Особенности современного этапа создания системы распределенных ситуационных центров в интересах государственного управления Российской Федерации

Резюме: Цель: провести анализ основных особенностей современного этапа создания системы распределенных ситуационных центров (СЦ). Материалы и методы: Показано, что в настоящее время одной из центральных проблем повышения эффективности использования СЦ и системы распределенных ситуационных центров (СРСЦ) в целом является проблема комплексной автоматизации и интеллектуализации процессов поддержки принятия управленческих решений как на уровне решения задач стратегического, так и регионального мониторинга, планирования и управления ситуациями, складывающими в социально-экономической, общественно-политической сферах и в сфере национальной безопасности. При этом подчеркивается необходимость разработки прикладных теорий проактивного (упреждающего) управления соответствующими объектами и процессами в указанных сферах. Результаты: Проведен анализ современного состояния использования информационных систем в структуре стратегическом планировании в Российской Федерации, а также рассмотрены направления формирования методологических и методических основ проектирования, создания и использования систем поддержки принятия решений (СППР). Выводы: показано, что, во-первых, система распределения ситуационных центров (СРСЦ) может рассматриваться как основа цифровой трансформации государственного управления, и, во-вторых, центральной проблемой при создании и использовании как СЦ, так и СРСЦ в целом была и остается проблема автоматизации и интеллектуализации.

Ключевые слова: стратегическое планирование и управление, система распределенных ситуационных центров, автоматизация и интеллектуализация управления.

N.I. Ilyin, R.M. Yusupov

Features of the modern stage of creating a system of distributed situation centers in the interests of the state administration control of the Russian Federation 

Summary: Purpose: analyze the main features of the current stage of creating a system of distributed situational centers (SC). Materials and methods: It is shown that at present one of the central problems of increasing the efficiency of using the SC and the system of distributed situational centers (SRSC) as a whole is the problem of complex automation and intellectualization of management decision support processes both at the level of solving strategic and regional monitoring, planning and management tasks situations that take shape in the socio-economic, socio-political spheres and in the sphere of national security. It emphasizes the need to develop applied theories of proactive (proactive) management of relevant objects and processes in these areas. Results: The analysis of the current state of the use of information systems in the structure of strategic planning in the Russian Federation, and also the formation directions of the methodological and methodological foundations of the design, creation and use of decision support systems (DSS) is considered. Conclusion: показано, что, во-первых, система распределения ситуационных центров (СРСЦ) может рассматриваться как основа цифровой трансформации государственного управления, и, во-вторых, центральной проблемой при создании и использовании как СЦ, так и СРСЦ в целом была и остается проблема автоматизации и интеллектуализации. It is shown that, firstly, the distribution system of situational centers (DSSC) can be considered as the basis of digital transformation of state administration, and, secondly, the central problem in creating and using both SС and the DSSC as a whole was the problem of automation and intellectualization remains.

Keywords: strategic planning and management, system of distributed situational centers, automation and intellectualization of management.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-7-13

Потрясаев С.А., Соколов Б.В., Юсупов Р.М.

Системно-управленческая интерпретация процессов создания и использования моделей и полимодельных комплексов

Резюме: Цель. В настоящее время особую актуальность приобретают вопросы оценивания и анализа качества моделей и полимодельных комплексов, описывающих сложные объекты (СлО) на различных этапах их жизненного цикла (ЖЦ). В статье предложен подход к обобщенному содержательному и формальному описанию рассматриваемой проблемы. Материалы и методы. В статье предлагается оригинальный подход, основанный на системно-управленческой интерпретации процессов создания и использования моделей и полимодельных комплексов, описывающих СлО. Результаты. Для решения перечисленных задач многокритериального анализа и синтеза моделей и полимодельных комплексов авторами статьи разработана соответствующая теория, которая авторами названа квалиметрией моделей и полимодельных комплексов. В статье показано как, опираясь на введенное ими понятие – развивающаяся ситуация, можно с единых управленческих позиций подойти к многокритериальному анализу и синтезу как моделей (полимодельных комплексов), так и технологий системного моделирования ситуационных центров (СЦ) и соответствующих (СППР). Выводы. Предложенная системно-управленческая интерпретация основных классов проблем и задач, решаемых в квалиметрии моделей и полимодельных комплексов, имеет большие перспективы, т.к. опирается на фундаментальные и прикладные результаты, полученные к настоящему времени в междисциплинарной отрасли системных знаний, в том числе, в рамках таких ее базовых научных направлений как системология, неокибернетика и информатика.

Ключевые слова: модели, полимодельные комплексы, ситуационные центры, системы поддержки принятия решений.

