Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Системний аналіз, управління та інформаційні технології

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/67239

Офіційний сайт http://samit.khpi.edu.ua/

Рецензоване наукове видання відкритого доступу, яке публікує нові наукові результати в області системного аналізу та управління складними системами, отримані на основі сучасних прикладних математичних методів і прогресивних інформаційних технологій. Публікуються роботи, пов'язані зі штучним інтелектом, аналізом великих даних, сучасними методами високопродуктивних обчислень у розподілених системах підтримки прийняття рішень.

Рік заснування: 1961. Періодичність: 2 рази на рік. ISSN: 2079-0023 (Print), ISSN: 2410-2857 (Online)

Новини

«Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Серія: Системний аналіз, управління та інформаційні технології» внесено до категорії Б «Переліку наукових фахових видань України, в яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт на здобуття наукових ступенів доктора наук, кандидата наук та ступеня доктора філософії»

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 32

Моделювання та аналіз кодерів завадостійких каскадних кодів для динамічних систем
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Нікуліна, Олена Миколаївна; Северин, Валерій Петрович; Шаров, Владислав Олегович
Для різних каналів передачі інформації, що можуть використовуватись у локальних системах управління широкого спектру процесів, необхідні доступні, здатні до масштабування й не витратні методи передачі, що дозволяють передавати необхідну інформацію достовірно без помилок. Помилки, що трапляються у дискретних безперервних каналах зв’язку – це основна перепона для достовірної передачі даних. Основні причини виникнення помилок – загасання сигналу, шум та різні перешкоди. Як результат аналізу статистики помилок у дискретних каналах передачі даних, було зроблено висновок, що однократні та двократні помилки трапляються у абсолютній більшості випадків. Запропоновано боротись із помилками шляхом використання завадостійкого кодування. Серед завадостійких кодів виділені надлишкові блокові роздільні систематичні коди, до яких відноситься код Хеммінга. В основу моделі завадостійкого кодування запропоновано покласти використання систематичного коду Хеммінга з подальшим каскадним кодуванням шляхом додавання біту перевірки на парність. Використана модель надала можливість боротись з усіма найбільш ймовірними випадками виникнення помилок. Оскільки дана модель кодування повинна гнучко використовуватись в різних системах, необхідним критерієм моделі є її універсальність. Тому виконане тестування моделі на вибірці з кодовими комбінаціями різної кількості бітів. Метою даної статті є аналіз залежності часу виконання процедури кодування для кодерів різного рівня: окремого кодеру першого ступеню, а також кодеру першого ступеню з додаванням кодеру другого ступеню. Проведено експерименти з великою вибіркою, які були у подальшому проаналізовані та інтерпретовані. Оскільки модель у результаті експериментів виявила себе гнучкою, простою, стабільною та ефективною, а також процес боротьби із завадами шляхом використання каскадних кодів добре себе зарекомендував у світовій практиці, модель рекомендовано для використання у різних інформаційних управляючих системах. Наведена реалізація кодеру для завадостійкої передачі даних.
Моделювання поширення плоскої електромагнітної хвилі у неоднорідному непоглинаючому середовищі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мазманішвілі, Олександр Сергійович; Сидоренко, Ганна Юріївна
Розглянуто аналітичні рішення параболічного рівняння Ісімару для функції когерентності електромагнітного поля, що описують часові властивості імпульсу на виході неоднорідного недисипативного середовища. Отримано узагальнення підходу, використаного в моделі Ісімару для опису часової еволюції монохроматичного електромагнітного імпульсу, що огинає, в однорідних недисипативних середовищах, на випадок неоднорідних недисипативних середовищ. Тим самим було зроблено спробу врахувати вплив неоднорідності середовища на форму результуючого імпульсу. При вирішенні поставленої задачі подолано труднощі, пов'язані з обчисленням континуального інтеграла, що виникає, в просторі дифузійних траєкторій. Це дозволило отримати явний вираз для функції Гріна завдання та побудувати обчислювальний алгоритм, на базі якого проведено низку численних експериментів. Аналіз роботи проведено виходячи з апарату квадратичних інтегральних функціоналів, заснованих на рішеннях диференціальних стохастичних рівнянь. У роботі вивчені інваріантні часові властивості огинаючої монохроматичних електромагнітних імпульсів, що реєструються після проходження крізь плоский шар розсіюючого неоднорідного середовища, тобто. властивостей, які залишаються незмінними при варіації параметрів середовища, зокрема, розподілу концентрації центрів, що розсіюють. Проаналізовано динаміку формування часових шлейфів розсіяної хвилі, у яких хвостова частина розташована в периферійній часовій ділянці. При поширенні зі швидкістю перетворення фронту хвилі відбиває вид шарів області розсіювання та її поздовжню форму. Зазначається, розвитком запропонованого апроксимаційного підходу щодо процесів, що впливають на часове затягування електромагнітних імпульсів, може бути облік згасання випромінювання при його поширенні в неоднорідному поглинаючому середовищі.
