DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.13990

Аннотация: В статье рассматривается организация сетевого компонента информационного пространства разрабатываемой в России линейки хирургических тренажеров «Виртуальный хирург», не имеющего прямых аналогов в мире. Анализируются требования, предъявляемые к современным хирургическим тренажерам. Рассматриваются особенности информационной среды эндоваскулярного, эндоскопического тренажеров и высокореалистичного трехмерного анатомического атласа. Исследуются возможности пострения удаленной базы общих информационных ресурсов для обеспечения работы тренажеров, включающий базы данных, информационную поддержку, средства взаимодействия удаленных пользователей между собой, средства актуализации используемого программного обеспечения. Предлагается архитектура, набор функций и информационных ресурсов интернет - портала для формирования единой информационной среды пользователей тренажеров. Результаты позволят организовать сетевое сообщество пользователей, реализовать гибкую реализацию авторских хирургических методик на удаленном оборудовании, обмен актуальными моделями, сценариями операции, результатами, и, в итоге, развивать использование перспективного направления симуляционных технологий в медицинском образовании. Разработка данного сетевого компонента является важным этапом разработки универсальной аппаратно-программной платформы для построения хирургических тренажеров.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66216

Аннотация: В статье рассматривается организация сетевого компонента информационного пространства разрабатываемой в России линейки хирургических тренажеров «Виртуальный хирург», не имеющего прямых аналогов в мире. Анализируются требования, предъявляемые к современным хирургическим тренажерам. Рассматриваются особенности информационной среды эндоваскулярного, эндоскопического тренажеров и высокореалистичного трехмерного анатомического атласа. Исследуются возможности пострения удаленной базы общих информационных ресурсов для обеспечения работы тренажеров, включающий базы данных, информационную поддержку, средства взаимодействия удаленных пользователей между собой, средства актуализации используемого программного обеспечения. Предлагается архитектура, набор функций и информационных ресурсов интернет - портала для формирования единой информационной среды пользователей тренажеров. Результаты позволят организовать сетевое сообщество пользователей, реализовать гибкую реализацию авторских хирургических методик на удаленном оборудовании, обмен актуальными моделями, сценариями операции, результатами, и, в итоге, развивать использование перспективного направления симуляционных технологий в медицинском образовании. Разработка данного сетевого компонента является важным этапом разработки универсальной аппаратно-программной платформы для построения хирургических тренажеров.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14010

Аннотация: В функциональной структуре СУИИБ существенное значение имеют механизмы сбора и преобразования формата представления исходной информации. Поэтому в работе рассмотриваются вопросы разработки модуля трансляции событий, который обеспечит слияние регистрационных событий в одну точку. Причем важным также является возможность реалиации передачи исходных данных от одиночных сенсоров в консолидированную БД системы корреляции. Для этого необходима разработка механизма агрегации данных с их последующей нормализацией и приоретизацией, что обспечит сжатие исходных данных для последуещего приняти решения о наличии/отсутствии инцидента информационной безопасности за текущий промежуток времени. Проведена разработка математического аппарата для модуля трансляции событий перспективных СУИИБ, который обеспечит слияние регистрационных событий из многих источников в одну точку. В работе предложен механизм сбора и преобразования формата представления исходной информации, включающий: процедуру преобразования данных перед транспортировкой за счет присвоения буквенных или цифровых идентификаторов полям журналов регистрации построчно и разбиении этих идентификаторов на группы; процедуры категоризации и приоритезации; алгоритм агрегирования данных о событиях, основный на расчете выборочного коэффициента корреляции признаков элементарных событий между собой.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66217