Boris V. Sokolov, Rafael M. Yusupov

System-manageme nt interpretat ion of the models and polymodele ss complexes design and implementat ion processes

Summary: Aim. Currently, issues of evaluation and analysis of the quality of models and polymodel complexes describing complex objects (DCO) at various stages of their life cycle (LC) are of particular relevance. An approach for the generalized meaningful and formal description of the problem in question is proposed. Materials and methods. An original approach based on the system-management interpretation of the processes of creating and using models and polymodel complexes describing SLO is proposed. Results. To solve these problems, the authors of the article developed a corresponding theory, which they called the qualimetry of models and polymodel complexes. The article shows how, based on the concept introduced by them – the evolving situation, it is possible to approach multi-criteria analysis and synthesis of both models (polymodel complexes) and systems modeling technologies for situational centers (DSS) from a single managerial position. Conclusions. The proposed system-management interpretation of the main classes of problems and tasks solved in the qualimetry of models and polymodel complexes has great prospects, since relies on the fundamental and applied results obtained so far in the interdisciplinary branch of system knowledge, including, within the framework of such basic scientific areas as systemology, neo-cybernetics and computer science.

Keywords: models, polymodel complexes, situational centers, decision support systems.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-14-19

Смирнов Н.В., Пересада В.П., Гирдюк Д.В., Постнов К.В., Попков А.С.

Модель межотраслевого баланса – один из базовых элементов информационного обеспечения работы ситуационных центров регионов

Резюме. Цель. Современные ситуационные центры ориентированы на подготовку научно обоснованных управленческих решений органов исполнительной власти федерального и регионального уровня. Их работа направлена не только на принятие решений в чрезвычайных ситуациях, но и на вопросы прогнозирования, планирования и реализации социально-экономических тенденций и программ развития. Модификация моделей межотраслевого баланса под эти цели представляет собой актуальную задачу. Материалы и методы. В статье предлагается модификация модели межотраслевого баланса, ориентированная на одновременное моделирование процесса производства и динамики сферы потребления, а также учета влияния экзогенных макроэкономических параметров. Приводится классификация моделей, описаны методы идентификации их параметров на основе общедоступных мировых и отечественных баз данных. Результаты. Разработаны методы настройки моделей под решение конкретных проблем. Модель варьируется в зависимости от учета различных макроэкономических параметров и степени детализации основных балансовых соотношений. Линейные непрерывные и разностные модели позволяют решать задачи управления инвестициями. Варьирование экзогенных параметров приводит к нелинейным управляемым динамическим моделям. Выводы. Показано, что предложенный подход позволяет обеспечивать информационную поддержку государственного управления, связанного с анализом и коррекцией социально-экономических тенденций, а также разработку необходимого программного обеспечения. Вместе с тем его успешное внедрение возможно только при наличии соответствующих баз статистических данных по экономикам регионов и информационной инфраструктуры. Ключевые слова: ситуационные центры, цифровая экономика, динамическая модель «затраты-выпуск», макроэкономические тенденции, прогноз, управление.

N.V. Smirnov, V.P. Peresada, D.V. Girdyuk, K.V. Postnov, A.S. Popkov

The input-output model: one of the basic elements of information support for the work of regional situational centers

Summary: Goal. Modern situational centers are focused on the preparation of evidence-based management decisions of the executive authorities of the federal and regional levels. Their work is aimed not only at making decisions in emergency situations but also at questions of forecasting, planning and implementing socio-economic trends and development programs. Modification of input-output (IO) models is an actual task for these purposes. Materials and methods. The article proposes a modification of the IO model, focused on the simultaneous modeling of the production process and the dynamics of the consumption sphere, as well as taking into account the influence of exogenous macroeconomic parameters. A classification of models is given; methods for the identification of their parameters on the basis of publicly available global and domestic databases are described. Results. We developed methods for customizing models for solving specific problems. The model varies depending on the consideration of various macroeconomic parameters and the degree of detail of the basic balance ratios. Linear continuous and discrete models allow solving investment management problems. Variation of exogenous parameters leads to non-linear dynamic IO models. Conclusion. It is shown that the proposed approach allows providing information support to public administration associated with the analysis and correction of socio-economic trends, as well as the development of the necessary software. At the same time, its successful implementation is possible only if there are relevant statistical databases on regional economies and information infrastructure.

Keywords: situational centers, digital economy, dynamic input-output model, macroeconomic trends, forecast, management.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-20-25

Меркулов А.А.

Синтез облика организации на основе комбинированных подходов и моделей

Резюме: Цель. Рассмотреть возможность использования концепций и технологий комплексного моделирования для описания сложных объектов и синтеза их облика. Материалы и методы. В статье предлагается комбинированный подход и модели, используемые для синтеза облика организации, в качестве которой рассматривается ситуационный центр. При этом в качестве базовых теорий, положенных в основу разрабатываемой методологии, были выбраны технетика, организационная кибернетика и аутопойезис. Результаты. Предложена и обоснована методика синтеза облика ситуационного центра, позволившая, во-первых, обеспечить непрерывно-конструктивное взаимодействие между разработчиками концептуальных моделей и архитекторами программной платформы, а также между специалистами из различных предметных областей, разработчиками типовых проектных решений и пользователей ситуационных центров, и, во-вторых, сформировать универсальный паттерн организации, учитывающий инвариантные, ресурсные и структурные характеристики синтезируемой организации. Выводы. Предложено использовать при синтезе облика организации три известных класса концептуальных моделей: конструкты, паттерны и типовые проектные решения в режиме «технологического наследования». При этом режимы использования концептуальных моделей синхронизированы с соответствующими инструментальными средствами и разработчиками.

