Отчет о результатах самообследования математического факультета по состоянию на 01. 06. 2008 года

Вид материала

Отчет

Содержание 7.10 Патентная работа 7.11 Основные результаты научно-исследовательской и инновационной деятельности Основные результаты преподавателей кафедры ММСУ состоят в следующем.

Подобный материал:

• Отчет о результатах самообследования Лесоинженерного факультета по состоянию на 01., 3454.5kb.
• Отчет о результатах самообследования факультета начального образования по состоянию, 1726.33kb.
• Отчет о результатах самообследования по состоянию на 01. 06. 2008 года Утвержден Советом, 1761.82kb.
• Отчет о результатах самообследования эколого-биологического факультета по состоянию, 2789.91kb.
• Отчет орезультатах самообследования Факультета дошкольной и социальной педагогики, 3696.22kb.
• Отчет о результатах самообследования факультета политических и социальных наук по состоянию, 4464.81kb.
• Отчет о результатах самообследования физико-технического факультета по состоянию, 2800.88kb.
• Отчет о результатах самообследования кафедры туризма по состоянию на 01. 06. 2008 года, 1024.92kb.
• Отчет орезультатах самообследования По специальности 032015 (050717) Специальная дошкольная, 3482.08kb.
• Отчет Орезультатах самообследования Приладожского филиала гоу впо петргу по состоянию, 3231.77kb.

7.10 Патентная работа

В 2006 году кафедрой КПМК получены следующие свидетельства:

Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. Проектирование рычажно-кулачкового механизма лункообразователя. Зарегистрировано в НИФНД.02069533.04506-01 № ОР 6262 от 26.05.2006 № ГР 50200600823 от 30.05.2006 Авторы: Воронов Р.В., Воронов А.В., Воронова А.М., Горинов Н.А., Марков О.Б., Окулов И.А., Родионов А.В., Цыпук А.М.

Автоматизированная система технологического управления машиностроительным производством, оперативно-календарного планирования и диспетчерского контроля разработана для многономенклатурного производства. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №6561 от 07 июля 2006 г., Отраслевой фонд алгоритмов и программ.

Автоматизированная система планирования работы цеха гофротары. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 6562 «Управление гофропроизводством (PetrSU – Metso Automation System Center)», дата регистрации 07 июля 2006 года. В 2006 году автоматизированная система внедрена на следующих предприятиях: Киевская картонно-бумажная фабрика, ООО «Гранит», г. Павловский-Посад.

7.11 Основные результаты научно-исследовательской и инновационной деятельности

Преподавателями и сотрудниками кафедры КИМО получены следующие основные результаты.

Развит полученный ранее синтаксический метод построения системы АНЛДУ по произвольной КС-грамматике и двум произвольным цепочкам над ее алфавитом. Реализована Web система для удаленного тестирования через Интернет алгоритма нахождения базиса Гильберта произвольной однородной система АНЛДУ. Разработан метод динамического распределения нестраничной памяти и метод оптимального распределения двумя последовательными очередями.

Теоретически обоснована разработанная ранее модель пропускной способности соединения в сети передачи данных под управлением алгоритма “предотвращения переполнения”. Доказаны соответствующие теоремы.

На ПК реализована модель оптимального планирования снабжения предприятия с учетом взаимозаменяемости материалов и размерами партий поставок кратных грузоподъемностям транспортных средств, а также модель формирования оптимальных составов поставок.

Разработаны методы обработки и анализа сетевого трафика на уровне потоков данных.

Разработана программная система Web-SynDic — система научного сервиса Интернет, основанная на полученных алгоритмах эффективного решения некоторых классов линейных диофантовых уравнений.

Развиты синтаксические методов решения линейных диофантовых уравнений в виде обобщения метода построения ассоциированной системы уравнений по произвольной формальной грамматике. Разработаны алгоритмы генерации тестовых систем для проверки решения частных классов неотрицательных линейных диофантовых уравнений. Разработана диофантова модель восстановления соединений в сетях MPLS.

