Гибридный алгоритм разбиения СБИС с учетом принципов биогеографии

Резюме: В работе рассматривается гибридный алгоритм решения задачи разбиения с учетом принципов биогеографии. Композитная архитектура многоагентной системы бионического поиска для решения задачи разбиения базируется на основе интеграции роевого интеллекта и генетической эволюции. Используется вычислительная модель биогеографии. Рассмотрены новые принципы и способы кодирования и декодирования хромосом. В предложенном алгоритме введен блок территориального развития особи. В этот блок входят два независимых оператора декодирования особи. В работе целевая функция изменена таким образом, чтобы она учитывала число разрезов цепей и задержку сигнала. С целью достижения более реалистичной модели задержки модель Эльмора используется вместе с различными задержками проводников для каждой цепи. Временная сложность алгоритма, полученная экспериментальным путем, лежит в пределах О(n2)-О(n3).

Ключевые слова: Разбиение, биогеография, многоагентная система, роевой интеллект, генетическая эволюции, бионический поиск, гибридизация.

B.K. Lebedev, O.B. Lebedev, E.O. Lebedeva

Hybrid algor ithm for vlsi partitioning ta king into accou nt the principles of biogeography

Summary: The paper considers a hybrid algorithm for solving the partition problem taking into account the principles of biogeography. The composite architecture of the multi-agent bionic search system for solving the partition problem is based on the integration of the swarm intelligence and genetic evolution. A computational model of biogeography is used. New principles and methods for encoding and decoding chromosomes are considered. The proposed algorithm introduced a block of territorial development of the individual. This block includes two independent decoding operators for the individual. In operation, the objective function has been changed in such a way that it takes into account the number of cuts of the circuits and the delay of the signal. In order to achieve a more realistic delay model, the Elmor model is used together with various wire delays for each circuit. The temporal complexity of the algorithm obtained experimentally lies within the range О(n2)-О(n3).

Keywords: Partition, biogeography, multi-agent system, swarm intelligence, genetic evolution, bionic search hybridization.

Е.А. Пантелюк, Д.Ю. Запорожец, Вл.Вл. Курейчик, Д.В. Заруба

Модифицированный гибридный алгоритм на основе алгоритмов волчьей стаи и дифференциальной эволюции

Резюме: Алгоритм Волчьей Стаи (WPA) – это новый алгоритм оптимизации с хорошей производительностью, а также с возможностью улучшения его сходимости. Стремясь повысить способность локального поиска и увеличить индивидуальное разнообразие в популяции алгоритма волчьей стаи, был предложен новый гибрид, основанный на алгоритме волчьей стаи и дифференциальной эволюции (DE), который кратко назвали WPA/DE. Для проверки влияния этих улучшений применяются шесть стандартных эталонных функций. Показано, что производительность WPA/DE превосходит или, по крайней мере, в высокой степени конкурирует со стандартным WPA и другими алгоритмами роевого интеллекта, такими как GA, DE, PSO и ABC в большинстве ситуаций.

Ключевые слова: алгоритм волчьей стаи, дифференциальная эволюция, роевой интеллект, эволюционные вычисления.

E.A. Pantelyk, D.Yu. Zaporozhetc, Vl. Vl. Kureichik, D.V. Zaruba

Modified hybrid algorithm based on the algorithm of the wolf pack and differential Evolution

Summary: The Wolf Pack (WPA) algorithm is a new optimization algorithm with good performance, as well as the ability to improve its convergence. In an effort to improve the local search capability and increase individual diversity in the population of the wolf pack algorithm, a new hybrid was proposed based on the wolf pack algorithm and differential evolution (DE), which was briefly called WPA / DE. Six standard reference functions are used to test the effect of these improvements. WPA/ DE performance is shown to be superior or at least highly competitive with standard WPA and other swarm intelligence algorithms, such as GA, DE, PSO and ABC in most situations.

Keywords: wolf pack algorithm, differential evolution, swarm intelligence, evolutionary computations.

О.А. Логинов, A.A. Лежебоков, В.В. Бова, С.Н. Щеглов

Интеллектуальный анализ данных на основе биоинспирированного подхода

Резюме: Сбор данных (datamining) стал мощным инструментом для извлечения скрытых моделей данных и приобретает все большее значение, поскольку помогает в принятии решений во всех сферах жизни. Его различные методы позволяют получить утонченный результат запроса. Кластеризация метод, который позволяет поисковой системе группировать подобные данные. Технология диверсификации ранжирует данные в соответствии с приоритетом. Есть ряд биоинспирированных алгоритмов, которые могут быть реализованы для решения сложных и сверхсложных проблем интеллектуального анализа данных. В данной статье будут рассмотрены различные роевые алгоритмы для методов сбора данных.

