дозволяє враховувати характер околу аналізованого пікселя і задавати залежність між класами сусідніх пікселів, що сприяє підвищенню якості детектування контурів обʼєктів зон моніторингу; метод нейромережевої обробки зашумлених картографічних даних геоінформаційної системи, який, на відміну від існуючих, передбачає реалізацію на паралельних обчислювальних структурах процедур попередньої фільтрації напівтонових просторових зображень та завадостійкого детектування контурів обʼєктів зображень; метод корекції кольорових картографічних зображень з метою поліпшення їх якості, яке здійснюється за рахунок зміни яскравісної компоненти зображення в кольоровому просторі HSI за допомогою гамма-корекції; метод стиснення растрових даних, де використовується комбіноване застосування генетичної оптимізації та фрактальних методів компресії просторових зображень, представлених за допомогою квадродерев, що дозволяє його ефективно застосовувати для обробки та архівації даних в геоінформаційних системах. Практичними результатами використання проведених досліджень є алгоритми, прикладні програми та інформаційна технологія, що реалізують розроблені методи інтелектуальної обробки і цифрових зображень в ГІС екологічного моніторингу. В результаті їх впровадження передбачається розробити інформаційну технологію інтелектуальної обробки цифрових зображень (ІТІОЦЗ) в ГІС екологічного моніторингу ландшафтних обʼєктів України, що обʼєднує сукупність моделей і методів, зокрема: проекційні рекурентні методи навчання нейронних мереж, які використовуються для вирішення завдань обробки зображень; алгоритми навчання ШНМ на основі асиметричних функціоналів якості, що дозволяють отримувати якісні моделі в умовах негаусовскіх перешкод; ієрархічні ШНМ для стиснення та фільтрації зображень, що дозволяють значно зменшити апаратні витрати і обсяг памʼяті для зберігання зображень, а також зменшити час їх обробки; еволюціонуючий шумопригнічуючий автоенкодер (ЕШАЕ), призначений для фільтраціїї шумів і відновлення спотворених фрагментів в цифрових зображеннях в ГІС екологічного моніторингу; гібридний підхід до інтелектуальної обробки цифрових зображень, який обʼєднує переваги відомих і запропонованих методів. Очікуваний ефект від впровадження результатів дисертації позначиться на підвищенні якості та оперативності обробки цифрових зображень в ГІС екологічного моніторингу ландшафтних обʼєктів України, інтегрованій в Єдину державну систему моніторингу навколишнього середовища і природних ресурсів. Отримані результати можуть бути адаптовані для широкого класу прикладних завдань обробки, стиснення і класифікації зображень в ГІС, що вимагають обробки структурованої інформації високого рівня (зокрема розпізнавання і індексації зображень). До таких завдань слід, зокрема, віднести розпізнавання на знімках доріг і перехресть, необхідне для складання картографічної бази даних ГІС та здійснення екологічного контролю в промислових регіонах з високим ризиком порушень екології. На основі результатів проекту можуть бути створені курси лекцій і навчальні посібники з інтелектуальних методів обробки цифрових зображень, методів нейромережевого моделювання та методів еволюційних обчислень для профільних вищих навчальних закладів України. Результати дисертаційної роботи впроваджені у ПАТ "Сєвєродонецький ОРГХІМ" (м. Сєвєродонецьк)". Матеріали дисертації достатньо повно викладено у 18 наукових роботах, у тому числі: 7 статтях, які зазначені в переліку фахових видань України з технічних наук (з них одна наукова стаття у Scopus) та 11 тезах доповідей міжнародних конференцій.
Методологічні основи створення інтелектуальної інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Чередніченко, Ольга Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології" (122 – Комп'ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Об'єкт дослідження – процеси пошуку, збору та видобування актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для вирішення задач управління в соціотехнічних системах. Предмет дослідження – моделі, методи та інтелектуальна інформаційна технологія моніторингу актуальних даних в задачах управління. Дисертацію присвячено вирішенню складної наукової проблеми розв'язування протиріччя між прагненням наукового обґрунтування прийняття ефективних управлінських рішень менеджментом складних соціотехнічних систем та відсутністю методологічних основ моніторингу актуальних даних в розподіленому інформаційному просторі за допомогою інтелектуальної технології, використання якої забезпечить обґрунтованість та ефективність виконання завдань управління в соціотехнічних системах. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв'язок роботи з науковими темами, сформульовано мету й задачі дослідження, представлено об'єкт, предмет і методи дослідження, розкрито наукову нови-зну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про їх практичне використання, апробацію та висвітлення у публікаціях. У першому розділі проведено аналіз методологічних основ створення інформаційних технологій моніторингу даних в системах управління. Проведено аналіз літературних джерел та аналітичний огляд існуючих моделей та методів збору бізнес-інформації для підтримки процесу прийняття рішень, проаналізовані їх недоліки та переваги. Діяльність більшості підприємств базується на значному архіві електронної документації. Ця документація створюється на основі функціонування та являє собою бізнес-інформацію. Проведено аналіз задачі ефективного управління підприємством в умовах неповноти інформації. В результаті аналітичного огляду виявлено, що існуючі під-ходи до збору та переробки бізнес-інформації розглядають інформацію зага-лом як головний елемент будь-якої з функцій управління, що потребує ско-рочення часу на прийняття управлінських рішень та підвищення актуальності інформації в системах прийняття рішень. Проведений аналіз існуючих підходів до управління складними системами дозволив провести класифікацію типів систем управління та відокремити систему управління, яка характеризується високим ступенем обліку інформації із зовнішнього середовища. Моніторинг актуальних даних є особ-ливим видом інформаційно-аналітичної роботи, що дозволяє збирати різнобічну бізнес-інформацію та використовувати її для цілей управління. В роботі показано, що вирішення задачі підтримки прийняття рішень в системах управління обумовлює визначення великого та малого кіл прийняття рішень та розглядає моніторинг як самостійну задачу прийняття рішень. Зроблено висновки щодо необхідності удосконалення методологічних основ моніторингу актуальних даних з урахуванням сучасних тенденцій управління. Виділено наступні проблеми для вирішення. Першою і найбільш істотною проблемою є те, що колосальні обсяги інформації в Інтернет ускладнюють пошук і вибір дійсно необхідних відомостей. Самі по собі необроблені, неузагальнені і неперевірені дані не можуть забезпечити якісну підтримку при прийнятті рішень. Другою проблемою є те, що інформація в Інтернет має явно виражений динамічний характер: інформація розміщується, модифікується і видаляється. Третя проблема, яку необхідно вирішити, автоматичне вилучення понять з формалізованих масивів інформації і неструктурованих текстів. Четвертою проблемою є необхідність виявлення неочевидних закономірностей і зв'язків. Таким чином, в роботі визначено актуальну науково-прикладну проблему розробки методів, моделей та інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління, що на основі синергії інформації із внутрішніх та зовнішніх джерел даних дозволить забезпечити ефективність управління в складних соціотехнічних системах. У другому розділі проведено аналіз властивостей розподіленого інформаційного простору моніторингу актуальних даних. За допомогою засобів концептуального моделювання розроблено узагальнену структуру системи моніторингу актуальних даних. Розглянуто концептуальні основи створення систем моніторингу актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для вирішення задач управління в соціотехнічних системах. Виходячи з того, що традиційні системи моніторингу орієнтовані на збір даних із внутрішніх джерел, поза увагою системи управління залишаються дані із зовнішніх джерел. Тому запропоновано доповнити існуючий підхід до моніторингу за рахунок реалізації системи моніторингу на основі синергії інформації. Розроблено вербальний опис концепції моніторингу актуальних даних для вирішення завдань управління в складних соціотехнічих системах, який базується на зборі трьох типів інформації: інформація про результати діяльності, яка міститься у внутрішніх інформаційних джерелах; інформація про стан зовнішнього бізнес-середовища, яка міститься у відкритому доступі в мережі Інтернет; інформація про результативність діяльності як відображення у зовнішньому інформаційному просторі. Накопичення великих обсягів даних вимагає нових інструментів їх обробки. Сучасні системи управління дозволяють в автоматизованому режимі