Ключевые слова: ситуационный центр, комбинированные методы, комплексное моделирование.

A. Merkulov

Synthesis of the organization image on the basis of combined approaches and models

Summary: Purpose. Consider the possibility of using the concepts and technologies of complex modeling to describe complex objects and synthesize their appearance.Materials and methods. The combined approach and models used for the synthesis of the image of the organization, which is considered as a situational center, are proposed. At the same time, the technical theories, organizational cybernetics and autopoiesis were chosen as the basic theories underlying the developed methodology. Results. A method of synthesizing the appearance of a situational center was proposed and substantiated, which allowed, firstly, to ensure continuous and constructive interaction between conceptual model developers and software platform architects, as well as between specialists from different subject areas, developers of typical design solutions and users of situational centers, and – second, to form a universal organization pattern, taking into account the invariant, resource and structural characteristics of the synthesized organization. Conclusion. It is proposed to use in the synthesis of the image of the organization three well-known classes of conceptual models: constructs, patterns and typical design solutions in the “technological inheritance” mode. Modes of use of conceptual models are synchronized with the appropriate tools and developers.

Keywords: situational center, combined methods, complex modeling.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-26

Соколенко В.Н.

Информационные основы проектирования и создания стратегической системы управления экономическим и социальным развитием субъекта Российской Федерации

Резюме: Рассматриваются информационные основы проектирования и создания стратегической системы управления экономическим и социальным развитием субъекта Российской Федерации. Проведен анализ современного состояния использования информационных систем при стратегическом планировании в субъектах Российской Федерации. Предложен подход использования системы распределенных ситуационных центров и современных методов построения систем проектного стратегического планирования на основе автоматизированных систем управления.

Ключевые слова: система распределенных ситуационных центров, система стратегического планирования, автоматизированные системы управления.

N. Sokolenko

Informational basis for designing and establishing strategic control system of economic and social development of the Russian Federation Economic and social development of the Russian Federat ion

Summary: Information bases of design and creation of strategic system of management of economic and social development of the subject of the Russian Federation are Considered. The analysis of the current state of use of information systems in strategic planning in the subjects of the Russian Federation. The approach of use of the system of distributed situation centers and modern methods of construction of systems of project strategic planning on the basis of automated control systems is offered.

Keywords: system of distributed situation centers, strategic planning system, automated control systems.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-33-36

Котенко И.В., Саенко И.Б., Авраменко В.С.

Концептуальный подход к обеспечению информационной безопасности системы распределенных ситуационных центров

Резюме: Цель. Проблема обеспечения информационной безопасности для системы распределенных ситуационных центров приобретает особую значимость в силу резкого увеличения множества воздействующих на нее угроз безопасности и увеличения значимости последствий от реализации этих угроз. Разработка концептуальных основ построения систем защиты для системы распределенных ситуационных центров является основополагающим этапом в решении этой проблемы. Материалы и методы. В статье предлагается концептуальный подход к обеспечению информационной безопасности системы распределенных ситуационных центров, основанный на классификации и моделировании угроз безопасности, оценке последствий их реализации и применении интеллектуальных средств защиты. При разработке общей архитектуры системы защиты информации используются методы выделения уровней и компонентов, свойственные концепции SIEM-системы. Результаты. Разработаны концептуальная модель угроз информационной безопасности и ориентированная на нее архитектура интеллектуальной системы защиты информации для системы распределенных ситуационных центров. В системе защиты информации традиционные средства защиты формируют нижний уровень сбора данных, а интеллектуальные средства защиты располагаются на уровнях хранения, анализа и управления событиями безопасности. Выводы. Предложенный подход позволяет повысить уровень информационной безопасности системы распределенных ситуационных центров за счет наделения ее системы защиты более эффективными, гибкими и разносторонними возможностями, предоставляемыми интеллектуальными средствами защиты. Более детальное освещение вопросов построения и функционирования интеллектуальных систем защиты информации требует дополнительных исследований.

Ключевые слова: ситуационный центр, информационная безопасность, система защиты информации, интеллектуальное средство защиты.

I.V. Kotenko, I.B. Saenko, V.S. Avramenko

Conceptual Approach to Ensuring Information Security of a System of Distributed Situational Centers

Summary: Goal. The problem of ensuring information security for a system of the distributed situational centers gains the special importance owing to sharp increase in a set of security threats influencing them and increase in the importance of consequences from realization of these threats. Development of conceptual bases of creation of the protection system for a system of the distributed situational centers is fundamental stage in solving this problem. Materials and methods. The paper proposes a conceptual approach to ensuring information security of a system of the distributed situational centers based on classification and modeling of security threats, assessment of consequences of their realization and use of intelligent means of protection. When developing the general architecture of a system of information security, the methods of allocation of levels and components, peculiar the concept of SIEM-system, are used. Results. The conceptual model of information security threats and the architecture of an intelligent system of information security focused on it for a system of the distributed situational centers are developed. In the information security system, traditional protection means form the lower level of data collection, and intelligent protection means are located at the levels of storage, the analysis and management of security events. Conclusion. The offered approach allows us to increase the level of information security of a system of the distributed situational centers due to investment of its protection system with more effective, flexible and versatile opportunities given by intelligent protection means. More detailed illumination of questions of creating and functioning of intelligent information security systems demands the further additional research.