Ключевые слова: сбор данных, кластеризация, диверсификация, биоинспирированный алгоритм, генетический алгоритм.

O.A. Loginov, A.A. Legebokov, V.V. Bova, S.N. Sheglov

Intelligent data analy sis based approach bioinspired

Summary: Data mining has become a powerful tool for extracting hidden data models and is becoming increasingly important, as it helps in making decisions in all areas of life. Its various methods allow you to get a refined query result. Clustering is a method that allows a search engine to group such data. The technology of diversification ranks the data according to the priority. There are a number of bioengineered algorithms that can be implemented to solve complex and super complicated problems of data mining. In this article, we will consider various roving algorithms for data collection methods.

Keywords: data collection, clasterization, diversification, bioinspiral algorithm, genetic algorithm.

Ю.И. Рогозов

Форма представления методологии для интеллектуальных систем

Резюме. В статье обсуждается концепция построения формы методологического понятия, которое предлагается представлять в виде структуры действия. Предлагаемая идея основана на следующих принципах: концепция методологии представляет собой систему, которая должна представлять собой набор взаимосвязанных правил или парадигму. Набор взаимосвязанных правил представляется в виде набора взаимосвязанных структур действий как возможного средства создания символической формы объекта. Совокупность взаимосвязанных структур действий может быть объективирована свойствами (атрибутами) создаваемого объекта и представлена в виде конкретной формы действия. Методология как система формируется из совокупности согласованных методов организации структур действий, которые представляют собой структуру познавательной деятельности (объективного и методологического знания) и логики структур движения (через атрибуты) конкретных действий.

Ключевые слова: методология, парадигма, структура взаимосвязанных методов, познание.

Y.I. Rogozov

Form of presentation of methodology for intelligent systems

Summary: In the paper discussed the concept of constructing a methodology notion in sign form, which is a schematization in form of action mechanism of normalization of system creation rules. The proposed idea is based on the following principles: the concept of the methodology is a system that represents a set of rules for creating interpenetrating particular paradigm creation systems. Rules are represented as cognitive action mechanism for generating a specific cognitive means acts to create an object symbolic form. Cognitive action mechanisms can be objectified to the properties (attributes) of the object being created and presented in the form of a specific mechanism of action. The methodology as a system is formed from a system of methods of organizing mechanisms of action, forming a common mechanism of cognitive activity (objective and methodological knowledge) and the logic of motion content (via attributes) mechanisms of action.

Keywords: methodology, paradigm, structure of interrelated methods, cognition.

В.В. Бова, А.А. Лежебоков, Д.В. Лещанов

Моделирование семантической сети представления знаний на основе онтологического подхода

Резюме: Представлен подход к реализации унифицированной формальной модели представления и структурирования знаний и синтеза релевантной ее свойствам метаструктуры, выступающей в роли метода решения задачи управления знаниями в проблемно-ориентированных информационных системах. Для решения задачи устранения неопределенности при представлении и структуризации знаний произвольного вида, полученных из распределенных источников предложена кластерная модель структуризации, реализующая представление эволюционирующих элементов проблемно-ориентированных знаний на основе механизмов фрактальных кластерных агрегатов. Для формирования многоуровневой онтологической структуры пространства знаний различных предметных областей разработана фрактальная модель, позволяющая формализовать самоподобную иерархически организованную структуру семантической сети.

Ключевые слова: семантическая сеть, онтологии, фрактальная модель, представление предметно-ориентированных знаний, системы управления знаниями.

V.V. Bova, A.A. Lezhebokov, D.V. Leschanov

The semantic networ k simulat ion for representat ives of knowledge based on ontolog ical approach

Summary: This approach is presented to the implementation of a unified formal model for the representation and structuring of knowledge and the synthesis of a metastructure relevant to its properties that acts as a method for solving the problem of knowledge management in problem-oriented information systems. To solve the problem of eliminating uncertainty in the presentation and structuring of knowledge of an arbitrary kind obtained from distributed sources, a cluster structuring model is proposed that implements the representation of evolving elements of problem-oriented knowledge based on the mechanisms of fractal cluster aggregates. To form a multi-level ontological structure of the knowledge space of different subject areas, a fractal model is developed that allows one to formalize the self-similar hierarchically organized structure of the semantic network.