забезпечувати процеси підтримки прийняття рішень необхідною інформацією. Використання апарату теорії категорій для подання контенту інформаційного простору дозволяє оперувати різнорідними об'єктами з використанням загальних механізмів і інструментів. Використання даного підходу дозволяє виробити загальні правила і реалізувати їх для роботи з довільними типами контенту. Запропоновано категорну модель системи моніторингу актуальних даних. У третьому розділі наведено моделі для формалізованого опису процесів пошуку та збору інформації, розроблено модель джерела даних, модель збору даних з веб-сторінки та модель інтеграції інформації, яку отримано з різних джерел даних, запропоновано модель екстракції та ідентифікації знань на основі обробки текстової інформації. Моніторинг розглядається як процес безперервного збору та видобування актуальних даних, корисних для вирішення певної задачі управління. Запропоновано концептуальну модель моніторингу актуальних даних, виділено три складові для підтримки процесу моніторингу: модель пошуку джерел, модель видобування даних та модель оцінювання отриманої інформації. Модель пошуку джерел розглядається відносно до пошуку джерел у розподіленому інформаційному просторі, зокрема в мережі Інтернет. Запропоновано модель тематичного пошуку. Оцінка веб-сторінки на предмет її відповідності моделі джерела даних визначається за наявністю різних комбінацій слів у відповідних комбінаціях елементів веб-сторінки. Введено бінарне відношення нерозрізненості 𝑅, показано, що воно є відношенням толерантності, якщо воно рефлексивно та симетрично. Відношення 𝑅 показує толерантність моніторингової інформації, яка представлена в текстовому вигляді, відповідно до онтологічного опису об'єктів моніторингу. Дане відношення дозволяє виконувати операції не з окремими елементами універсуму, а з кластерами толерантних елементів. Інформація, яка міститься на веб-ресурсах, зазвичай характеризує стан об'єкту моніторингу у неявному вигляді, що обумовлює необхідність визначення значень індикаторів моніторингу на основі оцінки характеристик, видобутих з текстової інформації. Вирішення задач збору фактографічної інформації базується на моделях інформаційного фактографічного пошуку та екстракції даних. В роботі розроблено метод збору та ідентифікації інформації для підтримки прийняття рішень за рахунок формалізації інтелектуальних процесів сприйняття інформації на основі комплексу еталонних моделей для збору даних із зовнішніх джерел, що дозволило зменшити обсяги даних, а також урахувати динаміку процесу. Запропоновано модель подання онтологічних знань на основі ідентифікації фактографічної інформації, яка дозволяє знизити залежність від суб'єктивізму експертних оцінок при вирішенні завдань управління. Розроблено комплексний підхід до онтологічного опису процесів пошуку, збору та оцінювання актуальних даних з використанням комплексу еталонних моделей. У четвертому розділі розглянуто методологічні основи побудови методу моніторингу актуальних даних для виконання завдань управління на основі видобування даних з веб-джерел та інтеграції внутрішньої та зовнішньої інформації. Запропоновано багатоагентну реалізацію розроблених моделей пошуку, збору та оцінювання моніторингових даних. Застосування агентної парадигми дозволяє використовувати паралельну обробку даних, що є підгрунтям для забезпечення своєчасності інформації. Для зменшення часового інтервалу розрахунки відповідних алгоритмів обробки даних повинні виконуватися одночасно. В роботі показано, що для реалізації алгоритмів збору даних моніторингу потрібно обрати такий розподіл операцій між серверами паралельних обчислень, який забезпечує мінімальний час виконання алгоритму, що забезпечить своєчасність інформації. Зменшення часу виконання може бути забезпечене також шляхом підбору кращої обчислювальної схеми. В роботі показано, що забезпечення ефективності моніторингу актуальних даних реалізується шляхом корегування параметрів процесу. Для вирішення задачі оптимізації процесу збору даних запропоновано метод підвищення релевантності, який базується на застосуванні методу деформованих конфігурацій, що вимагає статичного дискретного подання процесу моніторингу. У п'ятому розділі розроблено основні принципи створення багатоагентної системи пошуку, екстракції та інтерпретаціїї інформації. Ці задачі декомпозовані на взаємодію агентів, які складають основу реалізації програмної системи моніторингу актуальних даних. Запропоновано формальну архітектуру агента, яка передбачає подання функції агента на основі його ментальної моделі, заданої компаратором. Запропоновано багатошарову агентну модель як основу створення інтелектуальних систем моніторингу для виконання завдань управління на основі онтологічного опису процесів пошуку, збору та оцінювання актуальних даних. На основі порівняльного аналізу обрано агентно-орієнтовану парадигму для реалізації системи моніторингу актуальних даних. Формальна архітектура агента – це інструмент, який дозволяє проектувати поведінку агента із використанням чітких формальних методів. Абстрактна архітектура агента задається через опис середовища, в якому функціонує агент, сприйняття агентом цього середовища та його діями. Задачі пошуку джерел даних, збору та вимірювання декомпозовані на взаємодію агентів, які складають основу програмної реалізації методу пошуку та збору даних моніторингу. Призначення кожного типу агента детально описано у роботі. Для розробки програмної системи використано мову програмування Java та застосовані паттерни проектування типу GoF, шаблон Dependency Injection, принципи SOLID та Сlean Architecture. Основними перевагами такого підходу є: незалежність від фреймворків та конкретних бібліотек; легкість у тестуванні – бізнес правила можуть бути протестовані окремо, без користувацького інтерфейсу, баз даних тощо; незалежність користувацького інтерфейсу – відображення може бути зміненим без впливу на інші компоненти системи, що знижує шанси виникнення потенційних помилок; незалежність від платформи – бізнес правила не прив'язані до особливостей конкретної платформи; незалежність баз даних – бізнес логіка додатку не прив'язана до конкретної бази даних, що дає можливість її зміни у будь-який момент часу без впливу на інші складові системи. Запропоновано еталонну модель інтероперабельності компонентів інформаційної технології моніторингу актуальних даних. В роботі обґрунтовано застосування мікросервісної архітектури та написання окремих модулів системи як незалежних програм, виконання яких буде оброблятися агентною платформою. Таким чином, в роботі розроблено інформаційну технологію монітори-нгу актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для виконання завдань управління шляхом використання багатоагентної архітектури, що дає можливість комплексного вирішення задачі моніторингу. Розроблено прототип програмної системи моніторингу актуальних даних на основі агентно-орієнтованої парадигми програмування із використанням відкритих програмних засобів: агентної платформи JADE, технології доступу та управління кеш-пам'яттю Ehcache, редактору онтології Protégé. У шостому розділі наведено результати експериментів, результати апробацій та впровадження інформаційної технології та окремих її етапів на прикладі завдань пошуку, збору та видобування даних для цілей управління. Як приклад задачі пошуку інформації у розподіленому інформаційному просторі на основі розроблених моделей пошуку джерел даних та програмної системи багатоагентної платформи розглянуто пошук джерел даних щодо результативності наукової діяльності ЗВО. Розроблені в роботі методи екстракції інформації апробовано на зборі маркетингової інформації з торгівельних майданчиків, що розташовані у мережі Інтернет. В роботі експериментально досліджено, що обробка текстової інформації та визначення множини ключових слів, яка описує групу подібних товарів надає можливість автоматизувати процес кластеризації інформаційних об'єктів на основі лінгвістичної обробки їх текстового опису. В роботі наведено результати експериментів щодо пошуку інформації, видобування фактів з текстової інформації, формування класів толерантності інформаційних об'єктів тощо. Розроблені моделі, методи та інформаційна технологія апробовані при вирішенні практичних завдань моніторингу актуальних даних. Отримані теоретичні та практичні результати використані у Публічному Акціонерному Товаристві "БАНК ФОРВАРД" (м. Київ); ТОВ Харківський Технічний Центр Оцінки "ЕКСПЕРТУС" (м. Куп'янськ, Харківської обл.); Науково-дослідному центрі Збройних Сил України "Державний океанаріум" (м. Одеса); ТОВ "КРЕДИТ ТУ Ю" (м. Київ); ТОВ "Сайтос" (м. Харків) та впроваджені у навчальний процес на кафедрі програмної інженерії та інформаційних технологій управління НТУ "ХПІ". У додатках наведено акти та довідки щодо впровадження результатів дисертаційного дослідження, список публікацій за темою дисертації та додатковий матеріал до розділів роботи.