Разработана модель анализа масштабируемости в инфраструктурах поддержки протокола HIP (Host Identity Protocol). Разработана диофантова модель маршрутизации запросов в оверлейных инфраструктурах.

Исследованы вопросы удаленной разработки ПО в условиях мобильных многонациональных команд разработчиков — экспериментальный проект DaCoPAn, совместно с каф. Информатики Хельсинкского университета. Разработана полумарковская модель процесса захвата среды станцией в сегменте беспроводной сети 802.11. На основе этой модели построены оценки пропускной способности сегмента и задержки обработки.

Разработан и реализован новый алгоритм нахождения базиса Гильберта однородных систем неотрицательных линейных диофантовых уравнений специального вида – ассоциированные с контекстно-свободными грамматиками системы. Разработана общая диофантова модель маршрутов сети MPLS, использующая алгоритмы нахождения базиса Гильберта. Разработана общая диофантова модель маршрутизации в структурированных одноранговых (peer-to-peer, P2P) оверлейных сетях. Предложен и обоснован общий алгоритм циклической маршрутизации для структурированных одноранговых (peer-to-peer, P2P) оверлейных сетях. Построена аналитическая модель нагрузки, производительности и масштабируемости распределенной инфраструктуры Hi3 (Host Identity Indirection Infra-structure).

Предложен XML-формат для комплексной модели адаптивной среды из нескольких обучающих компонентов. Также разработана архитектура такой среды.

Разработана теоретико-графовая модель семантической структуры фольклорных песен. Предложен метод визуализации теоретико-графовых моделей фольклорных песен. Разработан язык теоретико-графовой разметки текстов TextGML на основе XML, предназначенный для описания теоретико-графовых моделей текстов. Разработана информационная система по исследованию фольклорных коллекций с теоретико-графовой формализацией текстов.

В рамках приоритетного направления кафедры разработана модель адаптивной обучающей системы и создан действующий прототип экспертной системы (ЭС) для управления процессом обучения с помощью ЭВМ.

Разработан подход к созданию интеллектуальной тестирующей системы, главный упор в котором делается на индивидуализацию поведения системы. Разработана структура адаптивного учебного ресурса с использованием различных вариантов модели пользователя и некоторые алгоритмы адаптивной навигации для режима самообучения без контроля знаний. Разработаны метод и алгоритм получения количественных оценок для группы объектов на основе их попарного сравнительного оценивания группой экспертов по некоторой совокупности показателей. Предлагается использование данного алгоритма для оценки цифровых образовательных ресурсов.

Построена полумарковская модель функционирования транспортного протокола как СМО с учетом обратной связи между размером скользящего окна и пропускной способностью протокола. Определены качественные свойства разработанной модели и найдены условия существования характеризующих ее стационарных распределений. Построены аналитические представления взаимосвязанных распределений размера скользящего окна и пропускной способности транспортного протокола. Построены и верифицированы численные алгоритмы линейной сложности для расчета значений полученных аналитических представлений стационарных распределений скользящего окна транспортного протокола и его пропускной способности.

Разработана система мониторинга поведения транспортного протокола (TCP) на уровне ядра операционной системы (Linux). Система установлена и используется в научной деятельности в Институте проблем информационной безопасности МГУ для разработки метода обнаружения т.н. low-rate атак на протокол TCP.

Разработана модель экспертной обучающей системы, представляющей электронного репетитора.

Построена математическая модель скользящего окна транспортного протокола в случайной среде как система массового обслуживания. Проведен анализ качественных свойств построенной модели.

Построена математическая модель, описывающая основные метрики производительности функции DCF (Distributed Coordination Function) семейства стандартов IEEE 802.11 беспроводных сетей передачи данных, в виде многомерного полумарковского процесса.

