Методологічні основи створення інфокомунікаційної мережевої системи, стійкої до впливу деструктивних факторів

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків – 2026. У дисертаційній роботі запропонована та вирішена важлива науковоприкладна проблема створення інфокомунікаційної мережевої системи, стійкої до впливу деструктивних факторів, шляхом формування методології, методів, моделей, які лягли в основу прикладної інформаційної технології розробки мережевої системи, яка функціонує в умовах зовнішнього середовища, яке змінюється. Виконано огляд та аналіз існуючих підходів до створення інфокомунікаційних мережевих систем. З урахуванням наукової новизни проблеми сформовано мету та сформульовані завдання дослідження. Висунута нова парадигма створення стійкої ІМС, яка спирається на сформовані концептуальні принципи та науково обґрунтований комплекс методів та моделей. Створено метод синтезу мережевої системи, який дозволяє вибрати оптимальний склад системи з використанням типових, а також нових (інноваційних) компонент. Проведено топологічний синтез архітектури розподіленої мережевої системи. Створені моделі аналізу для виявлення критичних вразливостей інфраструктури мережевої системи для планування дій щодо їх мінімізації та нейтралізації. Вирішено актуальне завдання з використанням лексикографічного упорядкування варіантів та цілочисельного (булевого) програмування для планування превентивних дій щодо відновлення стану мережевої системи в умовах її деградації та пошкодження від впливу агресивних факторів. Проведена багатокритеріальна оптимізація витрат, часу та ризику проєкту відновлення мережевої системи. Створена інтелектуальна модель для адаптації ІМС до змін зовнішнього середовища, шляхом управління її станом. Розроблено модель щодо маршрутизації передачі даних, яка використовує агентне імітаційне моделювання та ураховує ризики впливу деструктивних факторів. Створена модель управління з використанням багатошарової нейронної мережі та машинного навчання, яка дозволяє оперативно реагувати та адаптуватися до змін умов зовнішнього середовища. У результаті проведених наукових досліджень створена прикладна інформаційна технологія управління розробкою та функціонуванням інфокомунікаційної мережевої системи стійкої до впливу деструктивних факторів, яка використовує мультиагентне середовище та хмарні (CLOUD) технології. Результати досліджень по створенню стійкої інфокомунікаційної системи впровадженні в управління вантажоперевезеннями, що забезпечує ефективність виконання плану перевезень в умовах впливу загроз, а також в розробку системи віртуального розподіленого медичного скринінгу медичної документації військових та у навчальний процес кафедри інтелектуальних комп’ютерних систем НТУ «ХПІ» комп’ютерних наук і інформаційних систем Харківського національного автомобільно-дорожнього університету.

Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.13.06 – Information Technologies. – National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2026. The dissertation proposes and solves an important scientifically applied problem of creating an infocommunication network system resistant to the influence of destructive factors, by forming a methodology, methods, models, which formed the basis of applied information technology for developing a network system that functions in a changing external environment. A review and analysis of existing approaches to creating infocommunication network systems is carried out. Taking into account the novelty of the problem, the goal and objectives of the study are formulated. A new paradigm for creating a sustainable IMS has been put forward, which is based on the established conceptual principles and a scientifically substantiated set of methods and models. A method for synthesizing a network system has been created, which allows choosing the optimal composition of the system using typical, as well as new (innovative) components. A topological synthesis of the architecture of a distributed network system has been carried out. Analysis models have been created to identify critical vulnerabilities of the network system infrastructure for planning actions to minimize and neutralize them. A topical task has been solved, using lexicographic ordering of options and integer (Boolean) programming, for planning preventive actions to restore the state of the network system in conditions of its degradation and damage from the influence of aggressive factors. Multi-criteria optimization of costs, time and risk of the network system restoration project has been carried out. An intelligent model has been created for adapting the IMS to changes in the external environment by managing its state. A data transmission routing model has been developed, which uses agent simulation modeling and takes into account the risks of the influence of destructive factors. A management model has been created using a multilayer neural network and machine learning, which allows for rapid response and adaptation to changes in environmental conditions. As a result of the conducted scientific research, an applied information technology for managing the development and operation of an infocommunication network system that is resistant to the influence of destructive factors, which uses a multi-agent environment and cloud (CLOUD) technologies, has been created. The results of research on the creation of a stable infocommunication system have been implemented in freight transportation management, which ensures the effectiveness of the transportation plan under the influence of threats, as well as in the development of a system for virtual distributed medical screening of military medical documentation and in the educational process of the Department of Computer Science and Information Systems of the Kharkiv National Automobile and Road University.