Моделі, методи та інформаційні технології інтелектуального аналізу бізнес-процесів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Манєва, Росіца Іліянова
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології" (122 – Комп’ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Об’єкт дослідження – процеси підтримки прийняття рішень щодо управління бізнес-процесами із змінною структурою в умовах невизначеності. Предмет дослідження – інформаційна технологія інтелектуального аналізу гнучких бізнес-процесів в умовах неконтрольованих змін зовнішнього середовища. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-практичної задачі забезпечення ефективності функціонування підприємств в умовах неконтрольованих змін зовнішнього середовища шляхом розробки і використання інтелектуальних інформаційних технологій на основі ситуативно-сценарних моделей. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано мету і задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про практичне використання, апробацію результатів та їх висвітлення у публікаціях. У першому розділі роведено аналіз та класифікацію задач організаційного управління та підтримки прийняття рішень, визначено особливості управління в розподілених організаційних структурах та динамічних середовищах, досліджено задачу аналізу бізнес-процесів (БП) на підприємстві, проведено аналіз можливостей сучасних інформаційних технологій. Інтелектуальний аналіз процесів полягає у виявленні, дослідженні ефективності та оптимізації бізнес-процесів. Аналіз процесів спрямований на побудову та вдосконалення моделей функціонування взаємодіючих фізичних або інформаційних об’єктів на основі обробки інформації, що фіксує таку поведінку. Необхідність автоматизації виконання бізнес-процесів привела тісної взаємодії бізнесу та інформаційних технологій. Таким чином, у роботі поставлено задачу забезпечення ефективності функціонування підприємства в умовах неконтрольованих змін зовнішнього середовища, яка складається з таких етапів: 1) розробка концептуальної моделі гнучкого БП у розподіленому віртуальному середовищі; 2) розробка моделі взаємодії замовників та виконавців на основі ситуативно-сценарного підходу; 3) розробка математичної моделі управління гнучким БП; 4) розробка методу формування організаційної структури виконання робіт; 5) розробка методу формування адаптивної команди виконавців; 6) розробка прикладних засад побудови багатоагентної системи як базису інформаційної технології інтелектуального аналізу БП. У другому розділі проаналізовано основні принципи аналізу та оптимізації бізнес-процесів, обґрунтовано вибір математичного інструментарію, запропоновано комплекс моделей управління гнучкими БП на основі ситуативно-сценарного підходу, розроблено модель організаційної структури виконання робіт на основі взаємодії мережі агентів потреб та можливостей. В роботі запропоновано вербальну модель аналізу гнучких БП, які функціонують в динамічних бізнес-середовищах; розроблено комплекс концептуальних моделей управління та представлення гнучких БП; запропоновано формальну модель агентної системи на основі імітаційного моделювання взаємодії агентів потреб та агентів можливостей, що дозволяє проводити аналіз та оперативну реорганізацію БП відповідно до змін внутрішнього або зовнішнього середовища; визначено стандарт FIPA як основу для проектування архітектури агентної платформи; запропоновано підхід на основі опису правил продукцій мовою алгебри скінченних предикатів для представлення ситуацій, що виникають під час виконання БП. В роботі показано, що дієвим інструментом аналізу БП є імітаційне моделювання. Проведено аналіз математичних засобів подання об’єктів предметної області аналізу бізнес-процесів. Обґрунтовано використання математичного апарату алгебри скінченних предикатів (АСП). В роботі розроблено метод ідентифікації інформації для підтримки прийняття рішень на основі використання апарату алгебри скінченних предикатів. Описано за допомогою мови АСП поточний стан БП та можливі ситуації відповідно до альтернативних рішень управління БП. Прийняття рішень щодо управління БП здійснюється шляхом аналізу поточного стану БП та виявлення ситуації. Аналітичне рішення такого класу задач неможливо, тому в роботі пропонується імітаційна модель на основі багатоагентного підходу. азовим інструментом розробки інтелектуальних багатоагентних систем, що дозволяє створювати, знищувати, інтерпретувати, запускати і переміщати агентів, є агентна платформа. В роботі запропоновано використання стандартів FIPA, які надають базові визначення понять комунікації агентів. На основі аналізу існуючих підходів до проектування агентно-орієнтованих програмних систем та специфікацій стандартів багатоагентних систем були виділені підходи для побудови архітектури агентної платформи та відповідні вимоги. Еталонна модель агентної платформи складається з таких компонентів: 1) агент – це обчислювальний процес, який реалізує автономну комунікаційну функціональність програми; 2) фасилітатор каталогів, який надає послуги «жовтих сторінок» іншим агентам; 3) система управління агентом – обов’язковий компонент, який здійснює контроль за доступом до агентної платформи та його використанням; 4) служба транспортування повідомлень – це метод зв’язку за замовчуванням між агентами на різних агентних платформах. Запропонована в роботі формальна модель агента використана для побудови моделі взаємодії двох типів агентів: агентів потреб та агентів можливостей. Показано, що імітаційна модель взаємодії агентів потреб та агентів можливостей дозволяє побудувати модель управління гнучким БП на основі ситуативно-сценарного підходу. У третьому розділі розглянуто комплексний підхід до вирішення задачі забезпечення ефективності функціонування підприємства в умовах динамічного бізнес-середовища. Розроблено метод формування організаційної структури виконання робіт в умовах динамічного середовища. Розроблено ситуативно-сценарну модель управління БП для вирішення задачі формування та реорганізації оргструктури виконання робіт з урахуванням даних, отриманих у реальному часі. Запропоновано концептуальні засади створення спеціалізованої інформаційної технології інтелектуального аналізу БП. В роботі показано, що зниження ефективності існуючих систем управління складними організаційними структурами пов’язане з ізольованістю підсистем, які входять до неї. Методи побудови організаційних структур, які використовуються в даний час, не відповідають складності і динамічності навколишнього середовища. Для побудови структури управління необхідно вирішити кілька подібних завдань, що визначаються кількістю рівнів ієрархії, кількістю вершин графа цілей і робіт. При побудові організаційної структури часто необхідно оцінити та проаналізувати вже існуючу структуру управління. Для цих цілей в роботі запропоновано модель аналізу структури управління. Для адаптивних команд проекту додається умова можливості реалізації претендентом декількох функцій, тобто володіння кількома професійними компетенціями. Розроблено метод формування організаційної структури робіт для підтримки прийняття рішень в умовах динамічного середовища за рахунок реалізації ситуативно-сценарного підходу та формалізації інтелектуальних процесів прийняття рішень на основі агентної моделі, який дозволяє забезпечити адаптацію процесу до поточних даних та неконтрольованих змін зовнішнього середовища. Розроблені в роботі моделі та метод, спрямовані на аналіз та формування гнучкої організаційної структури робіт, покладено в основу інформаційної технології. Четвертий розділ присвячено удосконаленню інформаційної технології на основі багатоагентної моделі управління БП за рахунок методу відображення поточного стану ситуації у продукційній базі знань. Запропоновано прототип системи імітаційного моделювання виконання БП на базі застосування агентних технологій. Розроблено архітектуру програмної системи агентної платформи, проведено дослідження надійності розроблених компонентів. Проведено апробацію розроблених моделей, підходів та інформаційної технології в існуючі інформаційні системи сучасних підприємств. Розроблено прототип агентної платформи для реалізації моделі управління та аналізу БП на основі використання формальних методів проектування багатопоточних систем. Для реалізації прототипу агентної платформи обрано об’єктно-орієнтовану мову програмування Java, статично типізовану мову програмування Kotlin. Реалізацію прототипу програмної системи розглянуто для наступної постановки задачі. Дано два типи ролей у БП: замовник та виконавець. Кожен замовник формує множину вимог щодо завдання, яке необхідно виконати. Кожен виконавець характеризується множиною обмежень (компетентностей) щодо можливостей виконання по кожному типу завдань. Вимоги до потреб та обмеження можливостей задані системою предикатних виразів та зберігаються у замовника та виконавця відповідно. Багатоагентна система комунікації замовників та виконавців дозволяє при додаванні виконавця змінювати поточний стан та здійснювати реорганізацію структури виконання робіт за рахунок реалізації функціоналу «перемов», тобто кожний замовник має змогу «домовитись» із новим виконавцем. Відповідно, при додаванні замовника кожний виконавець має змогу «домовитись» про виконання нового завдання. Для оцінки прототипу агентної платформи запропоновано оцінити такі параметри, як обсяг виділеної оперативної пам’яті, обсяг навантаження процесора та кількість виділених потоків. Результати експериментів показують, що навіть при двох мільйонах створених агентів, використання процесора було у середньому близько 34%, а максимальне використання процесора – 65%. Це підтверджує припущення щодо ефективності реалізації архітектури багатоагентної системи на основі використання пакету розробки співпрограм Kotlin-coroutines. Зроблено висновок, що кількість агентів є головним параметром, який впливає на надійність та ефективність розробленої агентної платформи. Оскільки запропонована архітектура використовує неблокуючу структуровану багатонитковість і не використовує рефлексію виконання для синхронізації функцій вводу/виводу повідомлень та розподілу пам’яті, розроблене рішення демонструє певні переваги в контексті навантаження центрального процесору та використання пам’яті. З урахуванням технічних обмежень середовища тестування зроблено висновок, що розроблений прототип задовольняє висунутим вимогам та результати тестування є задовільними. Таким чином, інформаційна технологія інтелектуального аналізу бізнес-процесів вдосконалює та доповнює існуючий підхід до управління БП і не суперечить існуючій практиці, що свідчить про її практичну цінність та обґрунтованість використання. Проведено апробацію розроблених моделей, підходів та інформаційної технології в існуючі інформаційні системи ТОВ "ОПТІ КЛІМАТ", ТОВ Птахоцентр, ТОВ "Електронний світ". Отримані теоретичні та практичні результати використані у ХТТК НТУ "ХПІ" та впроваджено у навчальний процес на кафедрі програмної інженерії та інформаційних технологій управління НТУ "ХПІ".