Keywords: situational center, information security, information security system, intelligent security mean.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-37-43

Алексеев А.В.

Постановка и решение задачи оптимизации избыточности систем, входящих в состав ситуационных центров

Резюме: Выполнен анализ понятия, свойств и особенностей разнородной избыточности в современных сложных эргатических системах, в том числе входящих в состав ситуационных центров (СЦ). На основе квалиметрической парадигмы обоснованы обобщенная аналитическая модель качества и оптимизации избыточности по частным, групповым, сводным и агрегированному показателям качества. Приведены практические пути реализации модели и методики оптимизации объектов, входящих в состав СЦ и их в целом за счет сокращения структурной, функциональной и других видов избыточности при обязательном условии неснижения требуемого значения качества. На примере обобщенной теоремы отсчетов при выборе оптимального значения частоты дискретизации реального полосового сигнала показана критичность и существенное влияние на избыточность данных при их дальнейшей обработке в СЦ.

Ключевые слова: разнородная избыточность, системное качество, ситуационный центр, вариантная оптимизация, обобщенная теорема отсчетов.

A.V. Alekseev

Formulat ion and solution of optimizat ion problem redundancy system comprising situat ion center

Summary: The analysis of the concept, properties and features of heterogeneous redundancy in modern complex ergatic systems, including those included in the situation centers (SC). On the basis of the qualimetric paradigm, the generalized analytical model of quality and optimization of quality by private, group, summary and aggregated quality indicators is justified. Practical ways of realization of the model and methods of optimization of the objects which are a part of SC and them as a whole at the expense of reduction of structural, functional and other types of redundancy under the obligatory condition of non-reduction of the required value of quality are given. On the example of the generalized sampling theorem when choosing the optimal value of the sampling frequency of the real bandpass signal, the criticality and significant influence on the redundancy of data in their further processing in the SC is shown.

Keywords: heterogeneous redundancy, system quality, situation center, variant optimization, generalized sampling theorem.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-44-50

Верзилин Д.Н., Максимова Т.Г., Соколова И.Б.

Мониторинг отношения населения к проблемам городской среды для ситуационных центров умного города

Резюме. Цель. Исследование ориентировано на поиск альтернативных источников информации о предпочтениях и реакции населения на проблемы и изменения городской среды для использования их при оперативном формировании решений в ситуационных центрах. Материалы и методы. Использованы данные поисковых запросов по ключевым словам, данные о сообществах в социальных сетях, данные тематических форумов, данные официальной статистики. Применены методы статистического анализа данных. Результаты. Представлены результаты анализа тематической онлайн активности населения, отражающей заинтересованность состоянием окружающей среды, возможностью дистанционного обучения и работы. Обосновано, что измерение тематической онлайн активности населения позволяет выявлять его потребности и анализировать в реальном времени ответную реакцию на осуществляемые изменения городской среды. Такой подход к выявлению потребностей населения может являться дополнением к планируемым в проекте «Умный город» платформам для выражения общественных потребностей «Активный горожанин». Выводы. Анализ данных об онлайн активности населения при принятии решений в ситуационных центрах является более оперативным, гибким и репрезентативным, в сравнении с привлечением инструментов разрабатываемых официальных платформ. Такой анализ может использоваться как альтернатива социологическим опросам, так как позволяет экономить время и средства. При выработке управленческих решений с использованием интеллектуальных информационных сервисов, необходимо учитывать потребности населения, отражающиеся в его социально-экономической активности в кибер-пространстве.

Ключевые слова: онлайн активность, поисковые запросы, ситуационные центры, умный город.

D.N. Verzilin, T.G. Maximova, I.B. Sokolova

Monitoring the att itude of the populat ion to problems of urban environment for situat ional centers of a smart city

Summary: Goal. The purpose of the study was to search for alternative sources of information on population’s preferences and response to problems and changes in the urban environment for use in the operational decisionmaking at situational centers. Materials and methods. The authors used data from search queries with keywords, data on communities in social networks, data from subject forums, and official statistics. Methods of statistical data analysis were applied. Results. The analysis of thematic online activity of the population was performed. The results reflected the interest in the state of the environment, the possibility of distance learning and work, are presented. It was reasoned that measurements of population’s thematic online activity let identify needs and analyze the realtime response to changes in the urban environment. Such an approach to identifying the needs of the population can be used in addition to the platforms “Active Citizen” of the Smart City project. Conclusions. An analysis of data on online activity of the population for decisionmaking at situational centers is more operational, flexible and representative, as compared with the use of tools of those platforms. Such an analysis can be used as an alternative to sociological surveys, as it saves time and money. When making management decisions using intelligent information services, it is necessary to take into account the needs of the population, reflected in its socioeconomic activity in cyberspace.