Аннотация: В функциональной структуре СУИИБ существенное значение имеют механизмы сбора и преобразования формата представления исходной информации. Поэтому в работе рассмотриваются вопросы разработки модуля трансляции событий, который обеспечит слияние регистрационных событий в одну точку. Причем важным также является возможность реалиации передачи исходных данных от одиночных сенсоров в консолидированную БД системы корреляции. Для этого необходима разработка механизма агрегации данных с их последующей нормализацией и приоретизацией, что обспечит сжатие исходных данных для последуещего приняти решения о наличии/отсутствии инцидента информационной безопасности за текущий промежуток времени. Проведена разработка математического аппарата для модуля трансляции событий перспективных СУИИБ, который обеспечит слияние регистрационных событий из многих источников в одну точку. В работе предложен механизм сбора и преобразования формата представления исходной информации, включающий: процедуру преобразования данных перед транспортировкой за счет присвоения буквенных или цифровых идентификаторов полям журналов регистрации построчно и разбиении этих идентификаторов на группы; процедуры категоризации и приоритезации; алгоритм агрегирования данных о событиях, основный на расчете выборочного коэффициента корреляции признаков элементарных событий между собой.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14124

Аннотация: Предметом исследования является проблема формализованного описания конфликтной ситуации, возникающей при защите информации от несанкционированного доступа к ней, для получения дополнительной информации о возможных действиях потенциального противника и об их последствиях в интересах выбора и реализации оптимальной стратегии защиты информации в автоматизированных системах. Исходными данными являются перечень объектов автоматизированной системы и стоимость обрабатываемой на них информации; перечень средств защиты информации и их стоимость; перечень вероятных методов реализации угроз несанкционированного доступа к информации, их стоимость и эффективность. Результатом является наиболее эффективная конфигурация средств защиты информации для каждого объекта с оценками эффективности и стоимости ее реализации. Методы исследования: теория игр, теория вероятностей, теория надежности, системный анализ, теория сбора и обработки экспертной информации. Применение разработанных моделей процесса защиты информации обеспечивает оптимальную конфигурацию средств защиты информации, для которой каждый вариант системы защиты характеризуется однозначной количественной оценкой, имеющей явный физический смысл (показатель защищенности), что позволяет выбрать конкретный вариант защиты объекта автоматизированной системы по критерию максимальной защищенности (при стоимостных ограничениях) или минимальной стоимости (при фиксированных требованиях по защищенности). Кроме того, оптимизация состава и структуры системы защиты информации при проектировании и при изменении исходных данных не требует значительных временных затрат.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66218

Аннотация: Предметом исследования является проблема формализованного описания конфликтной ситуации, возникающей при защите информации от несанкционированного доступа к ней, для получения дополнительной информации о возможных действиях потенциального противника и об их последствиях в интересах выбора и реализации оптимальной стратегии защиты информации в автоматизированных системах. Исходными данными являются перечень объектов автоматизированной системы и стоимость обрабатываемой на них информации; перечень средств защиты информации и их стоимость; перечень вероятных методов реализации угроз несанкционированного доступа к информации, их стоимость и эффективность. Результатом является наиболее эффективная конфигурация средств защиты информации для каждого объекта с оценками эффективности и стоимости ее реализации. Методы исследования: теория игр, теория вероятностей, теория надежности, системный анализ, теория сбора и обработки экспертной информации. Применение разработанных моделей процесса защиты информации обеспечивает оптимальную конфигурацию средств защиты информации, для которой каждый вариант системы защиты характеризуется однозначной количественной оценкой, имеющей явный физический смысл (показатель защищенности), что позволяет выбрать конкретный вариант защиты объекта автоматизированной системы по критерию максимальной защищенности (при стоимостных ограничениях) или минимальной стоимости (при фиксированных требованиях по защищенности). Кроме того, оптимизация состава и структуры системы защиты информации при проектировании и при изменении исходных данных не требует значительных временных затрат.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.13986