Формування рекомендаційної системи для "розумного регіону" з метою обрання інформаційних технологій та їх реалізацій при створенні застосунків
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кунанець, Наталія Едуардівна; Федорка, Павло Павлович; Кут, Василь Іванович
Проведено аналіз можливості втілення найперспективніших методологій, що спрямовані на створення інфраструктури «розумного» регіону. Детальне опрацювання релевантних дослідженню наукових розвідок дозволяє виділити кращі напрацювання. Багато дослідників зосереджуються тільки на теоретичному аспекті питання. Автори статті проаналізували засади створення інформаційно-технологічної платформи, що покликана полегшити процес взаємодії мешканця регіону з оточуючою інфраструктурою. Формування «розумного регіону» покликане забезпечити активну комунікацію представників різних сфер агломерації, тобто органів місцевого управління та різних галузей функціонування регіону. Саме кооперація цих важливих ланок життєзабезпечення конгломерації населених пунктів, дозволяє розвивати стратегію націлену на покращення умов проживання та ефективного використання ресурсів. На сьогодні, вже є ряд успішних прикладів, щодо формування певного базису і закладки успішних підвалин для розвитку «розумних регіонів». Саме аналіз кращих методик з метою стає основою аплікації на реалізацію концепції «Розумний регіон Закарпаття» та розроблення власної новаторської інформаційно-технологічної платформи для впровадження технологій «розумного» середовища. Саме через розроблення якісної інформаційно-технологічної платформи здійснюється управління розумним регіоном, щоб покращити якість послуг, що пропонуються громадянам, і зробити усі процеси управління більш ефективними. Для віднайдення найкращіого шляху проєктування та забезпечення вимог громади розробляється рекомендаційна система обрання інформаційних технологій та їх реалізацій, і як результат вихідними даними, що маємо отримати збалансовану, оптимальну модель застосунку для інформаційно-технологічної платформи «Розумний регіон Закарпаття».
Дослідження методів безпечної маршрутизації у програмно-конфігурованих мережах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Левтеров, Андрій Іванович; Плєхова, Ганна Анатоліївна; Костікова, Марина Володимирівна; Бережна, Наталія Георгіївна; Окунь, Антон Олександрович
У сучасному світі безпека мережі є ключовим питанням інформаційної безпеки. Віртуальні мережі стали невід’ємною частиною сучасної ІТ-інфраструктури, що ставить перед нами виклики у сфері безпеки. Одним з рішень цієї проблеми є використання програмно-визначеної мережі (SDN), яка надає засоби контролю та керування мережевим трафіком. Однак, як і будь-яка технологія, SDN має свої вразливості, які необхідно враховувати під час її розгортання. Одним із інструментів, який допомагає врахувати вразливості мережевої інфраструктури, є стандарт Common Vulnerability Scoring System (CVSS). Це дозволяє кількісно визначити рівень уразливості інфраструктури, що забезпечує ефективний захист мережі. Аналіз стандарту CVSS є важливим етапом у розробці стратегії безпеки мережі. У цій статті аналізуються стандарти для побудови програмно-конфігурованих мереж. Зазначається, що SDN – це сучасний підхід до проектування, побудови та експлуатації інформаційних комунікаційних мереж. Використання SDN дає можливість безпосередньо програмувати та динамічно керувати мережею, а також абстрагувати функціональні можливості рівня інфраструктури. Однак зростання інтересу до SDN виявило недоліки їх застосування в боротьбі із загрозами кібербезпеці. Сама архітектура SDN, зовнішні шкідливі атаки, недостатній контроль доступу та засоби шифрування були визнані основними проблемами безпеки. Запропоновано використання інструментів безпечної маршрутизації на основі показників уразливості для підвищення рівня безпеки мережі площини даних SDN. Відповідно до проведеного аналізу вразливостей площини даних SDN та функціональності інструментів маршрутизації, автори рекомендують використовувати стандарт CVSS для кількісної оцінки рівня вразливості інфраструктури під час розробки та дослідження перспективних підходів до безпечної маршрутизації в площині даних програмно налаштованих мереж.
Adaptation of LambdaMART model to semi-supervised learning
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Yamkovyi, Klym Serhiyovych
The problem of information searching is very common in the age of the internet and Big Data. Usually, there are huge collections of documents and only multiple percent of them are relevant. In this setup brute-force methods are useless. Search engines help to solve this problem optimally. Most engines are based on learning to rank methods, i.e. first of all algorithm produce scores for documents based on they feature and after that sorts them according to the score in an appropriate order. There are a lot of algorithms in this area, but one of the most fastest and a robust algorithm for ranking is LambdaMART. This algorithm is based on boosting and developed only for supervised learning, where each document in the collection has a rank estimated by an expert. But usually, in this area, collections contain tons of documents and their annotation requires a lot of resources like time, money, experts, etc. In this case, semi-supervised learning is a powerful approach. Semi-supervised learning is an approach to machine learning that combines a small amount of labeled data with a large amount of unlabeled data during training. Unlabeled data, when used in combination with a small quantity of labeled data, can produce significant improvement in learning accuracy. This paper is dedicated to the adaptation of LambdaMART to semi-supervised learning. The author proposes to add different weights for labeled and unlabeled data during the training procedure to achieve higher robustness and accuracy. The proposed algorithm was implemented using Python programming language and LightGBM framework that already has supervised the implementation of LambdaMART. For testing purposes, multiple datasets were used. One synthetic 2D dataset for a visual explanation of results and two real-world datasets MSLR-WEB10K by Microsoft and Yahoo LTRC.