Інформаційна технологія класифікації впорядкованих масивів даних із фрактальними властивостями методами машинного навчання
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Булах, Віталій Анатолійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – "Інформаційні технології". – Міністерство освіти і науки України національний технічний университет "Харківський політехнічний інститут", 2021. Дисертаційна робота присвячена вирішенню задачі класифікації фрактальних упорядкованих масивів даних (УМД) в різноманітних сферах людської діяльності, наприклад в медицині при діагностиці захворювань по енцефалограмам, кардіограмам; при виявленні кризових ситуацій по біржовим індексам; виявлення вторгнень в комп’ютерну мережу та інше. Метою дисертаційної роботи є підвищення точності класифікації упорядкованих масивів даних із фрактальними властивостями шляхом створення інформаційної технології класифікації методами машинного навчання. Об’єкт дослідження – процес класифікації об’єктів методами машинного навчання. Предмет дослідження – методи та моделі класифікації фрактальних упорядкованих масивів даних. Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач у роботі використовувався математичний апарат методів машинного навчання; методи математичної статистики – для статистичного аналізу упорядкованих масивів даних, аналізу точності класифікації методами машинного навчання; методи теорії хаоса та фрактального аналізу – для обчислення фрактальних та рекурентних характеристик. Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що вперше встановлено наступне: – розроблено інформаційну технологію класифікації фрактальних упорядкованих масивів даних, яка заснована на поєднанні методів дерев рішень та нейронних мереж, враховує самоподібні та мультифрактальні властивості упорядкованих даних, що дозволяє збільшити точність класифікації; – запропоновано метод оцінювання показника Херста за значеннями часового ряду, який засновано на застосуванні класифікаційних методів машинного навчання, що дозволяє суттєво зменшити довірчий інтервал оцінки; – застосовані рекурентні характеристики часових рядів, як ознаки для класифікації часових рядів на основі їхніх фрактальних властивостей методами машинного навчання, дозволили збільшити точність класифікації. Подальший розвиток отримали: – метод генерації фрактальних реалізацій на основі стохастичного мультиплікативного біноміального каскаду, який на відміну від існуючих використовує аналітичне визначення параметрів несиметричного бета-розподілу, що дозволяє генерувати упорядковані масиви даних із заданими мультифрактальними властивостями; – методи бінарної класифікації часових рядів з фрактальними властивостями, що засновані на використанні дерев прийняття рішень та нейронних мереж, які на відміну від існуючих використовують як ознаки фрактальні та рекурентні характеристики, що дозволяє збільшити точність класифікації. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що в результаті виконаного дисертаційного дослідження створено комплекс методів, алгоритмів і програм, які дозволяють вирішити завдання класифікації фрактальних упорядкованих масивів даних. Усі теоретичні розробки дисертації доведені автором до конкретних методів і покладені в основу функціонування інформаційної технології класифікації впорядкованих масивів даних із фрактальними властивостями методами машинного навчання. Запропонований метод оцінювання показника Херста, який програмно реалізований, дозволяє покращити точність його оцінювання за упорядкованими даними, а саме: зменшує довірчий інтервал оцінки в декілька разів. Проведений у роботі аналіз існуючих методів класифікації упорядкованих масивів даних показав: незважаючи на те, що застосування машинного навчання в задачах аналізу фрактальних даних постійно зростає, на сьогоднішній, день не розроблено інформаційної технології, яка призначена для задач класифікації фрактальних масивів даних, зокрема часових рядів. У роботі виконано огляд існуючих методів генерування фрактальних та мультифрактальних упорядкованих масивів даних. Доведена необхідність удосконалення таких методів, та запропоновано підхід до генерації стохастичного мультиплікативного біноміального каскаду на основі вирішення задачі нелінійної оптимізації. Розв’язання цієї задачі дозволяє використовувати несиметричний бета-розподіл для генерації стохастичного мультиплікативного біноміального каскаду, що дозволило охопити широкий спектр мультифрактальних властивостей. Використання удосконаленого методу генерації стохастичного мультиплікативного біноміального каскаду дає змогу генерувати більш складні у фрактальному сенсі реалізації мультифрактального броунівського руху. Проведено чисельні експерименти класифікації різних типів упорядкованих масивів даних, які були розбиті на класи за їхніми фрактальними властивостями. Були застосовані наступні методи класифікації: дерева прийняття рішень, bagging, випадковий ліс, багатошаровий персептрон, мережі довгої короткострокової пам’яті. Дослідження показали, що діапазон мультифрактальних і самоподібних властивостей відіграє важливу роль для вибору класифікатора, і відповідно на точність класифікації. Було доведено що використання статистичних та фрактальних характеристик мультифрактальних упорядкованих масивів даних дозволяє покращиті точність класифікації УМД порівняно з використанням значень УМД як ознак при класифікації. Розглянуто рекурентні діаграми та запропоновано використання їх характеристик в якості ознак при навчанні моделей класифікації. Дослідження показали що характеристики рекурентних діаграм дають суттєвий внесок в точність класифікації, та дозволяють класифікувати УМД з монофрактальними властивостями. Розроблена інформаційна технологія класифікації УМД, котра дозволяє підібрати оптимальний метод машинного навчання для класифікації досліджуваного упорядкованого масиву даних. Запропоновано використання розробленої інформаційної технології для визначення показника Херста УМД. Експериментально доведено ефективність використання методів машинного навчання для визначення показника Херста та його довірчого інтервалу, та дозволило скоротити довірчий інтервал показника Херста для фрактальних та мультифрактальних УМД більше ніж у 2 рази. Приведено результати застосування запропонованої інформаційної технології для виявлення DDoS-атак в комп’ютерній мережі. ІТ збільшує кількість виявлених атак, що дозволяє використовувати запропоновану ІТ як додатковий фільтр при виявленні DDoS-атак. Запропоновані у роботі моделі, методи та інформаційна технологія класифікації фрактальних даних були впроваджені у діяльність підприємств різних галузей економіки: – для підприємства ПрАт «Фарлеп-Інвест» (м. Харків) впроваджено розроблену інформаційну технологію для зменшення негативного впливу кібер-атак на інформаційні системи підприємства; – для підприємства КБ «ПриватБанк» (м. Харків) впроваджено розроблену інформаційну технологію для виявлення вторгнень в інформаційні системи підприємства. Результати дисертаційного дослідження впроваджені у навчальному процесі Харківському національному університеті радіоелектроніки на кафедрі інфокомунікаційної інженерії при викладанні навчальної дисципліни "Artificial Intelligence (Штучний інтелект)".
