Вісник сучасних інформаційних технологій

Методика автоматизованого заповнення бази даних опису фізичних вправ людини

Альберт Сергійович Волков — 2024-05-14

Одним із прикладів людино-комп'ютерної взаємодії є інфрачервоні камери із відстеження руху людини та автоматичним створенням просторового опису множини суглобів людини. Використання таких камер дозволяє створювати активні комп'ютерні ігри, коли гравець виконанням фізичних вправ чи при виконанні того чи іншого жесту може керувати ігровим процесом. У роботі розглянуто системи підтримки комп'ютерних ігор з використанням фізичним вправ та виявлено відсутність можливості зміни опису фізичних вправ в окремій базі даних з метою швидкої зміни описів. Авторами було розроблено прототип комп'ютерної гри з використанням фізичним вправ, який у базі даних зберігає фізичні вправи як
послідовності жестів. Але після проведення експериментів виявлено наступні недоліки: наявність фахівця, який зможе самостійно заповнювати базу даних опису фізичних вправ, можливі помилки під час аналізу фізичних вправ та трудомісткість процесу заповнення бази даних. Тому метою цієї роботи стало зменшення часу на заповнення бази даних про ідентифікацію фізичних вправ людини на основі просторового опису множини суглобів, які формуються інфрачервоною камерою. Для досягнення мети авторами запропоновано створити візуальний конструктор фізичних вправ
та методику автоматизованого заповнення бази даних із розпізнавання фізичних вправ, яка містить наступні кроки: збереження станів розташування суглобів за визначенний проміжок часу, обробка отриманних даних станів суглобів просторового опису та визначення логічних співвідношень між суглобами (більше, менше або дорівнює), видалення описівдублікатів, визначення помилок зі сторони спеціалиста з використанням візуального конструктору фізичних вправ, заповнення бази даних. В статті було проведено аналіз трудомісткості заповнення бази даних вручну та запропонованою методикою на прикладі фізичних вправ, які містять три, п’ять, сім та десять жестів. Результати аналізу показали зменшення трудомісткості заповнення бази даних при використанні запропонованого методу від двох цілих шість десятих до трьох
цілих шість десятих разів залежно від складності та специфіки фізичної вправи. Всі експерименти в роботі автори проводили з використанням інфрачервоної камери Microsoft Kinect другої версії, яка вже знята з виробництва, але це не впливає на актуальність роботи, оскільки компанія Microsoft пропонує розробникам продовжити використовувати існуюче середовище програмування Kinect Developer Kit для інфрачервоної камери Femto Bolt та Femto Mega від компанії Orbex

Дослідження можливостей вдосконалення технології блокчейну Proof-of-Work

Діана Вячеславівна Соловйова — 2024-05-15

Для усунення проблеми з механізмом Proof-of-Work, який розглядається в цій роботі, необхідно вирішити проблему зменшення кількості часу, що витрачається на транзакцію. Це пропонується реалізувати шляхом поділу системи на підмережі: коли консенсус приймається не всією спільнотою, а приймається групами окремо – таким чином мінімізується час транзакції в алгоритмі Proof-of-State. Немає готового рішення для механізму динамічного консенсусу Proof-of-Work, яке було б успішно застосоване в технологіях блокчейн. Всі існуючі алгоритми поділу мережі блокчейн на підгрупи використовуються тільки для статичних алгоритмів, але Proof-of-Work динамічний і має певні особливості: немає області дії, користувач не бачить список вузлів. Ці особливості значно ускладнюють реалізацію кластеризації для механізму консенсусу Proof-of-Work. Завданням даного дослідження є формулювання гіпотез і перевірка сформульованих гіпотез, які спрямовані на підвищення швидкості проведення транзакції. Для перевірки пропонується змоделювати мережу блокчейн для проведення експериментів і перевірки гіпотез, які потенційно можуть вирішити проблему Proof-of-Work. Для удосконалення вдосконалення механізму консенсусу Proof-of-Work шляхом реалізації динамічної кластеризації вузлів
мережі враховуються гнучкість і масштабованість, мінімальний вплив на існуючий протокол блокчейну, питання безпеки також важливі, управління процесом прийняття нові вузли, щоб уникнути можливих атак і забезпечити цілісність і безпеку мережі. Проаналізовано існуючі шляхи вдосконалення технології Proof-of-Work, методи кластеризації, які можна застосувати в мережі, виявлено проблеми, які виникають при цьому. Розроблено та впроваджено систему моделювання блокчейн-мережі, за допомогою якої реалізовано підхід динамічного групування вузлів блокчейн-мережі, при якому система розбита на підсистеми. Результати дослідження дозволяють зробити висновок: кластерна система дає покращені значення кількості транзакцій в секунду (на дві сотих транзакцій), середнього часу транзакцій (на одну і шістдесят сім сотих секунд), пропускної здатності (на дві десяті транзакцій), затримки транзакції (на одну шістсот шістдесят сім тисячних секунди) і істотно знижує загальне енергоспоживання системи (різниця в п'ять тисяч сто двадцять дві одиниці). Це свідчить про потенціал запропонованого методу в різних практичних застосуваннях.