Получено в явной форме стационарное распределение двумерного полумарковского процесса схемы захвата среды передающей станцией DCF семейства стандартов IEEE 802.11, позволяющее рассчитать основные метрики производительности схемы.

Предложена математическая модель для решения исследовательской проблемы Р. Седжвика, связанной с анализом метода представления в общей памяти нескольких FIFO очередей.

Предложены математические модели и алгоритмы оптимального управления двумя и тремя FIFO-очередями на конечном и бесконечном промежутке времени.

Предложена параллельная имитационная модель и алгоритм оптимального управления двумя параллельными стеками в двухуровневой памяти. Модель реализована с помощью технологии параллельного программирования OpenMP на многопроцессорном суперкомпьютере IBM pSeries 690(Regatta), установленном на ВМК МГУ.

Разработан набор диофантовых модель маршрутов сети MPLS, использующий алгоритмы нахождения базиса Гильберта. Предложена диофантова модель маршрутизации в структурированных одноранговых (peer-to-peer, P2P) оверлейных сетях. Построен алгоритм циклической маршрутизации для протокола Chord. Предложена имитационная модель нагрузки, производительности и масштабируемости распределенной инфраструктуры Hi3 (Host Identity Indirection Infra-structure).

Предложена система оптимизационных моделей для поиска планов производства и сбыта продукции агропредприятия. Реализован прототип системы, который находится на стадии пробной эксплуатации.


Основные результаты преподавателей кафедры ММСУ состоят в следующем.

Для краевых задач с подвижной границей разработаны разностные схемы, являющиеся развитием методов выпрямления подвижного фронта и ловли фронта в узел сетки, известных для задач типа Стефана. Доказана теорема о пределе с ростом коэффициента диффузии решений распределенной задачи о дегидрировании частицы гидрида: предел удовлетворяет задаче о дегидрировании при быстрой («мгновенной») диффузии. Проведены серии вычислительных экспериментов с различными моделями выделения водорода из порошков гидридов металлов для экспериментального метода термодесорбционной спектрометрии. Определены наиболее адекватные экспериментальным данным модели. Для ряда экспериментальных данных (гидрид эрбия) оценены кинетические параметры.

Для моделирования задач переноса водорода в слоистых мембранах построены неявные разностные схемы типа предиктор-корректор. Для их численного решения предложен вариант метода прогонки. Численно исследованы различные модели водородопроницаемости. Для простейших моделей переноса водорода в однослойных мембранах реализованы и проверены ранее предложенные алгоритмы параметрической идентификации.

Было продолжено совершенствование структуры и программной реализации ИС "СМАЛТ"; в базу данных ИС "СМАЛТ" включены 65 новых разборов произведений (всего 244); проведен анализ 27 лингвостатистических параметров различными методами прикладной статистики на предмет использования их для атрибуции текстов; усовершенствована частичная автоматизация синтаксического разбора текстов (разработаны правила снятия морфологической омонимии).

Развита концепция представления и исследования организационно-технических систем верхнего уровня с помощью моделирующих ИАС. Предложен подход к моделированию организационно-технических систем верхнего уровня на основе методологии двухслойного динамического моделирования. Разработана методология двухслойного динамического моделирования ОТСис ВУ, использующая быстродействующие алгоритмы анализа и синтеза.

Разработана обобщенная модель системы «Экономика – рынок труда – профессиональное образование». Получены количественные прогнозы ежегодной потребности отраслей экономик 80 субъектов федераций и РФ в целом в квалифицированных кадрах всех уровней образования по группам специальностей на период до 2015 года, количественные прогнозы выпуска специалистов высшего, среднего и начального профессионального образования в 80 субъектах федерации и РФ по группам специальностей на период до 2015 года.

Разработан программный комплекс поддержки управления исследовательской деятельностью школьников Карелии, который прошел апробацию на различных мероприятиях городского и республиканского уровня. Построена математическая модель системы рейтинговых оценок общеобразовательных школ по активности участия в исследовательской деятельности, реализованная для Республики Карелия.