Методологічні основи та інформаційні технології забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем з багатоцільовим обслуговуванням
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Поночовний, Юрій Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2021 р. Об’єкт дослідження – гарантоздатні інформаційно-керуючі системи, процеси забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем, що функціонують в умовах змін вимог, параметрів фізичного та інформаційного середовища, прояву неспецифікованих дефектів й атак на вразливості. Предмет дослідження – методологічні основи, інформаційна технологія оцінювання та забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем при багатоцільовому обслуговуванні. Докторська дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, що містить розв’язання важливої науково-прикладної проблеми розроблення методологічних основ та інформаційних технологій забезпечення гарантоздатності та підвищення точності її оцінювання для обслуговуваних або частково обслуговуваних інформаційно-керуючих систем в умовах їх еволюції внаслідок зміни вимог і параметрів фізичного та інформаційного середовища, виникнення неспецифікованих відмов через програмно-апаратні дефекти й атаки на вразливості. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, особистий внесок здобувача в розробку теми дисертаційної роботи. Наведено дані щодо впровадження результатів дисертаційних досліджень, їх апробацію та публікації. Перший розділ містить аналіз концептуальних підходів до визначення поняття гарантоздатності та змісту її складових підвластивостей. Визначено, що і тлумачення терміну, і набір первинних властивостей залежать від області застосування інформаційно-керуючих систем, режимів їх експлуатації та видів обслуговування. Запропоновано визначити гарантоздатність як здатність системи виконувати задані функції (надавати потрібні послуги), зберігаючи у часі рівень її визначених показників в заданих межах і умовах експлуатації, а також при зміні вимог, параметрів середовища та виникнення неспецифікованих відмов. Проаналізовано основні концепції забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем різних галузей застосування (космічних апаратів, вебсервісів, розумних будинків, систем аварійного захисту АЕС). Визначено компоненти архітектури інформаційно-керуючих систем, режими роботи, види відмов (у тому числі і неспецифікованих, зумовлених атаками на вразливості) та процедури багатоцільового обслуговування, які направлені на завчасну (попереджувальну) протидію причинам відмов та усунення їх наслідків. Другий розділ присвячений розробленню методологічних основ забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем з багатоцільовим обслуговуванням. Запропоновано концепцію забезпечення гарантоздатності обслуговуваних інформаційно-керуючих систем, яка базується на розвитку парадигми Дж. Фон-Неймана – побудови гарантоздатних систем з недостатньо надійних і безпечних компонентів в умовах їх еволюції при багатоцільовому обслуговуванні, і принципи: врахування зміни вимог, процесів оновлення та параметрів фізичного та інформаційного середовища протягом життєвого циклу; адаптації до різних видів відмов, включаючи комбіновані відмови внаслідок фізичних і проєктних дефектів, дефектів старіння, атак на вразливості програмно-апаратних засобів, а також внаслідок впливу змін; багатоцільового обслуговування з метою комплексного забезпечення надійності і безпечності; що надало змогу обґрунтувати структуру і взаємозв’язки моделей та методів оцінювання і вибору стратегій та параметрів їх обслуговування, а також методів підвищення показників гарантоздатності систем в цілому. Розроблено стратегії багатоцільового обслуговування інформаційно- керуючих систем, які, на відміну від відомих, базуються на теоретико-множинному описі варіантів обслуговування з урахуванням типів, процесів, властивостей та параметрів для розрахунку показників гарантоздатності і визначають взаємозв’язки між ними, що дозволяє зменшити модельну невизначеність та обґрунтувати вибір засобів для забезпечення гарантоздатності на різних етапах життєвого циклу. У третьому розділі шляхом розширення простору станів концептуальної моделі гарантоздатних інформаційно-керуючих систем проаналізовані варіанти сценаріїв проведення процедур багатоцільового обслуговування. Одержано системну модель процедур багатоцільового обслуговування, яка, на відміну від відомих, описує множину станів і взаємозв’язки між процесами тестування, онлайн-верифікації та оновлення в рамках базових фрагментів та зв’язки між ними, формує множину багатофрагментних моделей інформаційно-керуючих систем з оновлюваним програмним забезпеченням, яке змінює функції системи відповідно до нових вимог, що дозволяє уніфікувати графічне представлення процедур обслуговування та підвищити гарантоздатність систем на етапі функціонування та супроводу. Удосконалено метод визначення параметрів гарантоздатних інформаційно-керуючих систем, який базується на статистичній обробці даних про зміни, події та відмови і містить процедури об’єднання даних різних репозиторіїв та пошуку оптимального закону розподілу, що підвищує комплексність та точність оцінювання показників гарантоздатності. Четвертий розділ присвячений моделюванню інформаційно-керуючих систем з процедурами патчеризації, онлайн-верифікації та профілактичного тестування. Для моделювання процесів встановлення патчів розроблено багатофрагментні моделі корпоративного вебсервісу та системи автоматизації будинку. Побудовано та досліджено типові багатофрагментні моделі оцінювання гарантоздатності, які описують проведення процедур онлайн-верифікації для інформаційно-керуючих систем космічних апаратів. Як приклад інформаційно-керуючої системи, в якій профілактичне тестування направлене на виявлення та усунення прихованих відмов, розглянуто систему аварійного захисту реактора. Удосконалено багатофрагментні моделі оцінювання готовності інформаційно-керуючих систем за умов виникнення неспецифікованих відмов, атак на вразливості та зміни параметрів середовища шляхом врахування процедур патчеризації, онлайн-верифікації та профілактичного тестування, а також уніфікації формування множин однотипних станів і переходів між ними, що дозволяє описати поведінку систем у вигляді регулярних марковських графів та підвищити точність оцінювання показників готовності й гарантоздатності. У п’ятому розділі розроблено моделі гарантоздатних інформаційно- керуючих систем, у яких відсутні обмеження на використання детермінованих подій, а також потоків подій з довільними законами розподілу, що описують зміни вимог, параметрів середовища чи прояв неспецифікованих відмов. Вперше розроблено мультифазну модель оцінювання гарантоздатності інформаційно-керуючої системи, яка, на відміну від відомих, враховує різні стратегії обслуговування з детермінованими періодами і випадковою тривалістю обслуговування, відновлення при відмовах і атаках на систему та її програмно-апаратні компоненти, що дозволяє усереднити показники неготовності та функційної безпечності з заданою похибкою відносно рівня специфікованих вимог. Удосконалено імітаційні моделі оцінювання гарантоздатності інформаційно-керуючих систем шляхом комплексування з аналітичними моделями і використання запропонованих процедур статистичного оцінювання розподілу результуючих показників для визначення кількості розіграшів, що дозволяє зменшити відхилення (підвищити збіжність) показників гарантоздатності та перевірити адекватність аналітичних моделей. У шостому розділі представлено удосконалений метод вибору параметрів процедур обслуговування для забезпечення гарантоздатності інформаційно-керуючих систем, який на відміну від відомих, враховує різні варіанти проведення процедур багатоцільового обслуговування з усуненням дефектів і вразливостей та дозволяє визначити раціональні моменти проведення роздільного або змішаного обслуговування задля підвищення надійності та безпечності і забезпечити необхідний рівень гарантоздатності. Розроблено інформаційні технології оцінювання показників гарантоздатності критичних інформаційно-керуючих систем при багатоцільовому обслуговуванні та вибору параметрів стратегії багатоцільового обслуговування. Описано інструментальні засоби процесів підтримки інформаційних технологій, розроблені у ході дисертаційних досліджень. Виконано узагальнений аналіз результатів практичного впровадження розроблених методології, моделей і методів, а також отриманих на їх основі інформаційних технологій та інструментальних засобів. Отримані результати апробовано та впроваджено в організаціях, які займаються проєктуванням та супроводом гарантоздатних інформаційно-керуючих систем, зокрема, ТОВ "Науково-виробниче підприємство "Радікс"" ТОВ "Поларіс-2006", НВП "Радій" і НТ СКБ "Полісвіт" Державного НВП "Об'єднання Комунар"; а також у навчальний процес Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" та інших закладів вищої освіти України.