Using long short-term memory networks for natural language processing
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Onyshchenko, Kostiantyn; Daniiel, Yana
The problem of emotion classification is a complex and non-trivial task of language interpretation due to the natural language structure and its dynamic nature. The significance of the study is in covering the important issue of automatic processing of client feedbacks, collecting opinions and trendcatching. In this work, a number of existing solutions for emotion classification problem were considered, having their shortcomings and advantages illustrated. The evaluation of performance of the considered models was conducted on emotion classification on four emotion classes, namely Happy, Sad, Angry and Others. The model for emotion classification in three-sentence conversations was proposed in this work. The model is based on smileys and word embeddings with domain specificity in state of art conversations on the Internet. The importance of taking into account the information extracted from smileys as an additional data source of emotional coloring is investigated. The model performance is evaluated and compared with language processing model BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers). The proposed model achieved better performance at classifying emotions comparing to BERT (having F1 score as 78 versus 75). It should be noted, that further study should be performed to enhance the processing by the model of mixed reviews represented by emotion class Others. However, modern performance of models for language representation and understanding did not achieve the human performance. There is a variety of factors to consider when choosing the word embeddings and training methods to design the model architecture.
Дослідження та проєктування архітектури Marketing Cloud Salesforce CRM в залежності від маркетингової стратегії компанії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Москаленко, Валентина Володимирівна; Матвієнко, Андрій Олександрович; Фонта, Наталія Григорівна
Метою дослідження є підвищення рівня ефективного залучення нових клієнтів та утримання існуючої клієнтської бази компанії через реалізацію інноваційних маркетингових стратегій. Доведено доцільність використання концепції управління взаємовідносинами з клієнтами (Customer Relationship Management) та використання інформаційних систем класу CRM для досягнення мети. Досліджено CRM платформу Salesforce Marketing Cloud, яка відноситься до хмарних типів інформаційних систем. Наведено опис бізнес-логіки Salesforce Marketing Cloud, яка включає прийняття рішень на основі аналітичних даних, сегментацію клієнтів, автоматизацію індивідуального підходу до клієнтів з метою підвищення лояльності клієнтів і зростання доходу компанії. Salesforce Marketing Cloud надає можливість створювати персоналізовані маркетингові заходи та керувати ними, взаємодіяти з клієнтами за різними каналами, аналізувати наслідки маркетингових зусиль для постійного вдосконалення маркетингових стратегій компанії. Досліджено функціональність та особливості основних компонентів Salesforce Marketing Cloud. У Salesforce Marketing Cloud реалізовано такі основні функції: email-маркетинг, мобільний маркетинг, управління соціальними медіа-заходами та іншими видами маркетингу. Користувачі Salesforce Marketing Cloud можуть створювати персоналізовані маркетингові заходи та управляти ними, за кількома каналами взаємодіяти з клієнтами та аналізувати маркетингові зусилля для постійного вдосконалення маркетингових стратегій. Здійснено проєктування архітектури Salesforce Marketing Cloud для поведінкової сегментації клієнтів компанії. Розроблено Web-додаток для покращення роботи користувачів платформи з даними клієнтів, що зберігаються в Data Extensions. Для автоматизації сегментації клієнтів на основі їх поведінкових даних була використана Automation Studio, побудовані SQL запити, використані системні таблиці даних Data Views. Розроблена архітектура Marketing Cloud Salesforce CRM на основі поведінкової сегментації є важливим інструментом для реалізації маркетингової стратегії компанії, забезпечуючи успішне залучення та утримання клієнтів, а також для досягнення стратегічних цілей.