Keywords: online activity, search queries, situational centers, smart city.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-51-54

Павлов А.Н., Соколов Б.В.

Нечеткий гиперграфовый подход к исследованию ценности социальных сетей

Цель. В современных условиях требуются прикладные исследования в области анализа таких свойств социальных сетей, как «социальная корреляция», групповое взаимодействие, существование «лидеров влияния», ценность социальной сети с учетом репутации, конформизма, активности ее агентов. Материалы и методы. В статье предлагается оригинальный подход, основанный на использовании операции дифференцирования нечеткого гиперграфа, построения его производной, представляющей собой нечеткий граф социальной корреляции и взаимовлияния агентов сети, а также проводится интерпретация полученных результатов применительно к социальным сетям. Результаты. Используя нечеткое гиперграфовое формальное представление социальной сети, в котором ребра соединяют индивидуальных или групповых агентов сети, образующих ту или иную группу, коалицию или конфигурацию, а также операцию его дифференцирования, построено нечеткое отношение ценности сети, введены показатели ценности агентов и сети в целом. Выводы. Разработанный подход, позволяет провести анализ влияния лидеров агентов на социальное сообщество, оценить насколько их влияние критично, определить самых влиятельных агентов социальной сети, имеющих наибольшую ценность в условиях информационных воздействий.

Ключевые слова: нечеткий гиперграф, производная нечеткого гиперграфа, ценность социальной сети.

A.N. Pavlov, B.V. Sokolov

A Fuzzy Hypergraph Approach to Research of the Value of Social Networks

Goal. In modern conditions, applied research is required in the field of analysis such properties of social networks as «social correlation», group interaction, the existence of «leaders of influence», the value of a social network taking into account reputation, conformism, activity of its agents. Materials and methods. The article proposes an original approach based on using the operation of differentiating a fuzzy hypergraph, building its derivative, which is a fuzzy graph of social correlation and mutual influence of network agents, and the interpretation of the results obtained in relation to social networks is presented as well. Results. Using a fuzzy hypergraphic formal representation of a social network in which the edges connect individual or group network agents that make up a particular group, coalition or configuration, and its differentiation operation, a fuzzy relation of network value is constructed, and indicators of the value of agents and the network as a whole are introduced. Conclusion. This approach allows us to analyze the influence of the leaders of agents on the social community, to assess how critical their influence is, to determine the most influential agents of the social network with the greatest value in terms of informational influences.

Keywords: fuzzy hypergraph, derivative of fuzzy hypergraph, value of social network.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-57-62 

Потрясаев С.А.

Методы и модели управления вычислительными процессами в промышленном интернете

Резюме: В статье предложены метод и полимодельный комплекс управления вычислениями, позволяющие повысить эффективности производственных процессов на существующих и перспективных промышленных предприятиях за счет оптимального (рационального) функционирования информационных систем, обеспечивающих их работу. Рассмотрены особенности вычислительных процессов и архитектур информационных систем современных предприятий, основанных на концепции Индустрии 4.0. Приведено краткое описание программного комплекса, в котором в автоматизированном (автоматическом) режиме одновременно решаются задача структурно-функционального синтеза облика информационной системы предприятия, а также задача построения оперативно плана её работы.

Ключевые слова: индустрия 4.0, планирование вычислений, кибер-физические системы, туманные вычисления, системы управления предприятием, логико-динамические модели, многокритериальная оптимизация.

S.A. Potryasaev 

Methods and models of management of computing processes on the industrial internet

Summary: The paper proposes a method and a multi-model complex for managing computations, which make it possible to increase the efficiency of production processes at existing and prospective industrial enterprises due to the optimal (rational) functioning of their information systems. The features of computing processes and architectures of information systems of modern enterprises based on the concept of Industry 4.0 are considered. A brief description of the software package is given, in which the task of structural-functional synthesis of the structure of an enterprise information system, as well as the task of building an operational schedule for its work, are simultaneously solved in an automated (automatic) mode.

Keywords: industry 4.0, computation planning, cyber-physical systems, fog computing, enterprise management systems, logical-dynamic models, multicriteria optimization.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-63-70

Семенов А.Е.

Метод построения маршрута для пешеходной прогулки в городской среде на примере Санкт-Петербурга

Резюме: Целью исследования является разработка метода решения задачи пешеходной навигации в городской среде на примере Санкт-Петербурга. Определены основные факторы, влияющие на выбор маршрута для прогулки. На основе количественных оценок факторов разработана модель с использованием алгоритма «случайного леса», позволяющая рассчитать индекс привлекательности участков пешеходных дорожек города. Полученные результаты показали, что разработанный метод позволяет строить в среднем на 14% более привлекательные для прогулки маршруты, которые лишь на 6% длиннее, по сравнению с кратчайшими.

Ключевые слова: пешеходная навигация, сервисы, основанные на местоположении, пространственные данные, случайный лес, Дейкстра.

