Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

169
Настоящая публикация продолжает серию обзорных статей, посвященных актуальным задачам проектирования беспилотных летательных аппаратов следующего поколения, появления которых стоит ожидать в период с 2025 г. по 2035 г. Рассмотрены простые и эффективные численные методы, основанные на идеях вихревой несущей поверхности, позволяющие выполнять полноценный параметрический анализ летательных аппаратов, имеющих весьма сложную аэродинамическую форму крыла. Приведены примеры расчетов треугольного крыла малого и умеренного удлинения с острой и скругленной передней кромкой. Рассмотрены методы проектирования деформированных аэродинамических поверхностей с оптимальными свойствами, метод расчета механизации крыла. Изучено формирование вихрей на острых передних кромках, разрушение вихрей над поверхностью крыла, механизм диффузии вихрей. Изложен метод расчета крыльев малого удлинения. Выполнено сравнение полученных результатов с результатами эксперимента и проверочных численных расчетов.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

191
Разработан метод локального лазерного испарения пленки чувствительного элемента твердотельного микрогироскопа на поверхностных акустических волнах. Осуществлен выбор конструкции чувствительного элемента микрогироскопа с использованием схемы с двойным преобразованием. Показано, что при лазерном испарении исключается минимум три технологические операции по сравнению с методом фотолитографии. Представлены результаты исследований формирования топологий с использованием лазерной обработки. Определены параметры процесса лазерной обработки для конфигурирования топологии чувствительного элемента путем испарения тонкопленочного покрытия толщиной 400 нм, который включает в себя 350 нм алюминия и 50 нм адгезионного слоя ванадия, которые нанесены на подложку из пьезокварца. Получена амплитудно-частотная характеристика изготовленного образца. Выявлено, что экспериментальный образец обладает высокой величиной потерь, обусловленных погрешностями технологии его изготовления. Выработаны рекомендации по минимизации источников погрешностей технологии изготовления чувствительного элемента микрогироскопа на поверхностных акустических волнах при использовании метода лазерного конфигурирования.
197
Предмет исследования. Исследована оптико-электронная система, позволяющая измерять параметры колебаний виброподставки в кольцевом лазерном гироскопе и служащая для компенсации составляющей его выходного сигнала, обусловленной этими колебаниями. Рассмотрен процесс прохождения лазерного излучения через элементы системы, получено распределение амплитуды оптического поля в плоскости ее транспаранта. Проанализировано распределение амплитуды при малом линейном сдвиге и малом наклоне объектива. Методы. Использованы элементы методики расчета полей в оптических системах чтения и записи информации на цифровых дисках. Исходные параметры лазерного излучения определены исходя из паспортных характеристик источника излучения. Преобразование излучения оптическими элементами системы осуществлялось путем трассировки лучей с использованием лучевых пакетов. Распределение амплитуды оптического поля в плоскости транспаранта вычислялось при помощи дифракционного интеграла с учетом аберраций. Основные результаты. Показано, что вид распределения амплитуды характерен для дифракционно-ограниченных оптических систем с аберрациями. С использованием результатов моделирования установлено, что зависимости изменения этого распределения от сдвига и наклона объектива имеют линейный характер. Практическая значимость. Оптико-электронная система может определять параметры колебаний виброподставки в реальном времени с малыми погрешностями, что позволяет повысить точность работы кольцевого лазерного гироскопа. Анализ и расчет распределения амплитуды оптического поля в плоскости транспаранта является одним из этапов разработки математической модели оптико-электронной системы. Такая модель позволит в дальнейшем провести детальный анализ погрешностей системы и исследовать процесс ее функционирования.
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ СМЕЩЕНИЙ С АКТИВНЫМИ РЕПЕРНЫМИ МАРКАМИ Сычева Е. А., Коротаев В. В., Некрылов И. С., Тимофеев А. Н., Клещенок М. А., Родригеш Ж. Ж.
205
Предмет исследования. Рассмотрена взаимосвязь параметров в оптико-электронной системе контроля пространственного положения крупногабаритных конструкций с активными реперными марками при компенсации влияния вертикального градиента температуры дисперсионным методом. Описано понятие и принцип работы дисперсионного метода определения вертикального градиента температуры с использованием цветной видеокамеры и источника оптического излучения в виде RGB-светодиода. Базовое условие выбора параметров оптико-электронных систем с активными реперными марками выведено из соотношений, определяющих аппаратную реализацию системы, и параметров воздушного тракта, используемых в дисперсионном методе. Метод.При исследованиях использован принцип равного влияния составляющих погрешности на суммарную погрешность работы системы. Введено допущение о том, что оптическое излучение распространяется в едином «рефракционном блоке», а флуктуации показателя преломления воздушного тракта во времени и пространстве отсутствуют. Основные результаты. Предложен базовый критерийвыбора параметров оптико-электронной системы контроля пространственного положения крупногабаритных конструкций с активными реперными марками, позволяющий подобрать параметры системы таким образом, чтобы минимизировать влияние вертикального градиента температуры. Подтверждена эффективность двухволнового дисперсионного метода для борьбы с рефракцией, а предложенное условие позволяет найти количественную меру этой эффективности и выбрать ряд параметров аппаратуры. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение в проектировании оптико-электронных систем с активными реперными марками, работающими в условиях, где воздействие вертикального градиента температуры сильно сказывается на точностных характеристиках системы.