Аннотация: В статье рассматривается система управления робототехническим комплексом, в которой человек выступает в роли исполнителя. При этом человек-исполнитель и робот-исполнитель являются равноправными агентами гетерогенного комплекса. При этом предполагается, что агенты гетерогенного комплекса независимо от характеристик имеют общую цель, и способны корректировать свои действия в ходе выполнения поставленной задачи. Описывается структура взаимодействия внутри гетерогенного комплекса. Приводится информация о реализованной системе взаимодействия с человеком как агентом мобильного робототехнического комплекса. Описывается структура человеко-машинного взаимодействия внутри гетерогенного робототехнического комплекса. При этом гетерогенный комплекс рассматривается как многоагентная система. Новизна подхода, описываемая авторами в статье, заключается в рассмотрении человека как равноправного агента многоагентной системы наравне с интеллектуальными роботами. Прототип системы взаимодействия с человеком, как с агентом робототехнического комплекса, был разработан и протестирован средствами факультетской лаборатории робототехники НИЯУ МИФИ. В настоящее время ведутся работы по повышению качества взаимодействия и унификации системы взаимодействия.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66219

Аннотация: В статье рассматривается система управления робототехническим комплексом, в которой человек выступает в роли исполнителя. При этом человек-исполнитель и робот-исполнитель являются равноправными агентами гетерогенного комплекса. При этом предполагается, что агенты гетерогенного комплекса независимо от характеристик имеют общую цель, и способны корректировать свои действия в ходе выполнения поставленной задачи. Описывается структура взаимодействия внутри гетерогенного комплекса. Приводится информация о реализованной системе взаимодействия с человеком как агентом мобильного робототехнического комплекса. Описывается структура человеко-машинного взаимодействия внутри гетерогенного робототехнического комплекса. При этом гетерогенный комплекс рассматривается как многоагентная система. Новизна подхода, описываемая авторами в статье, заключается в рассмотрении человека как равноправного агента многоагентной системы наравне с интеллектуальными роботами. Прототип системы взаимодействия с человеком, как с агентом робототехнического комплекса, был разработан и протестирован средствами факультетской лаборатории робототехники НИЯУ МИФИ. В настоящее время ведутся работы по повышению качества взаимодействия и унификации системы взаимодействия.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14407

Аннотация: Предметом исследования являются технологических процедур контроля жизненного цикла сложной инженерно-технической системы, которые реализуются последовательностью выполнения операций сбора, обработки и учета информации, анализа и постановки задачи с последующим принятием управленческого решения. Показано, что задачи синтеза модели процедуры контроля выполнения плана мероприятий по созданию, испытаниям или эксплуатации образцов сложных инженерно-технических систем по формальной постановке адекватны задачам наблюдения и классификации, что позволило применить методы решения таких задач для решения задач исследования. Методы исследования включают структурный системный анализ, теорию сложных систем, теорию надежности, квалиметрии, информационно-логическое проектирование и теории множеств. В результате исследования показано, что выполнение ряда однотипных операций в составе разных процедур целесообразно лишь при условиях изменения входных данных для рассматриваемой операции. Использование результатов выполнения однотипной операции с неизменными исходными данными, учитываемыми при выполнении различных процедур, является одним из путей оптимизации технологических процедур контроля жизненного цикла сложной инженерной-технической системы.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66220

Аннотация: Предметом исследования являются технологических процедур контроля жизненного цикла сложной инженерно-технической системы, которые реализуются последовательностью выполнения операций сбора, обработки и учета информации, анализа и постановки задачи с последующим принятием управленческого решения. Показано, что задачи синтеза модели процедуры контроля выполнения плана мероприятий по созданию, испытаниям или эксплуатации образцов сложных инженерно-технических систем по формальной постановке адекватны задачам наблюдения и классификации, что позволило применить методы решения таких задач для решения задач исследования. Методы исследования включают структурный системный анализ, теорию сложных систем, теорию надежности, квалиметрии, информационно-логическое проектирование и теории множеств. В результате исследования показано, что выполнение ряда однотипных операций в составе разных процедур целесообразно лишь при условиях изменения входных данных для рассматриваемой операции. Использование результатов выполнения однотипной операции с неизменными исходными данными, учитываемыми при выполнении различных процедур, является одним из путей оптимизации технологических процедур контроля жизненного цикла сложной инженерной-технической системы.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14119