Вместе с преподавателями филологического факультета впервые предпринята попытка создания полноценного электронного грамматического словаря русского языка XIX века. Создана электронная база и программное обеспечение для работы с ней.

Создана электронная база данных по петроглифам Карелии и организован доступ к ней через Интернет.

В рамках НИР «Программное обеспечение медицинских учреждений»

выполнена модернизация программного продукта для ведения регистра доноров костного мозга и подготовки файла специального формата для передачи сведений о кодах генотипов (Программный продукт передан в Благотворительный фонд «Карельский Регистр доноров костного мозга»);

выполнена адаптация к условиям заказчика и внедрение программного продукта для учета медикаментов и предметов медицинского назначения (результат передан в ГУЗ «Республиканская больница МЗ Республики Карелия»);

внедрен программный продукт для учета медикаментов и предметов медицинского назначения, результат передан в ГУЗ «Поликлиника № 5»;

разработана элементы АСУ «Клиническая лаборатория», результаты переданы в «Республиканская больница МЗ Республики Карелия».


Основными направлениями научной работы кафедры ПМиК в 2003-2007 годах являлись математическое моделирование процессов управления, методы решения оптимизационных задач и их практические приложения в управлении производством, разработка программного обеспечения для решения задач и моделирования систем управления, проектирование автоматизированных рабочих мест и информационных систем, обработка литературных текстов, вопросы безопасности информации.

Преподаватели кафедры проводили как теоретические, так и прикладные исследования, многие из которых внедрены в опытную и промышленную эксплуатацию. Часть научно-исследовательских работ проводилось в рамках ХДТ с промышленными предприятиями северо-западного региона России и ГБТ.

Разработаны новые алгоритмы и программы, проведена модернизация АСУ ремонтным производством, внедрена новая автоматизированная система оптимального раскроя гофрированной тары (ОАО “Архангельский ЦБК”).

Разработана и внедрена автоматизированная система расчета оптимальных схем погрузки рулонов бумаги в вагоны и контейнеры для ОАО “Котласский ЦБК”.

Получены результаты при решении ряда практических задач для лесопромышленного комплекса Карелии. В задаче размещения и определения очередности строительства (реконструкции) объектов (совместно с СПбГУ) - новые результаты о решении транспортных задач, созданы новые модели и алгоритмы решения задач этого класса.

В задаче определения перечня технических средств лесозаготовки, транспортировки и первичной переработки лесного сырья - создан ряд новых моделей, алгоритмов решения, программ. В задаче определения оптимального режима движения транспортных средств (по заказу ЛИФ) - получены новые результаты о решении динамических задач этого класса.

Разработан программный комплекс для оперативно-диспетчерского планирования работы цикла регенерации химикатов целлюлозного производства ОАО «Сегежский ЦБК», разработан программный комплекс тренажера оператора газокомпрессорной станции КС42 ОАО «Сургутнефтегаз», разработана программная система по идентификации значений параметров математической модели в виде системы ДУ с запаздыванием на основе значений измерений, накапливаемых информационной системой metsoDNA.

Получили дальнейшее развитие разработки в математическом и информационном обеспечении задач в области медицины, по данной тематике защищены две кандидатских диссертации. В частности, разработана новая методика проектирования структуры БД медицинской информационной системы (МИС), математическая модель информационной сети ЛПУ, алгоритм выбора оптимальной схемы внедрения МИС. Разработаны математические модели поиска рациональных вариантов «Расписания болезней» и анализа заболеваемости (годности) по районам Карелии, комплекс программ статистического анализа основных процессов медицинского обеспечения подготовки граждан к военной службе.