Ефективність модифікації алгоритму ущільнення даних без втрат
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Клятченко, Ярослав Михайлович; Голуб, Володимир Володимирович
Сучасний рівень розвитку інформаційних технологій обумовлює стрімке збільшення обсягів інформації, що зберігається, передається та оброблюється в комп'ютерних системах. Забезпечення повноцінного та ефективного використання цієї інформації вимагає застосування новітніх удосконалених алгоритмів для ущільнення та оптимізації її зберігання. Подальше зростання технічного рівня апаратних та програмних засобів тісно пов'язане з проблемами нестачі пам'яті для зберігання, що, також, актуалізує задачу ефективної компресії даних. Покращені алгоритми стиснення дозволяють ефективніше використовувати ресурси для зберігання та зменшують час пересилання даних через мережу. Щороку програмісти, вчені та науковці шукають способи удосконалення існуючих алгоритмів, а також винаходять нові, оскільки кожен алгоритм, навіть якщо він є простим, має свій потенціал удосконалення. Широке коло технологій, пов'язаних зі збором, обробкою, зберіганням і передачею інформації, значною мірою орієнтується на розвиток систем, в яких графічне подання інформації має перевагу над іншими типами представлення. Розвиток сучасних комп'ютерних систем і мереж вплинув на широке розповсюдження засобів, що оперують цифровими зображеннями. Зрозуміло, що зберігання і передача великої кількості зображень у первісному, необробленому вигляді є досить затратною по ресурсам задачею. В свою чергу сучасні мультимедійні системи набули значної популярності завдяки, насамперед, ефективним засобам компресії графічної інформації. Стиснення зображень є ключовим чинником для підвищення ефективності передачі даних та використання обчислювальних ресурсів. Робота присвячена дослідженню модифікації алгоритму стиснення даних The Quite OK Image Format, або QOI, що оптимізовано за швидкодією для стиснення графічної інформації. Тестування тих реалізацій алгоритму, які були запропоновані його автором, демонструє такі обнадійливі результати, що можуть зробити його конкурентоспроможним щодо вже відомого алгоритму PNG, забезпечуючи більшу швидкодію стиснення та націленість на роботу з архівами. В статті проведено порівняння результатів роботи двох запропонованих модифікацій алгоритму з оригінальною реалізацією та показано їхні переваги. Оцінено ефективність модифікацій та особливості їхнього застосування для різних випадків. Також проведено порівняння коефіцієнтів стиснення файлів, що були ущільнені оригінальним алгоритмом QOI з такими коефіцієнтами, які було отримано в результаті застосування модифікацій його початкової версії.
Дослідження демографічних ситуацій на базі лагових моделей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ахієзер, Олена Борисівна; Тоніца, Олег Володимирович; Геляровська, Оксана Анатоліївна; Сердюк, Ірина Василівна; Асландуков, Микола Олексійович
Пропонується дослідження та прогнозування часових рядів на основі моделей з лагами, а також розрахунок достовірного прогнозу на основі даних про народжуваність по Україні. Економічне моделювання – це один із важливих сучасних інструментів оцінки впливу технологій на економічний сектор з метою отримання оптимального рішення. Економічні оцінки можуть ґрунтуватися на кількох різних підходах до моделювання, кожен з яких має свої сильні та слабкі сторони. Актуальність використання економіко-математичних моделей з метою вивчення демографії пов'язана з необхідністю вивчення популяційних та міграційних процесів, а також для подальшого планування та здійснення економічного та соціального розвитку країни. У кожній сфері економіки зустрічаються явища, які цікаво та важливо вивчати в їх розвитку, оскільки вони еволюціонують у часі. Ціни, економічні умови, режим протікання промислового процесу, демографічні дані мають властивість змінюватися протягом часу. Сукупність вимірювань подібного роду показників в залежності від часу представляє собою часовий ряд. Цілі вивчення часових рядів можуть бути різними. Можливо, наприклад, намагатися передбачити майбутнє на основі знань минулого, керувати процесом, який породжує ряд, намагатися з'ясувати механізм, який лежить в основі процесу, очистити ряд від компонентів, які затемнюють його динаміку, або просто стисло зробити опис характерних особливостей ряду. При вивченні взаємозв’язків між показниками або при аналізі їх розвитку в часі в якості пояснюючих змінних використовують не тільки поточне значення змінних, але й деякі попередні по часу значення, а також сам час. Моделі даного типу називаються динамічними. В економічному аналізі динамічні моделі використовуються достатньо широко. Це цілком природно, адже в багатьох випадках вплив одних економічних факторів на інші здійснюється не миттєво, а з деяким запізненням – лагом. Об'єктом дослідження роботи являється математична модель взаємозалежності векторного часового ряду "Народжуваність по Україні за січень 2005 – липень 2012 рр." від реального доходу на душу населення. Дані вибрані досить актуально, адже без попереднього демографічного прогнозу неможливо уявити перспективи промисловості та споживання товарів та послуг, житлового будівництва, розвитку соціальної інфраструктури, охорони здоров’я та освіти, пенсійної системи та рішення геополітичних проблем.
Моделювання рівня незадоволення потреб мешканців малих міст у системі підтримки прийняття рішень для водопостачання в екстремальних випадках
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мельников, Олександр Юрійович; Закабула, Олексій Юрійович
Розглядається проблема забезпечення водопостачання малих населених пунктів в екстремальних випадках. Наведено, що автори раніше сформулювали та розв’язали задачу створення системи підтримки прийняття рішень, яка дозволяє при наявності даних про кількість мешканців у кожному районі та відстанях між районами розрахувати оптимальний маршрут пересування цистерни з водою. З використанням низки параметрів (середній час обслуговування, об’єм цистерни, середній відсоток населення, що виходить за водою, обмеження на обсяг видаваної води тощо) система дозволяє скласти розклад (графік) руху цистерни, а також дати рекомендації щодо збільшення кількості цих цистерн і оптимального їхнього розподілу по районах, визначити місця їх найкращого розташування в кожному районі для максимального задоволення всіх його мешканців. Наразі розроблено математичну модель для розрахунку спеціального коефіцієнта, який дозволяє оцінити рівень незадоволення потреб мешканців в забезпеченні питною водою. Пропонований коефіцієнт містить три складові частини, а саме – віднесення об’єму рекомендованої видачі максимально можливої кількості літрів на одну людину до розрахункової; віднесення реального «часу у дорозі» до оптимально розрахованого; середня відносна віддаленість від розрахованого центру району. Створена модель додана як додатковий модуль до наявної системи підтримки прийняття рішень, наведено приклади роботи системи під час розрахунку маршруту та положення цистерн, що забезпечують м. Торецьк Донецької області. Приклади свідчать, що причиною найбільшого незадоволення є недостатня кількість машин, на другому місці – їх не дуже вдале розташування; наявний час майже не впливає на результат. Збільшення кількості машин до двох знижує першу складову коефіцієнту до одиниці. Результати свідчать про можливість зниження показника з 1,305 до 1,087.