Keywords: semantic network, ontologies, fractal model, representation of subject-oriented knowledge, knowledge management system

С.А. Кучеров, Е.А. Борисова, М.С. Кучерова

Концептуальная модель хранилища конфигурируемой информационной системы в виде навыков пользователя по получению объектов данных

Резюме: Для создания конфигурируемых информационных систем необходимы модели и технологии хранения данных, обеспечивающие сохранение семантики. По этой причине современные исследователи говорят о высокой стоимости модели предметной области по сравнению с программным кодом системы, не предлагая при этом подходов для включения этой модели в качестве компонента самой системы. Существующие подходы к моделированию предметной области по мере приближения к завершающим стадиям жизненного цикла склонны к потере семантической составляющей данных. Они позволяют заложить в систему только структуру для фактографического отображения значений данных. Контекст, в котором данные должны быть рассмотрены, и допустимые алгоритмы их обработки остаются вне системы и определяются разработчиком на этапе создания исполняемых файлов. В результате студент с точки зрения пропускной системы и студент с точки зрения деканата – два разных объекта данных в системе. В предметной области это один и тот же объект данных, меняющий свой смысл в зависимости от контекста. Чтобы уйти от разделения одного и того же объекта данных на отдельные части, соответствующие отдельным контекстам, требуется новая модель данных. Авторы предлагают рассматривать предметную области как некоторое смысловое пространство в виде действий по созданию объектов данных и действий, связывающих объекты данных между собой. Первый вид действия обеспечит вариативность базы данных. Имея возможность управлять процедурой создания объекта данных, мы можем менять его в зависимости от контекста и требований. Второй вид действий обеспечит сохранение семантики, поскольку в реальном мире данные не могут быть отделены от контекста их использования. В статье предлагается метод онтологического моделирования данных в виде действий, совокупность которых представляет смысловое пространство предметной области, связанное с производством и обработкой данных

Ключевые слова: хранилище конфигурируемой информационной системы, навык пользователя, изменчивость данных, база данных

S.A. Kucherov, E.A. Borisova, M.S. Kucherova

The conceptual model of configurable informat ion system storage in the form of user skills on data objects retrieving

Summary: Specific models and storage technologies, which is possible to save domain semantics, are required to create configurable information systems. This is why modern researchers talk about the high cost of domain models in comparison with a program code. However, they do not suggest any approaches for including this model as a component of the system itself. Existing approaches for domain modeling during the transition to final stages of a system life cycle tend to lose the semantic component of the data. They only allow to put in a system only a structure for the factual representation of data values. The context in which data should be considered and the acceptable algorithms for processing them remain outside the system. The developer determines them at the stage of creating executable files. As a result, the student from the point of view of the access system and the student from the point of view of the dean’s office — two different data objects in the information system. On the contrary, there are only one such data object as a student when we considering the domain. It only can change its meaning depending on the context. To avoid the separation of the same data object into separate parts corresponding to individual contexts, a new data model is required. The author propose to consider the subject area as a certain semantic space in the form specific ontology of user skills of two types. The first type is used to create data objects and the second type is used to connect data objects to each other. Both types of user skills are represented within “action” concept. The first kind of action will ensure the variability of the database. Having the ability to control the procedure of creating a data object, we can change it depending on the context and requirements. The second kind of action will ensure the saving of semantics, because in the real world, data objects can not be separated from the context of their use. The paper proposes the method for modelling data through user skills and the conceptual model of user skills storage. The totality of such actions represents the semantic space of the subject domain associated with the production and processing of data.

Keywords: Configurable information system storage, user skill, data variability, database

Ю.А. Кравченко, И.О. Курситыс, Н.В. Кулиева

Семантический подход к интеграции информационных систем с применением биоинспирированного алгоритма

Резюме: Работа посвящена решению задачи интеграции информационных систем, которая приобретает все большую актуальность в условиях повсеместного распространения информационных технологий. В статье приведен сравнительный обзор методов интеграции информационных систем в соответствие с четырьмя уровнями – брокеров, сервисов, данных и интерпретации метаданных. Разработана модифицированная структура интеграции с добавлением в нее блока расчета семантической близости между компонентами концептов интегрируемых информационных систем. Приведена графовая модель задачи расчета семантической близости. Разработан алгоритм летучих мышей для решения задачи семантической близости в соответствии с графовой моделью. Представлены результаты экспериментальных исследований в сравнении с жадным и генетическим алгоритмами. Разработанный алгоритм в среднем на 12% эффективнее, а его временная сложность составляет О(n2).