Доказаны условия стационарности сложных регенеративных стохастических сетей с марковской маршрутизацией, не содержащих циклические маршруты. Расширены рамки метода регенеративной декомпозиции, позволяющей сводить анализ узла сети к анализу изолированного регенерирующего узла. Проведено имитационное моделирование некоторых простых сетей, в которых процесс (незавершенной) нагрузки обладает свойством долговременной зависимости. Проведено доверительное оценивание стационарной задержки заявок в тандемной сети, включая случай долговременной зависимости, на основе метода квази –регенерации. Показано, что такой подход часто является более эффективным, чем подход на основе классической регенерации (по затратам времени для получения оценок с заданной точностью).

Найдены достаточные условия стационарности коммуникационных систем с оптическими буферами, где входящий вызов, заставший передающий канал занятым, поступает в один из (бесконечно большого набора) оптических кабелей, выполняющих роль буфера. Времена ожидания в таком буфере кратны длине кабеля, что приводит к дискретизации стохастической рекурсии Линдли, определяющей последовательность времен ожидания вызовов в классической одноканальной системе обслуживания.

Найденные условия близки к минимальным (критерию стационарности), что видно из сравнения с классической системой, и включают лишь первые моменты заданных случайных величин, а также минимальную и максимальную разность длин оптических кабелей. Работа по анализу стационарности коммуникационных систем с оптическими буферами выполнена впервые и при весьма слабых ограничениях на свойства задаваемых распределений. Этот результат может иметь важное применение при оценке устойчивости широкого класса систем с оптическими буферами на стадии проектирования.

Получены весьма широкие условия стационарности коммуникационных систем с дискретным временем, с ненадежным прибором обслуживания и обслуживанием заново прерванного требования. Результаты получены совместно с сотрудниками группы S.M.A.C. из университета г. Гента, Бельгия.

В 2007 г. в рамках исследований по гранту РФФИ 07-07-00088 «Разработка статистических методов, алгоритмов и программных средств ускоренного моделирования и оценивания редких событий в телекоммуникационных сетях» (Руководитель Е.В.Морозов) найдена регенеративная интерпретация метода расщепления, применяемого для ускорения оценивания редких событий в односерверной системе обслуживания. Это позволило впервые обосновать состоятельность точечных оценок вероятности (редкого) события, получаемого методом расщепления. Кроме того, предложен метод ускоренного моделирования немарковских процессов путем построения соответствующей вложенной цепи Маркова. В последнем случае имитационные эксперименты показали значительное уменьшение дисперсии оценок в сравнении со стандартным методом расщепления процесса на заранее фиксированных уровнях.

В рамках гранта РГНФ № 06–04–12416в «Электронный словарь языка Владимира Даля» (руководитель: к.т.н. доцент Щеголева Л.В.) проводились работы по разработке программного обеспечения для электронного Словаря языка В. И. Даля. Разработана структура базы данных для хранения словарных статей из «Толкового словаря живого великорусского языка» В. И. Даля, реализованная в СУБД Oracle 9. Эта база данных связана с ранее разработанной базой данных электронных конкордансов произведений В. И. Даля, что позволит в дальнейшем выполнять одновременный поиск и в базе данных конкордансов, и в базе данных «Толкового словаря живого великорусского языка». Разработана программная система «RTF2DB преобразователь» для преобразования кодировки символов, формирования структуры словарных статей и наполнения базы данных электронного толкового словаря В. И. Даля на основе подготовленных электронных документов, содержащих словарные статьи словаря, сохраненные в специальном формате. Программная система имеет Web интерфейс, что позволяет получить доступ к работе со словарем через Интернет любому пользователю. Доступ на главную страницу осуществляется через сайт «www.philolog.ru».

Сформулированы задачи математического программирования с интервальными переменными с абсолютной и относительной шириной интервала значений. Для линейных задач предложен метод преобразования их к задачам нелинейного программирования с точечными переменными. Доказано, что среди оптимальных решений задачи линейного программирования с интервальными переменными всегда имеется решение, содержащее число ненулевых переменных, не превышающее числа ограничений. Предложен эвристический алгоритм поиска субоптимального решения задачи линейного программирования с интервальными переменными.