Preview

Информатика

Расширенный поиск

«Информатика» – научный рецензируемый журнал  выходит четыре раза в год, начиная с 2004 года. Журнал входит в список научных изданий для опубликования диссертационных исследований Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь. Включен в наукометрическую базу данных ScienceIndex. С декабря 2017 года включен в базу данных Российского индекса научного цитирования.

Деятельность журнала «Информатика» направлена на развитие международного научного сотрудничества в области информационных технологий.

Целевая аудитория – отечественные и зарубежные авторы, специалисты в области информационных технологий и молодые ученые.

В журнале публикуются оригинальные и обзорные  статьи, описывающие результаты фундаментальных и прикладных исследований специалистов академического и вузовского профиля в области информатики и информационных технологий.

Основной целью журнала является публикация наиболее значимых новых результатов в указанной области. Приветствуются статьи, описывающие заключительные результаты научных проектов и диссертационных исследований, открывающие новые направления исследований, которые находятся на стыке информатики и других наук.

Все материалы, поступающие в редакцию журнала, проходят рецензирование.Статьи публикуются на русском, белорусском и английском языках.

Текущий выпуск

Том 22, № 4 (2025)
Скачать выпуск PDF

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

7-23 20
Аннотация

Цели. При замене парка дизельных автобусов парком электробусов актуальной является задача планирования состава парка, зарядной инфраструктуры, ориентированной на быструю подзарядку на терминалах маршрутов, и расписаний зарядки электробусов.  Цель исследования заключается в создании моделей и методов выработки экономически эффективных решений по выбору парка электробусов, зарядной инфраструктуры такого типа с учетом ряда специфических условий. Функционирование парка и зарядной инфраструктуры моделируется для терминалов маршрутов в представительном интервале дня, характеризующемся наибольшей интенсивностью пассажиропотока и максимальным расходом электроэнергии.

Методы. Используются методы теории множеств, теории графов, математического программирования.

Результаты. Разработана математическая модель задачи оптимизации однородного парка электробусов, назначения электробусам сервисных рейсов, размещения и количеств зарядных станций быстрой зарядки на терминалах маршрутов и расписания зарядки на них электробусов. В качестве целевой функции выбрана суммарная дневная стоимость электробусов, зарядных станций и потребленной электроэнергии. Предложена двухуровневая декомпозиционная схема решения задачи, на верхнем уровне которой осуществляется выбор назначения электробусов на сервисные рейсы из заданного набора, а на нижнем определяется инфраструктура однородных зарядных станций терминалов и расписания зарядки на них электробусов при фиксированном назначении электробусам сервисных рейсов. Для решения подзадачи верхнего уровня предложен эвристический рандомизированный алгоритм, для подзадачи нижнего уровня разработана модель смешанного целочисленного линейного программирования.

Заключение.  Решение подзадачи верхнего уровня заключается в выборе назначения электробусов на сервисные рейсы из заданного набора. Для решения сформулированной подзадачи нижнего уровня могут использоваться стандартные решатели типа IBM ILOG CPLEX, Gurobi Optimizer.

24-35 17
Аннотация

Цели. Целью исследования являются количественная оценка влияния скрытых переменных на экономическую активность регионов Беларуси и анализ взаимодействия между различными секторами экономики путем выявления латентных факторов социально-экономического развития регионов за 2016– 2024 гг. с использованием методов факторного анализа и моделирования структурными уравнениями (structural equation modeling, SEM).

Методы. Для сокращения размерности данных и выявления латентных факторов был применен метод объясняющего факторного анализа (EFA) с использованием процедуры извлечения факторов методом главных компонент (PCA). Для оценки связей между выявленными факторами была построена модель структурных уравнений с использованием библиотеки SEMOPY в Python. Для проверки качества модели использовались стандартные показатели соответствия: CFI – сравнительный индекс соответствия; TLI – индекс Такера-Льюиса; RMSEA – среднеквадратичная ошибка аппроксимации. Значения этих индексов позволяют оценить степень согласованности модели с эмпирическими данными. Модель основана на системе из 23 социально-экономических показателей по 128 административным районам и городам областного подчинения за девять лет.