Математичні моделі та методи узгодженого планування
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Павлов, Олександр Анатолійович; Кисельов, Микита Євгенович
Сучасні процеси глобалізації, економічної конкуренції потребують суттєвого підвищення вимог до професійного рівня менеджерів вищої ланки, що керують діяльністю міжнародних корпорацій, регіональних економік, галузевих міністерств тощо. Їх ефективна діяльність неможлива без використання основних наукових доробок та відповідного програмного забезпечення, що реалізують основний якісний закон управління складними організаційно-виробничими системами – закон узгодженого управління (планування), коли управлінські рішення на верхньому рівні враховують інтереси, що можуть не збігатися, або бути навіть антагоністичними у організаційно-виробничих підсистемах, зв'язаних певною структурою взаємних відносин в межах єдиної організаційно-виробничої складної системи. В даній роботі розглядається дворівнева організаційно-виробнича система, яка в термінах загально відомої теорії активних систем задається як "центр прийняття рішень → елементи (організаційно-виробничої підсистеми)". Формальні моделі елементів розглядаються двох класів – лінійні неперервні та дискретні – агреговані моделі виробництва, що належать до одного класу NP-складних одноетапних задач календарного планування. Для обох типів моделей елементів приводяться компромісні критерії і відповідні їм методи побудови компромісних рішень, що основані на результатах проф. Павлова О. А. для багатоцільового лінійного програмування, як наслідок його теоретичних досліджень для задач дискретної оптимізації в умовах невизначеності, та створеної їм та його учнями теорії ПДС-алгоритмів, тобто алгоритмів, що містять поліноміальні підалгоритми побудови допустимих розв'язків, що задовольняють теоретично обґрунтованим достатнім ознакам оптимальності. В цій роботі використовується ПДС-алгоритм для NP-складної задачі теорії розкладів – "Мінімізація зваженого сумарного моменту завершення виконання робіт на одному пристрої з обмеженням на послідовність виконання робіт, заданим орієнтованим ациклічним графом".
Examining software quality concept: business analysis perspective
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Gobov, Denys Andriyovych; Zuieva, Oleksandra Valerivna
Software quality is a critical aspect of software development that significantly impacts business performance and customer satisfaction. However, defining software quality can be challenging, as different sources provide various definitions and perspectives. The article presents a literature review of software quality, acknowledging an ongoing debate over the years regarding the definition of software quality and the methods used for its assessment. Among all the different ideas about software quality, the article highlights key concepts that are crucial in understanding software quality: meeting requirements, satisfying users, using software features, and spotting defects. The article also checks out international standards like ISO/IEC 25010:2011 and ISO/IEC 5055:2021, introducing terms such as "Quality in use" and "Structural Quality." Unveiling a tripartite perspective elucidated in international standards—internal quality, external quality, and quality in use - the article underscores the intricate interplay between subjectivity and objectivity. The subjective dimension, influenced by user perception and contextual factors, is juxtaposed with more objective criteria such as conformance to requirements and the absence of defects. The standards provide helpful perspectives, but the human side of things, like user feelings and specific contexts, makes finding a universal definition tricky. The pivotal role of business analysis and requirements engineering in ensuring software quality is underscored. Business requirements, stakeholder needs, and the quality of functional and non-functional requirements emerge as integral components. The article argues that software quality is intricately tied to the quality of its requirements, presenting a dual perspective: compliance with quality criteria and alignment with stakeholders' expectations and business goals. Practical software quality assessment is built upon the foundational understanding of contextual nuances, user needs, and operational conditions, all discerned through business analysis.