A.E. Semenov

Method suggesting city walking routes for pedestrians using an example of Saint-Petersburg

Summary: The method of pedestrian navigation in the cities illustrated by the example of Saint-Petersburg was investigated. The factors influencing people when they choose a route for their walk were determined. Based on acquired factors corresponding data was collected and used to develop model determining attractiveness of a street in the city using Random Forest algorithm. The results obtained shows that routes provided by the method are 14% more attractive and just 6% longer compared with the shortest ones.

Keywords: pedestrian navigation, location-based services, spatial data, random forest, Dijkstra.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-71-76

Степанец И.В., Степанец В.А., Зайчик Е.М., Одоевский С.М.

Особенности применения и планирования радиорелейной связи в сетях 5-го поколения

Резюме: Цель. Архитектура и технологии радиодоступа сетей 5-го поколения выдвигают высокие требования к пропускной способности, задержкам и надежности функционирования распределительной транспортной сети. В связи с этим, статья направлена на рассмотрение актуальных вопросов особенностей применения и планирования радиорелейной связи, как основы беспроводного сегмента распределительной транспортной сети связи 5-го поколения. Материалы и методы. На основе анализа архитектуры построения, тенденций развития и характеристик сетей 5-го поколения и беспроводного сегмента транспортной сети сформулированы требования к автоматизации процесса планирования сетей связи в целом и радиорелейной связи в частности. Автоматизация должна охватывать все этапы планирования, включая решение расчётных и информационных задач, и выступать инструментом поддержки принятия решений по развитию, модернизации и оптимизации телекоммуникационных сетей, включая радиорелейную связь, на основе моделирования в среде специализированной программной платформы и взаимодействия с внешними базами данных и системами управления. Результаты. Многолетние исследования авторов реализованы в программном комплексе планирования и оптимизации сетей связи ONEPLAN, который имеет модульную архитектуру и позволяет решать задачи планирования и оптимизации радиорелейной связи, пропускной способности и распределения потоков данных на транспортных сетях, а также анализа структурной надежности информационных направлений. Выводы. Автоматизация процессов планирования сетей связи в среде технологической платформы ONEPLAN, обеспечивает эффективную поддержку принятия своевременных, технически и финансово обоснованных решений по развитию, модернизации и оптимизации телекоммуникационных сетей, включая беспроводный сегмент транспортных сетей 5-го поколения, построенный на радиорелейном оборудовании.

Ключевые слова: радиорелейная связь, 5G, транспортная сеть, X-Haul, backhaul, fronthaul, планирование сетей связи.

I.V. Stepanets, V.A. Stepanets, E.M. Zaychik, S.M. Odoevsky 

Feature s of the applicat ion and planning of the microwa ve transmission in the 5^th generat ion networks

Summary. Goal. Architecture and radio access technologies of 5G networks set high requirements towards throughput, latency and reliability of the distributive transport networks. Regarding to this, the goal of this paper is to carry out the analysis of actual characteristics of microwave transmission planning and its application, which is essential for the wireless segment of the distributive transport network of 5G. Materials and methods. The requirements for automatization of the planning processes were defined for communication networks in general and for microwave transmission in particular. This requirements definition is based on analysis of 5G network architecture, its characteristics and development tendency. The automatization must embrace all of the planning phases, including the solutions of the calculation and information tasks. Moreover, the automatization must represent an instrument for the decision support in development, modernization and optimization of the telecommunication networks, including microwave transmission. This must be based on the modelling within a specialized software platform, which is able to cooperate with the external databases and management systems. Results. The longstanding research of the authors is embodied in the software complex for planning and optimization of telecommunication networks ONEPLAN, which has a module architecture. This allows to carry out the planning and optimization of microwave transmission, throughput capabilities and data traffic distribution within the transport networks, as well as to make the analysis for data traffic reliability. Conclusion. Planning process automatization by the software platform ONEPLAN maintains efficiently the forehanded, technically and economically reasonable decision making for the development, modernization and optimization of the telecommunication networks including the wireless segment of 5G transport networks based on microwave transmission.

Keywords: microwave transmission, 5G, transport network, X-Haul, backhaul, fronthaul, communication network planning.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-77-83

Кулаков А.Ю.

Оценка надёжности сложных технических систем с реконфигурацией методом статистического моделирования

Резюме: Цель. Произвести оценку надёжности сложной технической системы с учётом периодически проводимой реконфигурации и сравнить результаты, полученные для аналогичной системы, но без применения реконфигурации. Материалы и методы. Для оценки надёжности в данной статье используется метод статистического моделирования (Монте-Карло). При моделировании отказов элементов системы рассматриваются нормальный и экспоненциальный закон распределения времени до отказа. В качестве алгоритма реконфигурации используется алгоритм, предложенный для системы управления движением космического аппарата. Результаты. Разработана компьютерная программа для оценки надёжности на основе метода статистического моделирования, позволяющая оценивать системы различной сложности с экспоненциальным и нормальным распределением, а также с учётом и без учёта периодической реконфигурации. Получена количественная оценка надёжности в виде функции вероятности безотказной работы систем. Выводы. Продемонстрировано, что система с реконфигурацией имеет лучшие характеристики по надёжности, как в случае экспоненциального, так и в случае нормального распределения отказов.