Аннотация: Предметом исследования являются ранние стадии жизненного цикла программного обеспечения, от качества выполнения работ на которых существенно зависит качество результата разработки программного обеспечения. В результате анализа опыта практического применения широко используемых водопадной (каскадной), итеративной и инкрементной моделей жизненного цикла программного обеспечения показано, что они не в полной мере удовлетворяют потребностям практики. Вместе с тем, имеется возможность синтеза модели жизненного цикла программного обеспечения, объединяющей достоинства трех названных моделей. Методология исследования базируется на моделях жизненного цикла программного обеспечения, структурном системном анализе, программной инженерии и информационно-логическом моделировании. Основные выводы проведенного исследования заключаются в том, что разработана модель жизненного цикла программного обеспечения (для этапа его разработки), представленная в нотации UML-диаграммы, которая состоит из этапов инициации разработки, постановки инкремента, исполнения инкремента и завершения разработки. Практическая реализация разработанной модели обеспечивает сокращение времени, необходимого на разработку программного обеспечения и необходимой отчетной документации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66221

Аннотация: Предметом исследования являются ранние стадии жизненного цикла программного обеспечения, от качества выполнения работ на которых существенно зависит качество результата разработки программного обеспечения. В результате анализа опыта практического применения широко используемых водопадной (каскадной), итеративной и инкрементной моделей жизненного цикла программного обеспечения показано, что они не в полной мере удовлетворяют потребностям практики. Вместе с тем, имеется возможность синтеза модели жизненного цикла программного обеспечения, объединяющей достоинства трех названных моделей. Методология исследования базируется на моделях жизненного цикла программного обеспечения, структурном системном анализе, программной инженерии и информационно-логическом моделировании. Основные выводы проведенного исследования заключаются в том, что разработана модель жизненного цикла программного обеспечения (для этапа его разработки), представленная в нотации UML-диаграммы, которая состоит из этапов инициации разработки, постановки инкремента, исполнения инкремента и завершения разработки. Практическая реализация разработанной модели обеспечивает сокращение времени, необходимого на разработку программного обеспечения и необходимой отчетной документации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14674

Аннотация: Рассматривается задача сетевого планирования и управления со случайной длительностью выполнения отдельных операций. Предметом исследования является закон распределения случайной величины, описывающей время выполнения данного проекта. Целью работы является оценка такого закона. Актуальность данной задачи связана с необходимостью повышения точности известных существующих оценок, не принимающих во внимание специфику закона распределения отдельных работ, определяющих проект. Основная сложность практического решения данной задачи заключается в необходимости вычисления кратного определенного интеграла, причем количество отдельных интегралов заранее неизвестно и определяется числом работ, составляющих критический путь данного проекта. В результате предложен численный метод, основанный на рекурсии, который позволяет численно оценить искомый закон распределения. Научная новизна результатов заключается в получении оценок закона распределении длительности проекта, отличающихся повышенной точностью по сравнению с существующими аналогами. Без ограничения общности, разработанный рекурсивный алгоритм может быть использован для широкого класса задач, в которых неизвестно распределение суммы случайных величин при известных распределениях отдельных слагаемых (при предположении о распределении всех значений случайных величин внутри некоторого интервала ограниченной длины).

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66222

Аннотация: Рассматривается задача сетевого планирования и управления со случайной длительностью выполнения отдельных операций. Предметом исследования является закон распределения случайной величины, описывающей время выполнения данного проекта. Целью работы является оценка такого закона. Актуальность данной задачи связана с необходимостью повышения точности известных существующих оценок, не принимающих во внимание специфику закона распределения отдельных работ, определяющих проект. Основная сложность практического решения данной задачи заключается в необходимости вычисления кратного определенного интеграла, причем количество отдельных интегралов заранее неизвестно и определяется числом работ, составляющих критический путь данного проекта. В результате предложен численный метод, основанный на рекурсии, который позволяет численно оценить искомый закон распределения. Научная новизна результатов заключается в получении оценок закона распределении длительности проекта, отличающихся повышенной точностью по сравнению с существующими аналогами. Без ограничения общности, разработанный рекурсивный алгоритм может быть использован для широкого класса задач, в которых неизвестно распределение суммы случайных величин при известных распределениях отдельных слагаемых (при предположении о распределении всех значений случайных величин внутри некоторого интервала ограниченной длины).