Результаты. Построенная модель структурных уравнений демонстрирует высокую внутреннюю согласованность и статистическую надежность (CFI = 0,98; TLI = 0,97; RMSEA = 0,045) и выявляет значимые причинно-следственные связи между факторами. Финансовый сектор выступает ключевым драйвером инвестиционной активности, а рост жилищного фонда прямо усиливает потребительский спрос. Одновременно обнаружены отрицательные взаимосвязи между аграрным потенциалом и финансовой стабильностью, а также между промышленным развитием и финансовой устойчивостью.

Заключение. Представленная модель – это эффективный аналитический инструмент для разработки научно обоснованной региональной политики, оптимизации распределения ресурсов и стратегического планирования. Перспективные направления дальнейших исследований включают учет временных лагов, добавление показателей инновационного и человеческого потенциала, применение методов пространственной эконометрики.

ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ, ИЗОБРАЖЕНИЙ, РЕЧИ, ТЕКСТА И РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ

36-54 16
Аннотация

Цели. Целями исследования являются разработка методов построения компактных и эффективных нейронных сетей для задач распознавания изображений, а также их аппаратная реализация на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа FPGA.

Методы. Предложена концепция обучаемого двумерного разделимого преобразования (ОДРП) для построения нейронных сетей прямого распространения для задач распознавания изображений. Особенностью ОДРП является последовательная обработка строк изображения полносвязным слоем, после чего полученное представление обрабатывается по строкам вторым полносвязным слоем. В предлагаемой архитектуре нейронной сети прямого распространения ОДРП рассматривается как способ извлечения вектора признаков из исходного изображения. Аппаратная реализация нейронной сети на базе ОДРП основана на концепции вычисления «на месте» (общая память для хранения исходных и промежуточных данных), а также на использовании единого набора вычислительных ядер для расчета всех слоев нейронной сети.

Результаты. Предложено семейство компактных нейросетевых архитектур LST-1, различающихся размерностью векторного представления изображения. Эксперименты по классификации рукописных цифр базы MNIST показали высокую эффективность данных моделей: сеть LST-1-28 достигает точности 98,37 % при 9,5 тыс. параметров, а более компактная LST-1-8 показывает 96,53 % точности при 1,1 тыс. параметров. Тестирование аппаратной реализации LST-1-28 подтверждает устойчивость архитектуры к ошибкам квантования параметров.

Заключение. Предложенная концепция ОДРП обеспечивает проектирование компактных и эффективных нейросетевых архитектур, характеризующихся малым числом обучаемых параметров, высокой точностью распознавания и регулярной структурой алгоритма, что позволяет получать их эффективные реализации на базе ПЛИС.

55-64 18
Аннотация

Цели. Целями исследования являются разработка и апробация подхода автоматического преобразования правил выкладки товаров, сформулированных на естественном языке, в формализованные машиночитаемые инструкции для преодоления разрыва между бизнес-требованиями и их технической реализацией.

Методы. Предложен гибридный подход, в котором большая языковая модель выполняет функцию семантического транслятора, преобразуя пользовательский запрос в команду на специализированном предметно-ориентированном языке. Полученная команда затем обрабатывается детерминированным парсером на основе регулярных выражений для валидации и извлечения параметров. Для оценки качества трансляции использовалась метрика BLEU на специально созданном датасете из 200 пар «запрос – эталон». Эффективность подхода сравнивалась с базовым методом, основанным на правилах.

Результаты. Эксперимент показал высокую точность формализации запросов в сравнении с базовым подходом. Качественный анализ подтвердил способность системы корректно интерпретировать синонимы и сленг, извлекать неявно заданные параметры и отфильтровывать нерелевантные команды, что доказывает робастность предложенного подхода.

Заключение. Сделан вывод о жизнеспособности и практической значимости предложенного подхода для снижения трудоемкости и повышения эффективности процессов мерчандайзинга. Разработанная система представляет собой фундамент для создания нового поколения интеллектуальных инструментов управления торговым пространством.