Ключевые слова: интеграция, семантическая близость, биоинспирированный алгоритм, алгоритм летучих мышей

Y.A. Kravchenko, I.O. Kursitys, N.V. Kulieva

Semantic integration of information systems using a bat algorithm

Summary: The paper deals with the solution of the problem of information systems integration, which is getting ever more important in terms of global distribution of information technologies. The article contains the comparative analysis of the methods of integration according to four levels: broker level, service level, data level and metadata interpretation. The modified structure of integration is developed adding a block to calculate the semantic similarity between the components of concepts of integrated information systems. Authors demonstrate a graph model to measure the semantic similarity. To solve the problem the bat algorithm is developed corresponding to the graph model. The paper demonstrates the results of experimental research comparing the developed bat algorithm, greedy algorithm and genetic algorithm. The developed bat algorithm is at 12% more effective than genetic one and its time complexity is О(n2).

Keywords: integration, semantic similarity, bioinspired algorithm, bat algorithm

С.А. Беликова

Метод проектирования интерфейса информационных систем на основе содержания деятельности пользователя в предметной области

Резюме. В работе предлагается метод автоматизированного проектирования пользовательского интерфейса, отличающийся от известных использованием в качестве исходных данных для проектирования описание деятельности пользователя в предметной области, которое сформировано самим конечным пользователем на естественном языке. Данное описание преобразуется далее в механизм действий, совокупность которых можно назвать моделью. Также в статье представлен анализ возможных моделей, используемых в моделеориентированных подходах к разработке интерфейса, выделены преимущества предлагаемой модели. На основе модели в виде механизмов действий формируется пользовательский интерфейс информационной системы.

Ключевые слова: пользовательский интерфейс, механизм действия, смысловой подход, метод проектирования, описание деятельности на естественном языке.

A. Belikova

Method of information systems interface design based on the content of end user’s domain activities

Summary. In this paper, we propose a method for automated design of user interface, which differs from known for using a description of the user’s activity in the domain, which is formed by the end user himself in natural language, as a source data for design. This description is further transformed into a mechanism of action, the combination of which can be called a model. Also the paper contains the analysis of possible models used in model-oriented approaches to interface development, advantages of the proposed model are highlighted. Based on the model in the form of action mechanisms, the user interface of the information system is formed.

Keywords: user interface, mechanism of action, semantic approach, design method, description of activities in the natural language.

А.Н. Беликов

Анализ проблемы согласованности смыслов и их форм, используемых на разных этапах разработки информационных систем

Резюме. Согласно статистическим исследованиям только 30% проектов по разработки информационных систем (ИС) являются успешными. Одной из причин этого является появление так называемых «ямы недопонимания» между субъектами, участвующими в разработки ИС, вследствие чего возникает проблема перехода между этапами разработки ИС. В ходе анализа было выявлено, что данная проблема возникает из-за несогласованности смысла субъектов и форм смыслов (языков и нотация) используемых субъектами для представления смысла. В статье делается вывод о том, что для их согласования необходимо описывать и документировать процесс перехода от смысла к форме смысла. Обозначенная задача существующими в настоящее время подходами и конструирования технологиями конструирования в полном объеме не может быть решена. Требуется переход на качественно новый уровень осмысления процесса разработки и используемых методов и технологий. Возникает необходимость в разработке новых подходов и технологий (форм смысла, семантический смысл которых понятен всем участникам проекта), обеспечивающих согласование используемых знаний на разных этапах жизненного цикла разработке ИС. В статье описывается идея использования новой формы, позволяющей представлять смысл, отображать его в форме смысла и производить согласование и документирование данного преобразования.

Ключевые слова: смысл, субъект, этап разработки, абстракция, информационная система.

A.N. Belikov

Analy sis of the problem of meanings and their forms consistency used on different stage s of informat ion systems development

Summary. According to statistical studies, only 30% of projects of information systems (IS) development are successful. One of the reasons for this is the emergence of the so-called “misunderstanding gap” between the actors involved in the development of IS, which raises the problem of transition between the of IS development stages. In the course of the analysis it was revealed that this problem arises from the inconsistency of the meaning of the stakeholders and the forms of meanings (languages and notation) used by the stakeholders to represent the meaning. The article concludes that to coordinate them it is necessary to describe and document the process of transition from the meaning to the form of meaning. The designated task of existing approaches and the construction of full design technologies can not be solved. It is necessary to move to a qualitatively new level of development process understanding and the methods and technologies that are used. There is a need to develop new approaches and technologies (forms of meaning, the semantic meaning of which is understandable to all project participants), ensuring the harmonization of the knowledge at different stages of the life cycle of IS development. The paper describes the idea of using a new form that allows you to represent the meaning, display it in the form of a meaning, and to coordinate and document this transformation.

Keywords: meaning, stakeholder, development stage, abstraction, information system.