Геометричне моделювання трас і потоків
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Левтеров, Андрій Іванович; Плєхова, Ганна Анатоліївна; Костікова, Марина Володимирівна; Окунь, Антон Олександрович
Досліджено та розроблено математичні моделі для вирішення задач оптимізації з’єднання в неодносвязних областях за типових технологічних обмежень на геометричні та топологічні параметри трас, насамперед, на кривизну та кількість вигинів. Моделі пов'язані з існуючими та перспективними топогеодезичними моделями полігональних зображень територій. Розв'язання задач зв'язку передбачає пошук оптимальних траєкторій маршрутів і сіток у межах необмежених геометричних форм. Для цього потрібна розробка безлічі загальних моделей як полів, де здійснюються зв’язки. Сполучення можуть бути різних типів, таких як гнучкі, манхеттенські, рівні, тверді, а також маршрути інших типів. Смеляков та Алісейко (Плєхова Г. А.) зауважують, що глобальне та локальне регулювання геометричних зв’язків для розв’язання задач зв’язків можна представити як загальну оптимізаційну задачу зв’язку, яка визначається як задача вибору < , R >, де R – набір альтернатив,  – принцип оптимальності. При цьому набір можна представити як сукупність фазового простору  та обмежень Q, які застосовуються до параметрів фазового простору . У свою чергу, доцільно уявити, що фазовий простір  є декартовим добутком  = X*Y*Z*U вихідних даних X, збурень Y, параметрів керування U та результатів Z. Аналіз задачі свідчить про те, що насамперед ефективність моделювання фазового простору  пов'язана з описом вихідних даних X про площу F і простір L можливих магістралей в F. Питання досліджується як розробка побудови структур моделей та методології їх використання, які б уможливили конструктивне та ефективне (в обчислювальній техніці) моделювання та дослідження різноманітних моделей та алгоритмів, які зберігають геометричність та інваріантність моделей, які необхідні для їх конкретного використання в умовах прийнятності використання різних вихідних структур даних. Дане дослідження присвячене розв’язанню задачі розробки моделі для задач зв’язку в рамках геометричного проектування.
Specification formalization of state charts for complex system management
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Nikitin, Dmytro Mykhailovych
This article presents a formalization approach for the requirements of object-oriented programs with state machines, using a spacecraft control system as a case study. It proposes a state pattern implementation, where each state is represented as a class with clearly defined responsibilities, and the transitions between states are controlled by the state objects themselves. Additionally, the application of model checking, theorem proving, and code generation techniques are discussed. The effectiveness of the proposed approach in ensuring compliance with the specified requirements is demonstrated, while also identifying potential drawbacks and limitations of the approach. The implementation is validated using a range of formal verification techniques, including model checking and theorem proving. The article also discusses how the approach can be extended and applied to other complex systems. Overall, the valuable insights into the formalization of requirements for object-oriented programs with state machines are provided, offering a practical and effective approach for verifying the correctness and completeness of such implementations. The results of this work have important implications for the development of safety-critical systems and can potentially improve the quality and reliability of software systems in various domains. By using mathematical models and rigorous formal methods, it is possible to detect and eliminate errors early in the development process, leading to higher confidence in the correctness of the final product. Future research in this area could explore the use of more advanced techniques, such as modeldriven development and automatic code synthesis, to further streamline the software development process. Additionally, the development of more efficient and user-friendly tools could make these techniques more accessible to a wider range of developers and organizations. Altogether, the combination of formal methods and software engineering has the potential to revolutionize the way software systems are designed, developed, and verified, leading to safer and more reliable software for critical applications.
Електронні пучки у градієнтному магнітному полі: управління перетворенням поздовжнього руху у поперечний
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мазманішвілі, Олександр Сергійович; Решетняк, Микола Григорович; Сидоренко, Ганна Юріївна
В роботі розглянуто рух електронів у циліндричному магнітному полі з потенціалом градієнтного вигляду. Отримано, що у вибраному полі вихідний рух електронів уздовж поздовжньої осі перетворюється на радіальний рух. Визначено, що таке перетворення обумовлено впливом соленоїдального магнітного поля з великим поздовжнім градієнтом. Перетворення поздовжнього напрямку руху на поперечне виявилося стійким в діапазоні енергій 20...55 кеВ електронів і в інтервалі 5...50 мм радіальних розмірів пучка частинок. За допомогою програмного засобу вивчено основні залежності руху електронного пучка в заданому соленоїдальному магнітному полі. В даній роботі приведені результати чисельного моделювання траєкторій електронів у градієнтному магнітному полі зі вторинноемісійним катодом кругової форми, розташованим у середині системи. Для вивчення механізму стійкості по відношенню до магнітного поля використано два експериментально реалізовані магнітних поля. На основі цих двох полів чисельно синтезовано масиви додаткових 4 полів. Для сукупності з 6 названих полів чисельно вивчена робота гармати, коли частка відчуває стійке перетворення напрямку руху. Показано, що при заданій енергії електрона та фіксованому магнітному полі параметром, що визначає поворот частинок, є градієнт магнітного поля на межі ділянки вльоту. Отримано, що ефект повороту має місце для розглянутого інтервалу радіальних розмірів пучка, що призводить до фокусування частинок. Показана можливість на основі регулювання поля в цілому керувати вертикальною координатою сфокусованого пучка, тим самим дано інтерпретацію порогової залежності реєстрації електронів на детекторі. Досліджено залежність формування підсумкового розподілу частинок від амплітуди та градієнта магнітного поля вздовж осі системи. Наводяться результати чисельного моделювання руху електронного потоку. На основі моделі руху електронного потоку розглянуто характеристики результуючого електронного пучка. В даній статті показано, що пучок, що має радіальні розміри 5...50 мм, фокусується по вертикалі на ділянку розміром 1 мм.