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ И НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ

65-81 16
Аннотация

Цели. Целью работы является рассмотрение особенностей функционирования цифровой схемы, анализирующей частоту выходного сигнала конфигурируемого кольцевого осциллятора в пределах фиксированного окна измерения.

Методы. Используются методы синтеза и анализа цифровых устройств, в том числе на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), основы цифровой схемотехники, методы анализа случайных нормально распределенных величин.

Результаты. Разработана цифровая схема регистрации периода конфигурируемого кольцевого осциллятора в зависимости от временного окна измерения и значения его конфигурации. Проведены экспериментальные исследования периодов вырабатываемых сигналов при реализации разработанной схемы на программируемых логических интегральных схемах FPGA Xilinx ZYNQ 7000. Показано, что при многократном повторении измерения периода для регистрирующего счетчика можно выделить три группы разрядов: группу G2 стабильных разрядов, значения которых остаются неизменными на протяжении всех измерений; группу G1 слабо стабильных разрядов, искажения которых незначительны, и группу G0 сильно нестабильных разрядов, вероятность искажения которых от измерения к измерению близка к 1. Было выдвинуто предположение, что группа разрядов G0 представляет собой оцифрованные значения шумовой составляющей значения измеряемого периода. Предполагается, что в силу наличия многих независимых компонентов схем конфигурируемого кольцевого осциллятора и цифрового регистратора, девиаций питающего напряжения, температуры кристалла и окружающей среды, ошибок квантования и др. данная шумовая составляющая нормально распределена. Аналитически было доказано, что нормально распределенная величина, квантованная многоразрядными двоичными числами, при определенных значениях математического ожидания m и среднеквадратического отклонения s порождает только две группы – G2 и G0. Доказано, что вероятность появления единичного символа на всех разрядах группы G0  близка к 0,5, а размерность группы можно оценить как 3+⌊log2 σ⌋ . Разряды группы G1 можно привести к группе G2 различными способами, в том числе методом максимального правдоподобия либо нормализацией значения каждого измерения до теоретически обоснованного разделения на группы G2 и G0. Значения разрядов группы G2 можно интерпретировать как детерминированный ответ на запрос, представляющий собой конфигурацию схемы кольцевого осциллятора в заданном окне измерения, формируя новый тип многоразрядных физически неклонируемых функций, обладающих высокой стабильностью. В свою очередь, разряды G0 могут быть использованы как однобитные источники случайных величин, распределение которых близко к равномерному, формируя основу для построения генераторов случайных чисел.

Заключение. Полученные результаты могут быть применены во встроенных средствах обеспечения неклонируемой идентификации цифровых систем и генерации случайных данных. Применение синхронного двоичного счетчика в качестве схемы регистратора частоты конфигурируемого кольцевого осциллятора открывает новые возможности для построения многоразрядных схем физически неклонируемых функций с улучшенными показателями стабильности, уникальности и случайности.

ЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

82-93 19
Аннотация

Цели. Рассматривается проблема экстракции высокоуровневой структуры на уровне логических элементов из схемы на транзисторном уровне. Получение такого представления существенно снижает время выполнения верификации топологии СБИС на стадии ее проектирования и служит основой для перепроектирования интегральных схем. Целью исследования является разработка метода и программных средств выделения в КМОП-схемах блоков, представляющих трехстабильные элементы.

Методы. Предлагаются методы распознавания подсхем, представляющих собой элементы с тремя состояниями, в частности трехстабильные инверторы. Задача сводится к поиску сначала КМОП-подсхем и подсхем передаточных элементов, а затем структур инверторов на их основе.

Результаты. Разработаны программы на языке C++, реализующие методы извлечения элементов с тремя состояниями в плоском SPICE-описании транзисторной схемы и включения описаний соответствующих им блоков в иерархическое описание генерируемой логической сети.

Заключение. Разработанные программы поиска трехстабильных инверторов  включены в программу декомпиляции транзисторных КМОП-схем и протестированы в ее составе на практических примерах схем транзисторного уровня.

УЧЕНЫЕ БЕЛАРУСИ



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.