212
Предмет исследования. Проведеноисследование возможности регистраций деформаций композитной графит-эпоксидной (Gr/Ep) пластины с помощью волоконно-оптического датчика акустической эмиссии  закрепленного на ее поверхности. Метод. Контроль деформаций композитной графит-эпоксидной пластины осуществлялся путем определения амплитуды внесенной дополнительной низкочастотной фазовой модуляции в импульсный интерферометр Фабри–Перо. Из-за зависимости амплитуды вносимой низкочастотной фазовой модуляции от величины рассогласования интерферометра изменение ее величины позволяет производить оценку деформаций исследуемого композитного материала. В качестве источника излучения был использован VCSELс длиной волны 1550 нм. Фазовая модуляция создавалась посредством токовой модуляции лазерного источника, приводящей к изменению длины волны его излучения. Основные результаты. Получены зависимости амплитуды дополнительной низкочастотной фазовой модуляции от величины перестройки длины волны источника излучения и рассогласования интерферометра. Согласно результатам моделирования, при значениях коэффициента Kd 30, 100 и 250 пм чувствительность метода контроля деформаций композитного материала составила 1,6 мкрад×мкм/м, 5,3 мкрад×мкм/м и 13,3 мкрад×мкм/м соответственно. Были проведены экспериментальное исследование предложенного метода и анализ полученных результатов. Согласно экспериментальным результатам, погрешность представленного метода определения деформации составила порядка 1´10–3%, что соответствует относительному удлинению датчика на 10 мкм/м, в то время как существующие волоконно-оптические системы контроля деформаций на основе волоконных брэгговских решеток обеспечивают точность порядка 4 мкм/м. Практическая значимость. Предложенный метод может применяться для определения деформаций конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала наряду с его акустико-эмиссионным контролем одним волоконно-оптическим датчиком.

ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА

220
Рассмотрен метод стабилизации частоты излучения полупроводникового лазерного диода фазомодуляционным методом, выявлены критерии, влияющие на качество стабилизации, получены показатели девиации Аллана. Собрана экспериментальная установка, в основе которой лежат: полупроводниковый диод с распределенной обратной связью, волоконный фазовый модулятор, электрический генератор сигналов, кювета с изотопом ацетилена-13, фотоприемное устройство, синхронный детектор и персональный компьютер для обработки измерений. Фазомодулированное излучение лазерного диода после прохождения через газовую кювету содержит информацию о положении спектральной линии излучения относительно центра одной из линий поглощения газа. Молекулярные линии газа обеспечивают эталон частоты с низкой чувствительностью к внешним воздействиям. С помощью опорного сигнала генератора на выходе синхронного детектора можно получить сигнал ошибки, который используется для управления длиной волны лазерного источника посредством изменения его температуры. Рассчитаны показатели девиации Аллана для частоты лазерного диода. Показано, что при помощи базового метода с контуром на основе температуры можно улучшить долговременную стабильность в области 0,1–100 с до 1∙10–8 (девиация Аллана). Данный метод стабилизации может быть использован при построении компактных стандартов оптической частоты повышенной надежности для космических применений.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

228
Рассмотрена задача робастного управления электрическим генератором с априорно неизвестными параметрами при воздействии внешних ограниченных возмущений и наличии высокочастотных помех измерения. Предполагается, что измерению доступен только угол нагрузки, но не частота вращения ротора. Модель электрического генератора описана системой дифференциальных уравнений третьего порядка с алгебраическими уравнениями связи. Для решения задачи использован подход, основанный на разделении фильтрующих и оценивающих свойств системы управления в виде двух алгоритмов. Данная схема, в отличие от существующих аналогов, позволяет независимо управлять качеством фильтрации помехи и качеством стабилизации выходной переменной, а также компенсировать параметрические неопределенности и внешние возмущения с точностью, которая может быть уменьшена за счет выбора параметров алгоритма. Предложенный алгоритм прост в реализации и выборе настраиваемых параметров.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

236
Приведено описание метода переноса знаний (knowledge transfer) между ансамблем нейросетевых акустических моделей и нейросетью-учеником. Данный метод используется для снижения вычислительных затрат и повышения качества системы распознавания речи. В ходе экспериментов рассмотрены два варианта генерации меток классов от ансамбля моделей: интерполяция с выравниванием и использование апостериорных вероятностей. Также исследовано влияние коэффициента сглаживания на качество получаемых моделей. Данный коэффициент был встроен в выходной лог-линейный классификатор нейронной сети (softmax-слой) и использовался как в ансамбле, так и в нейросети-ученике. Дополнительно были проанализированы начальная и конечная скорости обучения. Удалось установить, что при использовании апостериорных вероятностей, сгенерированных ансамблем нейронных сетей, существует пропорциональная зависимость между коэффициентом сглаживания и параметрами скорости обучения. Наконец, использование метода переноса знаний в задаче автоматического распознавания русской речи в телефонном канале позволило сократить уровень пословной ошибки на 2,49% по сравнению с моделью, обученной на выравнивании от ансамбля нейронных сетей.