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14304

Аннотация: Представлена методика автоматизированной обработки изображений в авиационных системах визуального мониторинга внекабинной обстановки, предназначенный для использования при проектировании и последующих испытаниях таких средств. Методика разработана с учетом особенностей обеспечения безопасности полетов воздушных судов в темное время суток и характеристик современных оптико-электронных систем, применяемых на пилотируемых и беспилотных воздушных судах. Представлена методика расчета оценки максимальной дальности действия низкоуровневых телевизионных систем визуализации изображения, применяемых в составе средств и систем авиационного оборудования. Методология исследования объединяет методы системного анализа, проектирования оптико-электронных систем, проектирования и испытаний авиационного оборудования, методы квалиметрии сложных систем. Научная новизна полученных результатов определяется тем, что они получены с учетом обеспечения безопасности полетов воздушных судов и могут быть использованы в интересах обоснования рациональных характеристик, проектирования, квалиметрии и испытаний аналогичных систем, предназначенных для использования в составе оборудования эргатических систем различного назначения.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66223

Аннотация: Представлена методика автоматизированной обработки изображений в авиационных системах визуального мониторинга внекабинной обстановки, предназначенный для использования при проектировании и последующих испытаниях таких средств. Методика разработана с учетом особенностей обеспечения безопасности полетов воздушных судов в темное время суток и характеристик современных оптико-электронных систем, применяемых на пилотируемых и беспилотных воздушных судах. Представлена методика расчета оценки максимальной дальности действия низкоуровневых телевизионных систем визуализации изображения, применяемых в составе средств и систем авиационного оборудования. Методология исследования объединяет методы системного анализа, проектирования оптико-электронных систем, проектирования и испытаний авиационного оборудования, методы квалиметрии сложных систем. Научная новизна полученных результатов определяется тем, что они получены с учетом обеспечения безопасности полетов воздушных судов и могут быть использованы в интересах обоснования рациональных характеристик, проектирования, квалиметрии и испытаний аналогичных систем, предназначенных для использования в составе оборудования эргатических систем различного назначения.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14373

Аннотация: Объектом исследования являются новый способ задания и визуализация фото-реалистичного рельефа местности. Предлагается метод рендеринга террейна не сложнее отображения текстуры. Модель местности кодируется дифференциальной картой высот, то есть задается алгебраически несущая поверхность и в каждом узле хранится только отклонение от этой базовой поверхности. Такой способ кодирования позволяет легко создавать непрерывные уровни детальности и облегчает качественную фильтрацию. По мере рекурсивного деления вокселей на каждом уровне деления необходимо проецировать центры вычисленных вокселей на базовую плоскость. Полученные координаты, так же как и в случае с обычной RGB текстурой, определят адрес в так называемой "карте высот" или "текстуре формы". Считываем по этому адресу для соответствующего уровня детальности соответствующую высоту и используем ее в тесте пересечения при модификации коэффициентов уравнения поверхности. В результате получаем промодулированную значениями "карты высот" поверхность. Визуализация в реальном масштабе времени реализована на графических ускорителях. Метод исследования базируется на аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебре, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность генерации рельефа местности, в котором для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета. Для фильтрации изображения при динамике используется интерполяция высот по аналогии с текстурой цвета. В сравнении с известными алгоритмами в предложенном алгоритме время вычислений при генерации рельефа практически не зависит от разрешения карты высот.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66224