Моделювання та автоматизація процесу пошуку дублікатів об'єктів у знімках пам'яті

Микола Юрійович Мітіков — 2024-05-15

Мета цієї роботи полягає у виявленні збільшеного використання пам'яті програмними застосунками. Сучасний цикл розробки програмного забезпечення зосереджений на функціональності і часто ігнорує аспекти оптимального використання ресурсів. Обмежене фізичне масштабування задає верхній ліміт на пропускну здатність системи оброблювати запити. Наявність незмінних об’єктів з однаковою інформацію є ознакою збільшеної витрати пам’яті. Уникнення дублікатів об’єктів в пам’яті дозволяє більш раціонально використовувати існуючий ресурс і збільшити обсяги оброблюваної інформації. Існуючі наукові публікації фокусуються на дослідженні проблем витоків пам’яті, та обмежують увагою саме надмірне використання пам’яті через відсутність уніфікованої моделі пошуку надмірного використання пам’яті. Варто зазначити, що існуючі шаблони програмування містять шаблон «пул об’єктів», але залишають висновок про доцільність його впровадження інженерам, не надаючи математичного підґрунтя. Представлено розробку математичної моделі для процесу виявлення дублікатів об'єктів з властивістю незмінності типу String в знімку пам’яті. Проаналізовано промислові системи, які вимагають сотні гігабайт оперативної пам’яті для роботи та містять мільйони об’єктів в оперативній пам’яті. За таких масштабів даних, існує необхідність оптимізувати саме процес пошуку дублікатів. Методом дослідження є аналіз знімків пам’яті високонавантажених систем за допомогою програмного коду, розробленого на технології .NET та бібліотеці ClrMD. Знімок пам’яті відображає стан досліджуваного процесу у момент часу, містить усі об’єкти, потоки та виконувані операції. Бібліотека ClrMD дозволяє програмно досліджувати об’єкти, їх типи, отримувати значення полів, будувати графи зв’язків між об’єктами. Серію експериментів було проведено на віртуальних машинах під керуванням операційної системи Windows, але схожі результати можуть бути отримані для операційної системи Linux через крос-платформений стандарт позиціювання даних в пам’яті. За результатами дослідження було запропоновано оптимізацію яка дозволяє пришвидшити процес пошуку дублікатів у декілька разів. Науковий внесок дослідження полягає в створенні математично обґрунтованого підходу, який сприяє значному зменшенню використання ресурсів пам'яті та оптимізації обчислювальних процесів. Практична користь моделі підтверджується результатами оптимізації досягнутих завдяки отриманим рекомендаціям, зниженням витрат на хостинг (що забезпечує більшу економічну ефективність у розгортанні та використанні програмних систем у промислових умовах), а також збільшення обсягів оброблених даних.

Кіберзагрози та стратегії їх подолання в хмарних середовищах

Віра Вікторівна Любченко — 2024-05-16

У статті подано огляд кіберзагроз у хмарних середовищах та запропоновано ефективні стратегії управління ними. Перехід до хмарних сервісів спричинив значні проблеми з безпекою, особливо щодо захисту даних та забезпечення їх конфіденційності. Метою дослідження є каталогізація вичерпного переліку загроз, аналіз їх поширеності та ретельне вивчення застосовних механізмів безпеки. Автори виконали огляд літератури, зосередившись на статтях, опублікованих після 2018 року, для виявлення вразливостей, векторів атак та стратегій пом'якшення наслідків. У статті класифіковано різні кіберзагрози, такі як шкідливе програмне забезпечення, фішинг, атаки типу "людина посередині", атаки типу "відмова в обслуговуванні" та SQL-ін'єкції, та обговорено їхній потенціал для проникнення, обману, порушення та викрадення даних. Також підкреслюється важливість захисту пристроїв, підключених до Інтернету, і рекомендуються такі стратегії, як надійна політика паролів і регулярне оновлення програмного забезпечення. Насамкінець наголошується на необхідності адаптивних стратегій безпеки для боротьби з кіберзагрозами, що постійно змінюються. Рекомендовано динамічний підхід до безпеки, що включає надійні механізми захисту, постійний моніторинг і протоколи швидкого реагування. Надаючи пріоритет кібербезпеці, організації можуть орієнтуватися в складнощах хмарних обчислень, забезпечуючи цілісність, конфіденційність і доступність своїх інформаційних активів у цифровому середовищі. Отримані результати є основою для створення системи безпеки, адаптованої до застосунків, що працюють у хмарних середовищах.