Ключевые слова: надёжность, реконфигурация, бортовые системы, космические аппараты, эффективность, сложная техническая система.

А.Yu. Kulakov

Evaluation of the reliability of complex technical reconfiguration systems by statistical modeling method

Summary: Goal. Assess the reliability of a complex technical system with periodic reconfiguration and compare the results obtained a similar system, but without reconfiguration. Materials and methods. In this article uses the method of statistical modeling (Monte Carlo) to assess the reliability of complex system. We using the normal and exponential distribution of failure time for modeling failures of system elements. Reconfiguration algorithm is the algorithm proposed for the attitude and orbit control system of spacecraft. Results. A computer program has been developed for assessing reliability on the basis of a statistical modeling method, which makes it possible to evaluate systems of varying complexity with exponential and normal distribution, as well as with and without periodic reconfiguration. A quantitative estimate of the reliability as a function of the probability of system failure is obtained. Conclusion. It has been demonstrated that a system with reconfiguration has the best reliability characteristics, both in the case of exponential and normal distribution of failures.

Keywords: reliability, reconfiguration, onboard systems, spacecraft, efficiency, complex technical system.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-84-88

Кревецкий А.В., Чесноков С.Е., Пиманов И.Ю.

Маркировка элементов частично маскированных групповых объектов на основе векторно-полевого подхода

Резюме: Цель. Рассматривается задача распознавания образов, представленных в виде изображений групп точечных объектов (ГТО) в условиях сильной априорной неопределенности, состоящей в вариабельности конфигурации и скрытости части элементов. Материалы и методы. В работе предлагается подход к распознаванию ГТО на основе маркировки их элементов (идентификации объектов с точностью до одного из четырех типов). Суть маркировки состоит в распознавании вектор-контуров из отсчетов цилиндрических сечений кумулятивного векторного поля с парциальными источниками в элементах ГТО. Результаты. Исследуется влияние радиуса действия поля на качество маркировки. Получены оценки достоверности маркировки в различных условиях наблюдения. Предложены подходы к распознаванию ГТО по результатам маркировки их элементов. Выводы. Установлено, что радиус ядерной функции поля существенно не влияет на качество принимаемых решений и должен назначаться по допустимой зоне краевых эффектов. Продемонстрирована высокая различимость выбранных типов элементов ГТО в условиях сильной вариабельности их взаимного положения. Это дает основание рекомендовать рассмотренный метод маркировки для распознавания ГТО в заявленных условиях наблюдения.

Ключевые слова: распознавание изображений, групповой точечный объект, ассоциированный сплошной образ, анализ точечных сцен, частично маскированный объект, векторное поле, цилиндрические сечения поля, кумулятивное поле.

A.V. Krevetsky, S.E. Chesnokov, I.Yu. Pimanov

Marking of partially masked group objects elements on the basis of vector and field approach

Summary: Goal. The problem of a pattern recognition in the form of images of group dot objects (GO) in the conditions of the strong aprioristic indeterminacy is considered: variability of a configuration and stealthiness of a part of elements. In work approach to GO discernment on the basis of marking of their elements – identifications of dot objects to within one of four types is offered. Materials and methods. The essence of marking consists in a discernment a vector contours of counting of cylindrical sections of a cumulative field of vectors with partial sources in the GO elements. Results. Influence of a radius of action of the field on quality of marking is investigated. Estimates of reliability of marking in various conditions of observation are received. Approaches to GO discernment by results of marking of their elements are offered. Conclusion. It is established that the radius of nuclear function of the field significantly doesn’t affect quality of the made decisions and has to be appointed on an admissible zone of edge effects. The high distinguishability of the chosen types of the GO elements in the conditions of the strong variability of their relative position is shown. It gives the grounds to recommend the considered marking method for GO recognition in the stated observation conditions.

Keywords: pattern recognition, group dot object, the associated continuous image, the analysis of dot scenes, partially masked object, a field of vectors, cylindrical sections of the field, the cumulative field.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-89-95

Майстренко К.А., Будилов А.В., Афанасьев А.В.

Анализ возможных путей перехода к свёрточным нейронным сетям в задачах радиолокации 

Резюме: Цель. Выявить тенденции и перспективы развития радиолокации в части использования свёрточных нейронных сетей для обнаружения цели. Материалы и методы. Анализ актуальных печатных материалов, относящихся к предметным областям радиолокации и свёрточных нейронных сетей. Результаты. Рассмотрен переход к алгоритмам свёрточных нейронных сетей в области радиолокации. Проведён обзор работ на тему применения свёрточных нейронных сетей в задачах распознавания образов, в частности, в задаче радиолокации. Проанализированы аппаратные затраты на реализацию свёрточных нейронных сетей. Выводы. Сделан вывод о необходимости создания методики выбора топологии сети в зависимости от параметров радиолокационной задачи.

Ключевые слова: искусственные нейронные сети, свёрточные нейронные сети, радиолокация.