Аннотация: Объектом исследования являются новый способ задания и визуализация фото-реалистичного рельефа местности. Предлагается метод рендеринга террейна не сложнее отображения текстуры. Модель местности кодируется дифференциальной картой высот, то есть задается алгебраически несущая поверхность и в каждом узле хранится только отклонение от этой базовой поверхности. Такой способ кодирования позволяет легко создавать непрерывные уровни детальности и облегчает качественную фильтрацию. По мере рекурсивного деления вокселей на каждом уровне деления необходимо проецировать центры вычисленных вокселей на базовую плоскость. Полученные координаты, так же как и в случае с обычной RGB текстурой, определят адрес в так называемой "карте высот" или "текстуре формы". Считываем по этому адресу для соответствующего уровня детальности соответствующую высоту и используем ее в тесте пересечения при модификации коэффициентов уравнения поверхности. В результате получаем промодулированную значениями "карты высот" поверхность. Визуализация в реальном масштабе времени реализована на графических ускорителях. Метод исследования базируется на аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебре, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность генерации рельефа местности, в котором для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета. Для фильтрации изображения при динамике используется интерполяция высот по аналогии с текстурой цвета. В сравнении с известными алгоритмами в предложенном алгоритме время вычислений при генерации рельефа практически не зависит от разрешения карты высот.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14116

Аннотация: Предметом исследования являются являют процедуры автоматизированного мониторинга и регулирования безопасности полетов воздушных судов, а также процедуры автоматизированного контроля за изменениями в эксплуатируемой авиационно–транспортной системе. Анализ динамики безопасности полетов воздушных судов необходим для получения объективной оценки эффективности корпоративной системы управления безопасностью полетов и ее планового развития, требуемой стандартами Международной ассоциации воздушного транспорта и рекомендуемой практикой ИКАО. Обнаружение неприемлемых значений показателя безопасности полетов в текущем или прогнозном уровне свидетельствует о состоянии авиационно-транспортной системы, характеризуемом потенциально высоким риском, что требует оперативного реагирования, начиная с анализа авиационных инцидентов и предпосылок к ним, определения основной причины неприемлемых изменений с последующим регулированием риска безопасности полетов. Для решения поставленной задачи использованы материалы регулярного ежемесячного мониторинга текущего уровня безопасности полетов в авиакомпании по статистике авиационных событий, зарегистрированных в системе управления безопасностью полетов компании, для обработки которых применен аппарат теории вероятностей и математической статистики. Новизна исследования заключается в создании математического обеспечения автоматизированного прогностического контроля безопасности полетов воздушных судов авиакомпании с помощью статистического распознавания потенциально опасных изменений уровня безопасности полетов, осуществляемого на основе анализа ретроспективной информации, получаемой в результате мониторинга безопасности полета с учетом требований международных стандартов в области гражданской авиации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66225

Аннотация: Предметом исследования являются являют процедуры автоматизированного мониторинга и регулирования безопасности полетов воздушных судов, а также процедуры автоматизированного контроля за изменениями в эксплуатируемой авиационно–транспортной системе. Анализ динамики безопасности полетов воздушных судов необходим для получения объективной оценки эффективности корпоративной системы управления безопасностью полетов и ее планового развития, требуемой стандартами Международной ассоциации воздушного транспорта и рекомендуемой практикой ИКАО. Обнаружение неприемлемых значений показателя безопасности полетов в текущем или прогнозном уровне свидетельствует о состоянии авиационно-транспортной системы, характеризуемом потенциально высоким риском, что требует оперативного реагирования, начиная с анализа авиационных инцидентов и предпосылок к ним, определения основной причины неприемлемых изменений с последующим регулированием риска безопасности полетов. Для решения поставленной задачи использованы материалы регулярного ежемесячного мониторинга текущего уровня безопасности полетов в авиакомпании по статистике авиационных событий, зарегистрированных в системе управления безопасностью полетов компании, для обработки которых применен аппарат теории вероятностей и математической статистики. Новизна исследования заключается в создании математического обеспечения автоматизированного прогностического контроля безопасности полетов воздушных судов авиакомпании с помощью статистического распознавания потенциально опасных изменений уровня безопасности полетов, осуществляемого на основе анализа ретроспективной информации, получаемой в результате мониторинга безопасности полета с учетом требований международных стандартов в области гражданской авиации.