Аналіз інформаційних технологій для дистанційної ідентифікації динамічних об'єктів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Нікуліна, Олена Миколаївна; Северин, Валерій Петрович; Кондратов, Олексій Михайлович; Рекова, Наталія Юріївна
Розглянуто проблему ідентифікації динамічних об'єктів з використанням інформаційних технологій дистанційної ідентифікації. Зазначено, що ідентифікація рухомих об'єктів має важливе значення в різних сферах, включаючи автономні транспортні засоби, медичну діагностику та робототехніку. Мета статті полягає в аналізі різних інформаційних технологій виявлення об'єктів, які можуть бути використані в майбутніх дослідженнях з дистанційної ідентифікації. Проведено аналіз методів визначення швидкості як динамічного параметру, аналіз двокрокових та однокрокових методів віддаленої ідентифікації об’єктів, аналіз ранніх методів ідентифікації, а також аналіз методів покращення віддаленої ідентифікації об'єктів. Розглянуто кілька засобів визначення руху об’єктів, зокрема, пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор, метод блоку вирівнювання, фазова кореляція, алгоритми піксельної рекурсії та методи оптичного потоку Лукаса – Канаді, Хорна – Шунка, Фарнбека, густого оптичного потоку. Ці засоби можуть бути використані для ефективного визначення руху об'єктів та ідентифікації їхньої швидкості незалежно від розміру та положення об’єктів. Розглянуті двокрокві та однокрокові методи виявлення об’єктів: метод регіонів зі згортковими нейронними мережами, його покращення, мережі пулінгу просторової піраміди, метод "Ти дивишся лише один раз", однокроковий багаторамковий метод, мережі сітківки, кутова мережа, центральна мережа та трансформер виявлення, які використовують різні підходи для покращення продуктивності та точності виявлення об'єктів. Підкреслено необхідність використання методів згорткових нейронних мереж та мереж пулінгу просторової піраміди для ефективної ідентифікації об’єктів незалежно від їхнього розміру та положення. Пропонуються нові підходи, які дозволяють створювати представлення фіксованої довжини для обробки зображень та регіонів інтересу, а також методи Віоли - Джонса, гістограми орієнтованих градієнтів, моделі деформованих частин. Дослідження в області виявлення об’єктів сприяють розвитку інформаційних технологій та покращенню ефективності систем ідентифікації динамічних об’єктів. Шляхом огляду та аналізу різних методів надані рекомендації для дослідників і практиків, що працюють у галузі дистанційної ідентифікації динамічних об’єктів.
Efficiency substantiation for a synthetical method of constructing a multivariate polynomial regression given by a redundant representation
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Pavlov, Alexander Anatolievich; Holovchenko, Maxim Nikolaevich; Drozd, Valeriia Valeriivna
In recent years, the authors in their publications have developed two different approaches to the construction of a multivariate polynomial (in particular, linear) regressions given by a redundant representation. The first approach allowed us to reduce estimation of coefficients for nonlinear terms of a multivariate polynomial regression to construction of a sequence of univariate polynomial regressions and solution of corresponding nondegenerate systems of linear equations. The second approach was implemented using an example of a multivariate linear regression given by a redundant representation and led to the creation of a method the authors called a modified group method of data handling (GMDH), as it is a modification of the well-known heuristic self-organization method of GMDH (the author of GMDH is an Academician of the National Academy of Sciences of Ukraine O. G. Ivakhnenko). The modification takes into account that giving a multivariate linear regression by redundant representation allows for construction of a set of partial representations, one of which has the structure of the desired regression, to use not a multilevel selection algorithm, but an efficient algorithm for splitting the coefficients of the multivariate linear regression into two classes. As in the classic GMDH, the solution is found using a test sequence of data. This method is easily extended to the case of a multivariate polynomial regression since the unknown coefficients appear in the multivariate polynomial regression in a linear way. Each of the two approaches has its advantages and disadvantages. The obvious next step is to combine both approaches into one. This has led to the creation of a synthetic method that implements the advantages of both approaches, partially compensating for their disadvantages. This paper presents the aggregated algorithmic structure of the synthetic method, the theoretical properties of partial cases and, as a result, the justification of its overall efficiency.