Maystrenko, A. Budilov, D, Afanasev

Transition to convolutional neural networks in radar problems

Summary: Goal. Identify trends and prospects for the development of radar in terms of the use of convolutional neural networks for target detection. Materials and methods. Analysis of relevant printed materials related to the subject areas of radar and convolutional neural networks. Results. The transition to convolutional neural networks in the field of radar is considered. A review of papers on the use of convolutional neural networks in pattern recognition problems, in particular, in the radar problem, is carried out. Hardware costs for the implementation of convolutional neural networks are analyzed. Conclusion. The conclusion is made about the need to create a methodology for selecting a network topology depending on the parameters of the radar task.

Keywords: artificial neural networks, convolutional neural networks, radar.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-96-99

Соболевский В.А.

Автоматизированная система генерации, обучения и использования искусственных нейронных сетей

Резюме: Цель: обосновать актуальность создания автоматизированной системе генерации моделей сложно формализованных объектов. Описан подход к созданию подобной системы на базе глубокого обучения. Материалы и методы: в статье описана архитектура и приложения автоматизированной системы генерации и обучения искусственных нейронных сетей на базе генетического алгоритма. Результаты: проведено тестирование (валидация) представленной системы на примере решения задачи прогнозирования параметров ледохода на реке Северная Двина. Выводы: показаны преимущества и недостатки, особенности реализации, области применения представленной системы.

Ключевые слова: машинное обучение, data mining, искусственные нейронные сети.

V.A. Sobolevsky

The system of automated development, learning and execution of artificial neural networks

Summary: Goal: the need for systems of automated generation of models of complexly formalized objects is considered. The approach to the creation of such a system based on deep learning is described. Materials and methods: the article describes the architecture of the application of automated learning, based on deep learning, in particular on the basis of the genetic algorithm. Results: the testing of the presented system was carried out on the example of solving the problem of predicting the parameters of ice drift on the Northern Dvina River. Conclusion: the advantages and disadvantages, features of implementation, the scope of the presented system are shown.

Keywords: machine learning, data mining, artificial neural networks

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-100-107

Степанов П.А.

Использование вычислительных моделей при обнаружении источников отказов в облачных инфраструктурах

Резюме: Цель. В современных облачных приложениях одной из наиболее важных задач является мониторинг технического состояния их инфраструктуры. Наиболее часто решение данной задачи сводится к предоставлению оператору списка текущих отказов в соответствующей технической подсистеме. Однако, в случае появления большого числа взаимосвязанных отказов такой подход не позволит обеспечить требуемый уровень оперативности обнаружения их причины. Таким образом, необходимо предоставить оператору информацию о том, каким именно образом отказы связаны между собой. Материалы и методы. В статье предлагается подход к мониторингу облачных приложений на основе сравнения их функционирования с эталонной моделью, при этом для описания модели, а также для визуализации состояния программно-технических средств предлагается использовать вычислительные модели Тыугу. Результаты. Разработаны методы описания вычислительными моделями технического состояния облачных приложений, поиска причин сложных отказов и визуализации части системы, релевантной для произошедшего сбоя. Выводы. Продемонстрировано, что предложенный в статье подход обладает рядом преимуществ, в частности, позволяет автоматически обнаруживать причины отказов и визуализировать части приложения, в которых произошли сбои. Вместе с тем применение подхода может быть сопряжено с трудностями при использовании сложных алгоритмов обеспечения высокой отказоустойчивости.

Ключевые слова: вычислительная модель, контроль технического состояния.

P.A. Stepanov

Application of Computational Models To Detection of Outage Reasons in Cloud Infrastructures

Summary: Goal. Monitoring of technical status is one of the most important tasks in modern cloud infrastructures. One of the most popular solution is providing list of currently known outages to operator; that might be inconvenient in case of necessity to detect reason of multiple dependant outages. Thus it is necessary to inform operators how outages are related to each other. Materials and methods. The paper proposes monitoring of cloud infrastructure based upon comparison between their functioning metrics and golden model. It also proposes usage of Tyugu’s computational modes for defining this golden model and also for defining visual representation of cloud infrastructure. Results. Developed methods for describing technical condition of cloud application using computational models, detection of complex outage reasons, visualization of parts of the application relevant to outage. Conclusion. It is demonstrated that the approach has some advantages, namely,allows automatically detect reasons of outages and visualize parts of applications, relevant to these outages. At the same time there are some difficulties adopting this approach in systems with complex high availability support strategies.

Keywords: computational model, evaluation of technical status.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-108-111

Пиманов И.Ю.

Обеспечение доступа к данным дистанционного зондирования земли из космоса при мониторинге и управлении развитием территорий

Резюме: В статье рассмотрены особенности заказа, получения и каталогизации данных дистанционного зондирования Земли для их дальнейшего использования исполнительными органами государственной власти при решении задач управления развитием территории.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, поддержка принятия решений, разработка информационных систем, управление развитием территории.

Y. Pimanov

Approache s for automat ing the applicat ion of earth remote sensing data

Summary: The paper presents the features of ordering, receiving and cataloging Earth remote sensing data for its’ further use by the executive authorities in solving the tasks of managing the development of the territory.

Keywords: Earth remote sensing, decision support, development of information systems, managing the development of the territory.

doi:10.34219/2078-8320-2019-10-3-112-116