Моделі, методи та інформаційна технологія синтезу організаційної структури системи управління логістикою дистрибуції
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Годлевський, Ігор Михайлович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології" (122–Комп'ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Об'єкт дослідження – процес синтезу організаційної структури системи управління логістикою дистрибуції. Предмет дослідження – моделі, методи та інформаційна технологія синтезу організаційної структури системи управління логістикою дистрибуції. Дисертаційне дослідження присвячене вирішенню важливої науково-практичної задачі підвищення ефективності функціонування організаційної структури системи управління (ОССУ) логістикою дистрибуції шляхом пошуку конструктивного рішення багатокритеріальної задачі оптимізації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано основну мету та задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, охарактеризовано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, показано особистий внесок здобувача, наведено інформацію про апробацію результатів дисертації, їх впровадження та висвітлення у публікаціях. У першому розділі розглядається процес синтезу ОССУ логістикою дистрибуції як об’єкту дослідження. Підкреслено, що на сучасному етапі розвитку світової економіки все більше приділяється уваги великомасштабним системам зі складною структурою. До особливого класу таких систем відносяться транснаціональні, національні та регіональні логістичні системи, які є розподіленими та ієрархічними. Відзначено, що з погляду управління організаційний аспект логістики є найбільш важливим і вагомим. Розглянуто основні типи організаційних структур: лінійно-функціональні, дивізіональні, матричні та інші. Підкреслено, що наукових досліджень в області логістики, які присвячені формуванню організаційних структур для управління добровільними об’єднаннями, вкрай недостатньо. Розглянуто проблеми, які виникають при формуванні організаційної структури системи управління територіально розподіленою складною системою. Аналіз наукової літератури показав, що на теперішній час в теорії управління не запропоновано єдиного підходу до синтезу найкращої ОССУ, зокрема логістичними системами. Розглянуто існуючі методи та моделі формування ОССУ складними системами. Підкреслено, що для вирішення цієї проблеми використовується весь апарат теорії дослідження операцій: транспортні задачі; задачі управління запасами; задачі структурно-топологічного синтезу і т. ін. Велика увага приділяється різним методам імітаційного моделювання: системна динаміка; дискретно-подійне моделювання; агентне моделювання. Одним з найбільш важливих напрямків досліджень, які використовуються для синтезу ОССУ складними системами є: методологія системної оптимізації; теорія активних систем; оптимізаційно-імітаційний підхід; траєкторний підхід. Усі ці напрямки досліджень використовуються в теорії прийняття рішень. Виявлені проблеми та аналіз наукових досліджень були базою для постановки задачі дисертаційної роботи, на основі якої визначені основні задачі, що необхідно вирішити. У другому розділі представлено метод багатокритеріального синтезу конфігурації логістичного каналу (ЛК) дистрибуції, який базується на трьох групах критеріїв. Перша група пов’язана з фінансовими показниками побудови та функціонування логістичного каналу. Друга група критеріїв пов’язана з рівнем якості споживчого сервісу. Варіанти конфігурації логістичного каналу дистрибуції, сформовані на основі перших двох груп критеріїв, аналізуються на предмет стійкості до надзвичайних ситуацій. З цією метою формується матриця варіантів збитку від надзвичайних ситуацій, яка є основою для вибору критеріїв третьої групи метода багатокритеріального синтезу. Далі розглянута проблема формування варіантів конфігурації ЛК дистрибуції на основі першої групи критеріїв. У якості прикладу розглянуті фінансові витрати на функціонування логістичного каналу, які пов’язані з вирішенням двох задач: транспортування готової продукції; управління запасами готової продукції на складах її консолідації та кастомізації. Транспортна задача з двома проміжними вузлами декомпозується на дві. Для першої та другої задачі сформовані моделі, які дозволяють визначити: маршрути перевезення продукції; типи транспортних засобів; місця розташування проміжних складів. Для визначення витрат на зберігання продукції розглянуто питання їх залежності від рівня задоволення потреб у запасі готової продукції (ГП) окремого складу (рівня сервісу). Варіанти конфігурації логістичного каналу дистрибуції формуються на основі варіювання наступних параметрів: кількості складів регіонального і національного рівня, місць їх розташування, рівня страхових запасів, довжини циклів замовлення ГП. Для оцінки інтегрального сервісу варіантів конфігурації логістичного каналу дистрибуції використано мультиагентне моделювання. Представлена структурна схема мультиагентної системи, загальна структура агента, який базується на меті, структури окремих агентів: "склад", "доставка", "попит". У третьому розділі, зважаючи на стратегічний характер задачі планування, розподіл у просторі та часі логістичних операцій, вибір варіантів ведення бізнесу розглянуто для форми добровільного об’єднання компаній, яка характерна для союзів з рисами контрактних систем. На основі конфігурації логістичного каналу дистрибуції сформовано п’ять варіантів ведення бізнесу. Для визначення конкретного варіанту використано метод аналізу ієрархій на основі SWOT-аналізу. Далі розглянуто синтез варіантів організаційної структури логістичної системи дистрибуції та вибір виконавців бізнес-процесів. Обраний варіант структури логістичного каналу і варіант ведення бізнесу є базою для експертів союзу ОЕМ (Original Equipment Manufacturer) при формуванні варіанта організаційної структури управління. У четвертому розділі розглянуто структуру трирівневої організаційної системи управління логістикою дистрибуції на прикладі товарів масового використання. На кожному рівні ієрархії введено булеві змінні, які визначають множину варіантів використання фінансових ресурсів у t -му підперіоді планування для корекції ключових показників ефективності структурних підрозділів добровільного об’єднання компаній, яке має риси союзу з елементами контрактної системи. Основними структурними одиницями на першому рівні ієрархії є 3PL провайдери та функціональні підрозділи, які координуються 4PL провайдерами та LLP провайдерами і союзом ОЕМ відповідно. На другому рівні ієрархії знаходяться 4PL провайдери і LLP провайдери. На третьому рівні – союз ОЕМ. Взаємодія між структурними підрозділами добровільного об’єднання, які знаходяться на одному і різних рівнях ієрархії реалізується за рахунок розподілу фінансових ресурсів з погляду досяжності конструктивного рішення. Далі на основі аналізу трирівневої організаційної структури системи управління логістикою дистрибуції синтезовано дворівневі та локальні моделі окремих структурних підрозділів добровільного об’єднання компаній у союз. Всі дворівневі моделі є задачами багатокритеріальної оптимізації, на основі яких знаходиться конструктивне рішення всієї ієрархічної системи. Підкреслено, що труднощі вирішення задачі багатокритеріальної оптимізації відносно розподіленої ієрархічної системи носять не обчислювальний, а концептуальний характер. Мова йде про те, що необхідно розуміти під оптимальним рішення, а не як його знайти. Критерії локальних моделей були синтезовані на основі квадратів відхилення поточних значень КРІ від цільових. Критерії дворівневих моделей задач міжфункціональної координації базуються на схемі компромісу, для якого виконується згортка критеріїв локальних моделей окремих структурних підрозділів ієрархічної системи з урахуванням їхніх вагових коефіцієнтів. Схемою компромісу для задач міжорганізаційної координації є однакове мінімальне відхилення від оптимального значення всіх локальних критеріїв з урахуванням їхніх вагових коефіцієнтів. У роботі конструктивне рішення розглядається як досяжність деякого консенсусу (порозуміння) між союзом ОЕМ, LLP провайдерами, 4PL системними інтеграторами та 3PL провайдерами за рахунок оптимального розподілу фінансових ресурсів, якими вони володіють з метою досягнення спільної мети. Поняття конструктивного рішення заздалегідь обговорюється та затверджується всіма учасниками розподіленої системи управління. П’ятий розділ присвячено розробці інформаційної технології системи підтримки прийняття рішень (СППР) , яка обіймає чотири програмні компоненти. Послідовність окремих бізнес-процесів у загальному виді представлено з використанням стандарту IDEFO. Перший програмний модуль вирішує задачу формування варіантів ЛК дистрибуції. Другий – моделювання рівня сервісу і визначення конфігурації стійкої до надзвичайних ситуацій. Третій – формування множини варіантів ОССУ і четвертий – синтез раціонального варіанта ОССУ ЛК дистрибуції на основі визначення конструктивного рішення. Далі розглядаються окремі програмні модулі, для кожного з яких представлені функціональні та нефункціональні вимоги, діаграми варіантів використання, діаграми розміщення програмних компонент. В якості прикладів представлено декілька діаграм класів компонент. Обґрунтовано вибір інструментальних засобів. Перевірку працездатності розробленої інформаційної технології СППР проведено на прикладі постачання продукції масового використання (чаї, сухі суміші, соуси) на територію України зі складів виробників продукції, які знаходяться у Будапешті (Угорщина) і Петркув-Трибунальський (Польща). Споживачами продукції є 140 супермаркетів та інших торгівельних підприємств України. У роботі розглядається ешелонована поставка продукції. На основі двох критеріїв: логістичні витрати – рівень сервісу сформовано логістичний канал стійкий до надзвичайних ситуацій. На основі визначення варіантів ведення бізнесу і конкретних виконавців бізнес-процесів експертами сформовано множину варіантів ОССУ. Розглянуто тестовий приклад визначення конструктивного рішення для союзу компаній, які обслуговують логістичний канал. Результати дисертаційного дослідження впроваджені в: фірмі-розробнику програмного забезпечення "Telesens" (м. Харків); логістичній компанії «Кюне-Нагель» (м. Київ); навчальному процесі кафедр системного аналізу та інформаційно-аналітичних технологій і програмної інженерії та інформаційних технологій управління НТУ "ХПІ".