Інформаційне забезпечення до вирішення задач динаміки попередньо-збурених електромеханічних систем

Роман Сергійович Волянський — 2024-04-30

Стаття присвячена створенню методологічних засад для розв’язання прямої задачі динаміки для лінійних динамічних систем, рух яких описується звичайними диференціальними рівняннями з ненульовими початковими умовами. Розгляд рухів лінійних динамічних систем дозволяє спростити використовуваний математичний апарат та розв’язувати задачі визначення руху шляхом використання відомого підходу, який базується на передавальних функціях. Однак, через те, що класичне визначення передавальних функцій не передбачає прийняття до уваги ненульових початкових умов, які викликані наявністю початкових відхилень координат об’єкта керування від їх бажаних значень, в нашій роботі ми використовуємо перетворення Лапласа Карсона для знаходження відповідних зображень та запису рівнянь руху у операторній формі. Такий
підхід, на відміну від загально-прийнятого, призвів до введення у праві частині відповідних операторних диференціальних рівнянь інформації про початкові умови руху та обумовив необхідність узагальнення вектору сигналів керування шляхом включення в нього компонент, що враховують початкові умови руху розглядаємої системи. Такі перетворення дозволили узагальнити поняття матричної передавальної функції як матричного лінійного динамічного оператора, який складається з двох компонент, що визначають збурений вільний та керований вимушений рухи. Використання такого оператора дозволяє досліджувати динаміку лінійної системи як окремо по кожному з компонент узагальненого вектору керуючих впливів, так і в комплексі, вирішуючи тим самим пряму задачу динаміки лінійних систем.

В якості прикладу ми показуємо використання запропонованого підходу для аналізу рухів двигуна постійного струму з нелінійним вентиляторним тертям на основі його кусково-лінеаризованої моделі.

Про модифікацію GL-моделей шляхом додавання ребер в циклічний граф

Віталій Олексійович Романкевич — 2024-05-14

В роботі запропоновано спосіб побудови GL-моделей відмовостійких багатопроцесорних систем. Ці моделі можуть бути використані, зокрема, для оцінки параметрів надійності останніх методом проведення статистичних експериментів із моделями їх поведінки в потоці відмов. Розглядається два випадки: небазова система, на відміну від базової, є стійкою до деяких відмов підвищеної кратності, або ж навпаки, небазова система є нестійкою до деяких відмов, котрі не призводять до виходу з ладу базової системи. При цьому, умові, за якої поведінка системи відрізняється від базової відповідає деякий булевий вираз, що залежить від значень елементів вектору стану системи, котрий характеризує стани її процесорів в потоці відмов. Відповідно до запропонованого в статті способу модель такої системи будується шляхом додавання ребра або декількох ребер до так званої МВР-моделі – одного з видів GL-моделей, котрі можуть бути побудовані для будь-яких базових систем та мають у своїй основі циклічні графи. Реберна функція для цього ребра формується на базі вищезгаданого булевого виразу. Моделі, побудовані запропонованим способом також базуються на циклічних графах, що, зокрема, суттєво спрощує процедуру оцінки зв’язності останніх. Проведено ряд експериментів, котрі підтверджують адекватність моделей (отриманих запропонованим способом) поведінці систем в потоці відмов. В роботі наведено приклади, котрі демонструють процес побудови GL-моделей для небазових відмовостійких багатопроцесорних систем запропонованим способом для обох
вищезгаданих випадків.

Інформаційна система аналізу громадського настрою у веб-платформах на основі машинного навчання

Дмитро Ілліч Угрин — 2024-05-15

Проведено аналіз систем для вивчення громадського настрою у веб-платформах. Описано різні засоби та методи для ефективного визначення настрою у текстових даних з веб-платформ, включаючи формалізацію соціального графу та графу контенту. Досліджено процес класифікації коментарів, що включає систематизацію та розподіл висловлювань на категорії. На основі дослідженого набору даних відібрана інформація про відгуки від клієнтів та оцінки готелів у Європі з вебплатформи booking.com. З урахуванням вимог інформаційної системи та результатів аналізу визначено, що для отримання кращих результатів у визначенні емоційного відтінку текстів відгуків та повідомлень від користувачів найбільш
відповідним є застосування методів машинного навчання, враховуючи методи природної мови для обробки текстових даних. У виборі методу векторизації тексту для машинного навчання обрано Term Frequency Inverse Document Frequency Vectorizer як більш ефективного серед досліджених методів. Запропонована архітектурна структура досліджуваної системи, що спрямована на ефективну взаємодію між компонентами та модулями. Обрано модель LogisticRegression для визначення громадського настрою. Розроблена інформаційна система, що аналізує громадський настрій щодо об'єктів, використовує передові технології машинного навчання для оцінки емоційного відтінку текстових коментарів і забезпечує користувачам інсайти та аналіз результатів.