243
Предмет исследования. Рассмотрена задача взаимной реконструкции (преобразования) звуковой и визуальной составляющих (модальностей) речевого сигнала. Аудиозапись голоса представляет звуковую составляющую, а снятая параллельно с ней видеозапись лица человека образует визуальную составляющую. Так как эти модальности обладают различной физической природой, их совместный анализ и обработка сопровождаются рядом трудностей и проблем. Многие из них можно преодолеть с помощью методов взаимной реконструкции. Метод. Предложенный подход основан на анализе главных компонент (PrincipalComponentAnalysis, PCA), множественной линейной регрессии, регрессии частичных наименьших квадратов (PartialLeastSquares, PLS), а также на алгоритме кластеризации K-средних. Также подробно рассмотрены вопросы предобработки исходных данных. В качестве звуковых признаков использованы мел-частотные кепстральные коэффициенты (Mel-FrequencyCepstralCoefficients, MFCC), а в качестве визуальных – набор из 20 опорных точек, представляющих контур рта. Основные результаты. В рамках экспериментальных исследований выполнена реконструкция опорных точек контура рта из MFCC. Эксперименты проведены на аудиовизуальной англоязычной базе VidTIMIT. Представлены варианты реализации предложенного подхода на основе PCAи регрессии PLSс кластеризацией и без нее (четыре варианта). Количественная (объективная) и качественная (субъективная) оценки подтвердили работоспособность предложенного подхода; наилучшие результаты показала реализация на основе регрессии PLSс предварительной кластеризацией. Практическая значимость. На основе предложенного подхода могут быть разработаны бимодальные биометрические системы, управляемые голосом виртуальные двойники («аватары»), системы контроля доступа к мобильным устройствам и другие решения в области аудиовизуальных человеко-машинных интерфейсов. Показано, что при правильной организации вычислений использование методов PCAи PLSпозволяет значительно сократить вычислительные затраты. Отказ от кластеризации также позволяет повысить быстродействие за счет некоторого снижения качества реконструкции.
255
Исследованы методы кодирования видеоданных внутрикадровым предсказанием в современном стандарте Н.265/HEVC. Предложена схема быстрого принятия решения для внутрикадрового предсказания. По предлагаемой схеме сначала вычисляется сложность текстуры блока кодирования и устанавливается пороговое значение для быстрого выбора размера блока кодирования. Это позволяет уменьшить число возможных режимов предсказания. Существующий и предложенный методы кодирования протестированы на нескольких видеопоследовательностях путем моделирования в среде VisualC++. Для оценки методов использованы критерии качества видеопоследовательности (по PSNR), битрейт и время кодирования. Результаты показали, что по сравнению с эталонным программным обеспечением HEVC – HM16.0 предлагаемая схема позволяет сократить время кодирования примерно на 13,6%, в то время как схема страдает незначительной средней потерей PSNR (0,0033 дБ). Применение предложенного подхода вместо традиционного кодирования в современном видеокодеке H.265/HEVCпозволяет значительно снизить время кодирования и может быть рекомендовано для дальнейшего исследования совместной команде по видеокодированию JCT-VC(JointCollaborativeTeamonVideoCoding).