Моделі, методи та інформаційна технологія функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Зимовець, Вікторія Ігорівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Об’єктом дослідження є слабоформалізований процес машинного навчання системи функціонального діагностування за умови неповної визначеності даних, обумовленої довільними початковими умовами технологічного циклу і перетином в просторі ознак класів розпізнавання, які характеризують технічний стан вузлів і пристроїв багатоканатної шахтної підйомної машини. Предметом досліджень є моделі і методи інформаційної технології оцінювання функціональної ефективності та оптимізації параметрів здатної навчатися системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини. Дисертаційна робота присвячена підвищенню функціональної ефективності системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини шляхом створення інформаційної технології машинного навчання. У роботі поставлене та вирішене актуальне науково-прикладне завдання розроблення інформаційної інтелектуальної технології інформаційного синтезу здатної навчатися системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини за умови неповної визначеності даних в рамках інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології аналізу даних. Обрані методи дослідження базуються на принципах і методах інтелектуального інформаційного аналізу даних та інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології машинного навчання для побудови високодостовірних і оперативних вирішальних правил; методах теорії ймовірностей і математичної статистики для оцінки випадкових величин і перевірки статистичних гіпотез; методах та характеристиках теорії інформації для оцінки функціональної ефективності машинного навчання системи функціонального діагностування; об’єктно-орієнтованій методології проектування складних систем для розробки інформаційного та програмного забезпечення системи функціонального діагностування, що навчається. Обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано мету та задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про практичне використання, апробацію результатів та їх висвітлення у публікаціях. Показано, що основним шляхом підвищення надійності і безпеки роботи багатоканатної шахтної підйомної машини, яка віднесена до об’єктів критичного призначення, є наявність системи функціонального діагностування у складі автоматизованої системи керування, що дозволяє оцінювати поточний технічний стан вузлів і пристроїв машини, виявляти на ранній стадії дефекти та прогнозувати їх розвиток. За результатами аналізу сучасного стану та тенденцій розвитку систем функціонального діагностування складних електромеханічних машин і пристроїв показано необхідність розробки моделей і методів інформаційних технологій функціонального діагностування на основі машинного навчання і теорії розпізнавання образів. За результатами критичного аналізу відомих методів інтелектуального аналізу даних, включаючи нейроподібні структури, вказано, що причиною їх невисокої функціональної ефективності є невирішені питання науково-методологічного характеру, обумовлені такими основними причинами експлуатації СФД в реальних умовах: – довільні початкові умови технологічного циклу; – суттєвий перетин класів розпізнавання, які характеризують можливі технічні стани вузлів і пристроїв машини, в просторі діагностичних ознак; – великий обсяг діагностичних даних і велика потужність алфавіту класів розпізнавання і вплив неконтрольованих збурюючих факторів. При цьому показано перспективність застосування для інформаційного синтезу систем функціонального діагностування ідей і методів інформаційно-екстремальної інтелектуальної технології аналізу даних, яка ґрунтується на максимізації інформаційної спроможності системи в процесі її машинного навчання. Вперше розроблено категорійні моделі і на їх основі методи інформаційно-екстремального машинного навчання системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини за ієрархічною структурою даних, яка функціонує в режимах кластер-аналізу, що дозволяє автоматично формувати вхідну класифіковану нечітку навчальну матрицю, і факторного кластер-аналізу, що дозволяє автоматично перенавчати систему функціонального діагностування при розширенні алфавіту класів розпізнавання. Вперше розроблено метод оцінювання функціональної ефективності інформаційно-екстремального машинного навчання системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини з ієрархічною структурою даних на основі запропонованої модифікації інформаційного критерію Кульбака оптимізації параметрів машинного навчання. Крім того, на базі запропонованого інформаційного критерію оптимізації параметрів машинного навчання розроблено метод оптимізації заданої ієрархічної структури даних, що дозволяє підвищити достовірність вирішальних правил Удосконалено модель і метод інформаційно-екстремального машинного навчання з оптимізацією багатоінтервальної системи контрольних допусків на значення діагностичних ознак, які на відміну від двобічних симетричних допусків враховують багатомодальність щільності розподілу ймовірності вхідних даних. При цьому розв’язується практична задача для функціонального діагностування, яка полягає в розширенні простору діагностичних ознак через відносно малу середню міжцентрову відстань класів розпізнавання, які характеризують можливі технічні стани вузлів і пристроїв шахтної підйомної машини. Розроблено засоби технології інформаційного синтезу здатної навчатися системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини за умови неповної визначеності даних та нечіткої компактності векторів діагностичних ознак класів розпізнавання, що дозволило за результатами ієрархічного машинного навчання побудувати безпомилкові за навчальною матрицею вирішальні правила, які дозволяють в робочому режимі приймати високо достовірні діагностичні рішення в реальному темпі часу. Усі теоретичні розробки дисертації доведено до конкретних інженерних методик та алгоритмів з застосуванням запропонованої інформаційної технології створення та використання здатної навчатися системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини. На основі запропонованих та розроблених моделей, методів та алгоритмів створено комплекс інструментальних засобів для інформаційного синтезу системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини, який включає модулі формування вхідного математичного опису системи, бази даних і знань, алгоритми інформаційно-екстремального машинного навчання і побудовані за результатам машинного навчання вирішальні правила, які дозволяють при функціонуванні системи в робочому режимі приймати високодостовірні оперативні діагностичні рішення. Основні наукові результати впроваджено у вигляді інформаційної технології, яка включає категорійні моделі, методи, критерії оцінки функціональної ефективності, алгоритми оптимізації і програмне забезпечення при модернізації системи функціонального діагностування багатоканатної шахтної підйомної машини на підприємстві ТОВ «ULYS Systems» (м.Київ) (акт впровадження від 15.01.2020 р.)) і в навчальний процес Сумського державного університету (акт впровадження від 18.02.2020 р.).
Методи, моделі та інформаційна технологія оптимізації управління складними динамічними системами (на прикладі енергоблоку АЕС)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Нікуліна, Олена Миколаївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2019 р. Об’єкт дослідження – процеси управління складними динамічними системами. Предмет дослідження – методи, моделі та інформаційна технологія оптимізації управління складними динамічними системами. Докторська дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, що містить розв’язання важливої науково-прикладної проблеми розробки методів, моделей та інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами, які характеризуються високим порядком моделей і великою кількістю параметрів та нелінійностей, на основі об’єднання програмних блоків моделей систем і методів оптимізації, критеріїв систем, подання інформації про динамічні процеси і процеси оптимізації, модулів методів інтегрування та структур даних на прикладі оптимізації систем управління енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, особистий внесок здобувача в розробку теми дисертаційної роботи. Наведено дані щодо впровадження результатів дисертаційних досліджень, їх апробацію та публікації. Перший розділ містить аналіз проблем інформаційних технологій управління складними динамічними системами, обґрунтування напрямку досліджень. Проведено аналіз сучасних інформаційних технологій управління та оптимізації з метою їх використання для оптимізації процесів управління складними динамічними системами. Як приклад складної динамічної системи розглянуто енергоблок АЕС з ядерним реактором ВВЕР-1000. Проаналізовані методи моделювання процесів в складних динамічних системах та аналізу інформаційних управляючих систем, показники якості інформаційно-управляючих систем і можливості їх застосування до процесів управління складними динамічними системами, існуючі підходи та методи синтезу інформаційно-управляючих систем, розглянуті обчислювальні методи оптимізації та можливості їх використання для оптимізації показників якості інформаційно-управляючих систем. Другий розділ присвячений розробці елементів інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами. Розроблено наукові та методологічні основи створення та застосування інформаційної технології для управління складними динамічними системами, яка включає шість основних функціональних елементів – блок моделей систем, модуль методів інтегрування, блок обчислення критеріїв якості систем, блок методів оптимізації, блок представлення інформації та модуль структур даних з формуванням структур даних задач та процесів оптимізації та функціональну модель процесу оптимізації управління складними динамічними системами, що дозволяє записувати структури даних в файл з можливістю продовження процесу оптимізації складної динамічної системи та представлення його результатів в текстовій та графічній формах. У третьому розділі узагальнено принципи моделювання динамічних систем та розроблені конкретні моделі динамічних систем для інформаційної технології оптимізації управління на прикладі енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000 серії В-320. Запропоновані загальні моделі