Метод можливісного оцінювання пояснення в системі штучного інтелекту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Чалий, Сергій Федорович; Лещинський, Володимир Олександрович
Предметом дослідження є процеси формування пояснень щодо рішення системи штучного інтелекту. Пояснення використовуються для того, щоб користувач зрозумів процес отримання результату і міг більш ефективно застосовувати інтелектуальну інформаційну систему для формування практично прийнятих для нього рішень. Мета роботи полягає у розробці методу оцінки пояснень з урахуванням відмінностей у вхідних даних та відповідному рішенні системи штучного інтелекту. Вирішення цієї задачі дає можливість оцінити відповідність пояснення щодо внутрішньому механізму прийняття рішення в інтелектуальній інформаційній системі незалежно від рівня знань користувача щодо особливостей формування та використання такого рішення. Для досягнення мети вирішуються такі задачі: структуризація оцінки пояснень в залежності від рівня їх деталізації з урахуванням їх відповідності процесу прийняття рішення в інтелектуальній системі та рівню сприйняття користувача такої системи; розробка методу оцінки пояснень на основі їх відповідності процесу прийняття рішення в інтелектуальній системі. Висновки. Виконано структуризацію оцінки пояснень в залежності від рівня їх деталізації. Виділено рівні асоціативних залежностей, прецедентів, каузальних залежностей та інтерактивний, що визначають різний ступінь деталізації пояснень. Показано, що асоціативний та каузальний рівні деталізації пояснень можуть бути оцінені з використанням числових, ймовірнісних або можливісних показників. Прецедентний та інтерактивний рівні потребують суб'єктивної оцінки на основі опитування користувачів системи штучного інтелекту. Розроблено метод можливісного оцінювання відповідності пояснень процесу прийняття рішень в інтелектуальній системі з урахуванням залежностей між вхідними даними та рішенням інтелектуальної системи. Метод містить етапи оцінювання чутливості, коректності та складності пояснення на основі порівняння значень та кількості використаних у поясненні вхідних даних. Метод дає можливість комплексно оцінити пояснення з позицій стійкості до несуттєвих змін у вхідних даних, відповідності пояснення отриманому результату, а також складності обчислення пояснення. У аспекті практичного застосування метод дає можливість мінімізувати кількість вхідних змінних для пояснення при задоволенні обмеження на чутливість пояснення, що створює умови для більш ефективного формування тлумачення на основі використання підмножини ключових вхідних змінних, які мають суттєвий вплив на отримане в інтелектуальній системі рішення.
Application of bayesian regularization for improving the quality of electrical energy in the electrical supply system
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Yagup, Kateryna Valeriivna; Yagup, Valery Gryogorovych
The possibility of using neural networks in the field of the energy coefficients correction of a power supply system with uneven load in phases is being studied. This need is justified by the fact, that the calculation of the necessary parameters of the symmetry-compensating device was previously based on the Nelder – Mead search optimization method. Search optimization performing is computationally expensive, takes long computation times, and may calculate anomalous values. The article develops the idea of using technology for predicting the parameters of a symmetry-compensating device, based on neural network modeling using Bayesian regularization. For a given set of initial data, the best selected configuration turned out to be a neural network of two layers, implemented in the MATLAB package using the machine learning tool Neural Network Toolbox. The network input parameters are a set of tuples, consisting of load values in each of the three phases of the power supply system, which are resistive-inductive in nature. There are six input quantities in total (load resistance and inductance values in each of the three phases) and all their values are different, which causes current asymmetry in the network and reactive power. The target matrix is formed from tuples, consisting of three values, which are the parameters of the symmetrical compensating device, calculated by the optimization method, in such a way as to compensate reactive power and to balance currents in the network. The number of data tuples, required to train a neural network was determined empirically. During the experiments, the optimal number of neurons in the neural network was also revealed. The use of the generated neural network to calculate the parameters of the symmetry-compensating device determined approximate solutions is comparable in accuracy to the values, found by optimization methods. With the help of the generated neural system, adequate quasi-solutions for calculating the parameters of the symmetry-compensating device were determined, which, in case of calculation, using the optimization method, led to anomalous values, that didn’t optimize the energy coefficients of the power supply system to the required extent. Also, such neuropredictions protect the system from receiving excessive high parameters of symmetry compensating device, which can be obtained with an optimization approach.
Method of converting the monolithic architecture of a Front-End application to microfrontends
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Nikulina, Olena Mykolaivna; Khatsko, Kyrylo Olexandrovych
Web systems have existed for a long time and quite a lot of them have been created. Modern development uses new microservice architectural to improve performance, portability, and other important characteristics. This necessitates the transformation of legacy systems from a monolithic architecture to a microservices one. Such a process is complex and costly, so improving the methods for converting old systems to a new platform is relevant. This research aims to develop a method of applying microfrontends approach for monolithic single page applications (SPA). The article proposes a method of transforming the software system architecture from monolithic to microservice architecture (MSA). Since the client part of the system is considered, the term microfrontend is proposed, as an analog of microservers in the server part of the software systems. A brief review of existing architecture reengineering research is made and the advantages of a microservice approach are identified. The proposed three-stage method differs from the methods by the selection of an additional stage of conversion, which allows to gently change the connections between parts of the monolithic application, which were implemented in the initial monolithic architecture. The first stage is reverse engineering, it is proposed to shift the focus from the search for outdated code to the functional analysis of the program as such. The second stage, a transition to a modular architecture with the allocation of functionality into separate modules is proposed. At the end of the third stage, we have several separate programs (microinterfaces) that are connected to the main program. An experiment with a typical external SPA demonstrates the operation of the proposed algorithm. The system obtained as a result of the transformation is compared with the original one according to the following measurable parameters: production builds building time, size of the main bundle, and first page average load time. All comparisons showed the advantages of the system obtained as a result of the conversion. As a result, the architecture transformation algorithm allows you to obtain a guaranteed better result, taking into account the limitations of the interface SPA, which were not considered by the authors of previous articles.