динамічних систем з відносними змінними стану, на основі яких побудовані нелінійні математичні моделі для об’єктів управління енергоблоку АЕС як складних динамічних систем. На підставі нейтронної кінетики реактора, поступового тепловиділення, теплових процесів в паливі, оболонках і теплоносії, зміні концентрацій ксенону і бору розроблені зосереджена та вертикально розподілена моделі ядерного реактора ВВЕР-1000 серії В-320. За рівняннями теплопередачі, матеріального і теплового балансу пароутворення, циркуляції, головного парового колектору, приводу клапана парової турбіни і виконавчого механізму регулюючого живильного клапана побудована модель парогенератора ПГВ-1000. За рівняннями тиску в постійних об’ємах парової турбіни, які включають витрату пари, рівняння частоти обертання ротора з використанням змінної потужності турбіни побудована модель парової турбіни К-1000-60/1500-2. Четвертий розділ присвячений узагальненню методів аналізу складних динамічних систем та аналізу процесів в реакторі ВВЕР-1000 серії В-320, парогенераторі ПГВ-1000, паровій турбіні К-1000-60/1500-2 на основі нелінійних математичних моделей цих об’єктів управління. Удосконалено методи аналізу математичних моделей динамічних систем з використанням матричних методів інтегрування систем диференціальних рівнянь – методу матричної експоненти та її інтегралу для інтегрування лінійних систем, системні методи першого, другого і третього ступенів для інтегрування нелінійних систем, що забезпечує підвищення точності та надійності побудови перехідних процесів в порівнянні з іншими методами. Виконано аналіз перехідних процесів в нелінійних зосередженої та вертикально розподіленої моделях реактора ВВЕР-1000 серії В-320, моделі парогенератора ПГВ-1000 та парової турбіни К-1000-60/1500-2. Для вертикально розподіленої моделі реактора обчислено аксіальний офсет. У п’ятому розділі розроблено моделі інформаційних управляючих систем для складних динамічних об’єктів на прикладі інформаційних управляючих систем енергоблоку з реактором ВВЕР-1000. Узагальнені моделі інформаційно-управляючих систем для ідентифікації параметрів інформаційних управляючих систем, а також для оптимізації параметрів регуляторів. Побудовані моделі інформаційних управляючих систем енергоблоку АЕС – нейтронної потужності ядерного реактора, рівня води в парогенераторі, частоти обертання ротора парової турбіни, усього енергоблоку для підтримки нейронної потужності реактора та підтримки тиску в головному паровому колекторі у вигляді систем диференціальних рівнянь, що включають вектори змінних стану, змінних та постійних параметрів, зовнішніх дій, що включені до блоку моделей систем інформаційної технології. Шостий розділ присвячений узагальненню моделей інформаційно-управляючих систем для ідентифікації її параметрів та використанню інформаційної технології для ідентифікації параметрів динамічних систем на прикладі інформаційно-управляючої системи парогенератора ПГВ-1000 та інформаційно-управляючих систем інших елементів другого контуру енергоблоку АЕС. Розроблені критерії та методи ідентифікації динамічних систем, сформована векторна цільова функція ідентифікації, розроблений метод її обчислення та для її оптимізації реалізовані методи безумовної оптимізації скалярних функцій з перезавантаженням операції порівняння. Побудовані загальні математичні моделі систем управління з ПІ регуляторами для ідентифікації параметрів об’єктів управління. Розв’язана задача ідентифікації параметрів моделі системи управління рівнем води в парогенераторі ПГВ-1000 за експериментальними даними. За результатами налагоджувальних випробувань систем управління дру- гого контуру енергоблоків АЕС з реакторами ВВЕР-1000 проведена ідентифікація параметрів для деаераторів, конденсаторів, головних парових колекторів, колекторів власних потреб, турбоживильних насосів, сепараторів пароперегрівачів, підігрівачів низького і високого тиску. Аналіз ступеня стійкості та меж області стійкості для цих систем управління обґрунтовує їх стійкість. Сьомий розділ присвячений узагальненню обчислення критеріїв якості інформаційно-управляючих систем – прямих показників якості і покращених інтегральних оцінок, формуванні на їх основі векторних цільових функцій та методів їх оптимізації, а також прикладам використання інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами. Розроблені методи обчислення прямих показників якості динамічних систем та покращених інтегральних квадратичних оцінок, задачі оптимізації параметрів динамічних систем зведені до оптимізації векторних цільових функцій,що враховують вимоги реалізації системи, її стійкості, покращення показників якості. Для оптимізації векторних цільових функцій наведені методи оптимізації з одновимірним пошуком. З використанням інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами на основі моделей інформаційних управляючих систем ядерного реактора ВВЕР-1000 серії В-320, парогенератора ПГВ-1000, парової турбіни К-1000-60/1500-2, систем другого контуру енергоблоку, всього енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000 в нормальних умовах експлуатації з частковим зниженням навантаження виконана оптимізація параметрів регуляторів за прямими показниками якості. Наведене техніко-економічне обґрунтування отриманих результатів використання інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами підтверджує, що вона має суттєві технічні переваги, а її використання дозволяє зменшити витрати часових, апаратних, програмних та людських ресурсів при розробці та вдосконаленні складних динамічних систем за рахунок підвищення рівня автоматизації цих процесів.
Інформаційна архітектура банку на основі хмарних технологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Баглай, Роман Олегович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (122 – комп’ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Об’єктом дослідження є процеси автоматизованого управління потоками даних інформаційної архітектури банку на основі хмарних технологій. Предметом дослідження є моделі, методи та інформаційні технології оптимізації обробки банківської інформації на основі хмарної інфраструктури. Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності обробки інформації регламенту операційного дня банку шляхом модернізації інформаційної архітектури банку на основі впровадження хмарних технологій. У дисертації проведено аналіз можливості впровадження хмарних технологій для забезпечення діяльності банківських установ та підтримки функціонування бізнес-процесів. Розглянуто проблеми та переваги хмарних технологій на різних рівнях архітектурного ландшафту банку з урахуванням специфіки нормативно-правового регулювання діяльності фінансової установи. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано мету та задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про практичне використання, апробацію результатів та їх висвітлення у публікаціях. У першому розділі проведено аналіз основних підходів до управління банківською інформацією та перспективних напрямів застосування хмарних технологій для банківських інформаційних систем. Зокрема, проведено декомпозицію об’єкта дослідження на складові – «інформаційна архітектура», «хмарні технології», «хмарні обчислення» «банківська інформаційна система (ІС)» з метою подальшого застосування методів аналізу та синтезу. Малодослідженими залишаються проблеми та переваги застосування хмарних технологій у банківських установах України. Банки, які не є професійними компаніями з інформаційних технологій, змушені інвестувати і підтримувати значну кількість ресурсів інфраструктури ІТ та персоналу для управління власними бізнес-процесами. У такій ситуації хмарні технології дозволяють скоротити витрати та підвищити ефективність використання банківських інформаційних систем. У другому розділі досліджено інформаційні технології мінімізації загроз безпеки хмарних технологій для автоматизованих банківських систем шляхом застосування механізмів єдиного входу з метою забезпечення сильної автентифікації користувачів. Досліджено механізми впровадження такої автентифікації та їх практичне застосування для забезпечення безпеки та підвищення ефективності бізнес-процесів банку. Вироблено пропозиції щодо критеріїв вибору постачальника інформаційної технології управління обліковими даними як сервісу, механізмів єдиного входу в систему та федеративних сценаріїв доступу для забезпечення сильної автентифікації користувачів банківських ІС. Автором удосконалено метод оцінки загроз інформаційної безпеки банку при впровадженні хмарних технологій, який має в основі якісний аналіз імовірності ризику та обсягу збитків на основі міжнародного стандарту класифікації кібернетичних атак MITRE, що дозволило оптимізувати механізми захисту інформаційної архітектури банку від потенційних кібератак. У третьому розділі розроблено ІТ-рішення для банківської системи на основі хмарних технологій, що дозволяє перенести великі обчислювальні навантаження в хмарне середовище, забезпечивши відповідність вимогам загального регламенту про захист даних (GDPR) та національних регуляторів. Анонімізація даних клієнта описується як рішення для уникнення ризиків, пов’язаних із конфіденційністю даних клієнтів, а також необхідністю їх згоди на розміщення персональних даних у хмарному середовищі. Удосконалено інформаційну технологію реплікації даних банківських ІС, що ґрунтується на механізмах деперсоніфікації клієнтських даних. Це дозволило покращити захист конфіденційності даних та виконати вимоги НБУ щодо локалізації банківських персоніфікованих клієнтських даних на серверах, які фізично розташовані на території України. Розроблена архітектура рішень ІТ поєднує обробку даних у режимі реального часу та пакетних завантажень даних. На відміну від традиційного способу використання даних вони не тільки мігрують в базу даних (БД), розгорнуту на хмарній інфраструктурі, а також реплікуються назад у наземну інфраструктуру. Вимоги безпеки, що регулюються стандартами конфіденційності, цілісності та доступності даних, повністю задовольняються відповідними хмарними технологіями. Автором побудовано математичну модель процесу закриття операційного дня банку і вирішено задачу оптимізації часу та вартості обробки інформації для банківських ІС, розгорнутих у хмарному середовищі, що дозволило визначити оптимальну конфігурацію хмарних сервісів в інформаційній архітектурі банку на базі сервісів AWS.