262
Предмет исследования.Исследованы основные стадии обработки естественного языка, такие как морфологический, синтаксический и семантический анализ. Показаны взаимосвязи сущностей запроса, семантической модели и внутреннего представления базы данных. Метод. Предложен метод использования семантической модели базы данных в рамках реализации естественно-языкового пользовательского интерфейса к базе данных. Показан процесс преобразования данных, содержащихся в семантической модели, в промежуточное К-представление пользовательского запроса и дальнейшее преобразование в SQL-запрос к базе данных на основе подстановки полученного выражения в заранее предопределенный шаблон. Основные результаты. Описано применение семантической модели базы данных в естественно-языковом пользовательском интерфейсе. Приведен пример преобразования как достаточно простого естественно-языкового запроса в SQL-запрос к базе данных, так и более сложного, содержащего в себе вложенный подзапрос. Показаны результаты экспериментального исследования предложенного метода по использованию семантической модели базы данных в рамках естественно-языкового пользовательского интерфейса к базе данных. Практическая значимость. Внедрение предложенного подхода позволит решить проблему извлечения информации из базы данных на основе пользовательского запроса на естественном языке, а также улучшит процесс устранения неоднозначностей в рамках этапа обработки естественного языка. Наличие информации о внутренней структуре базы данных позволяет построить более точный SQL-запрос к базе данных.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ИНДУСТРИИ 4.0 НА ОСНОВЕ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ОНТОЛОГИЙ Гурьянов А. В., Заколдаев Д. А., Шукалов . А., Жаринов И. О., Костишин М. О.
268
Предмет исследования. Предложены схемы организации работ на производственных приборостроительных предприятиях Индустрии 4.0 типа «умная фабрика», оснащенных киберфизическими системами. Исследования по киберфизификации производства выполняются в рамках разработки и внедрения в отечественную промышленность идей и решений, направленных на создание в нашей стране «умных предприятий», способных функционировать в условиях цифровой экономики и обладающих новыми производственными технологиями. Метод. Использованы методы организации производственных работ по изготовлению изделий приборостроения с применением киберфизических систем и онтологий в условиях предприятий будущего на основе общей теории автоматизации проектирования. Основные результаты. Показано, что эффект от внедрения предлагаемых принципов организации производственных предприятий в формате фабрик будущего способствует переходу отечественной промышленности к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, что соответствует направлению государственной научно-технической политики Российской Федерации в области приборостроения и машиностроения. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при разработке алгоритмов автоматизированного проектирования приборостроительного (машиностроительного) цифрового производства, функционирующего в условиях цифровой экономики Российской Федерации.
278
Постановка задачи.Необходимость снижения роста числа уязвимостей системы, вызываемого установкой несанкционированного программного обеспечения на средства вычислительной техники, требует разработки способа автоматизации процесса аудита носителей информации. В работе предложен подход к выявлению информативности ассемблерных команд. Исследовано влияние выбора признака для формирования унифицированных сигнатур программ на результаты идентификации. Метод. Для расчета информативности применен метод Шеннона, позволяющий определить информативность признака для произвольного числа классов объектов, не зависящий от объема выборок наблюдаемых признаков. Идентификация elf-файлов основана на применении статистического критерия однородности хи-квадрат. Основные результаты. Получены количественные характеристики информативности для 118 ассемблерных команд. Проведен анализ результатов эксперимента по идентификации исполняемых файлов с использованием 10 различных признаков для формирования сигнатур программ. Сравнение выполнено с помощью критерия однородности хи-квадрат на уровнях значимости p = 0,05 и p = 0,01. Практическая значимость. Обнаружена важность использования того или иного признака в задаче по формированию сигнатур программ, а также возможность рассмотрения нескольких сигнатур исполняемых файлов в единой связке для создания итоговой оценки принадлежности к известной программе.
286
Предмет исследования.Рассмотрена проблема построения и поддержки образовательных процессов за счет создания специализированных семантических порталов на основе технологии открытых связанных данных. Такие порталы содержат траектории освоения информации, а также связанные с этими траекториями данные и знания. В статье исследована проблема поддержки такого рода траекторий в технической области. Именно в этой области потребность в предлагаемых порталах наиболее высока. Метод. В качестве метода структурирования и представления данных и знаний семантического портала выбран онтологический инжиниринг. В основу построения индивидуальной образовательной траектории положена 4-уровневая иерархическая модель, включающая уровни инкапсуляции и композиции контента, определенные в терминах компетенций, а также уровни порождения и композиции конкретных программ обучения. Моделирование компетенций выполнено в терминах теории графов, а в качестве доступа к данным порталов использован язык запросов SPARQL. Основные результаты. С использованием предложенных методов разработано два семантических портала научно-технической информации: для поддержки образовательного процесса в Университете ИТМО и для Центра речевых технологий. Рассмотрены результаты опытной эксплуатации разработанных порталов. Практическая значимость. Внедрение предложенного подхода и использование представленной методики позволяет разрабатывать доменные семантические порталы научно-технической информации и использовать их для получения знаний пользователем по индивидуальным траекториям. Использованный стек технологий и методов позволяет легко адаптировать и повторно использовать уже разработанные элементы семантических порталов для различных предметных областей
299
Предмет исследования. Проведено исследование нарушений целостности изображений и существующих методов их определения. Предложен метод, позволяющий определять модифицированное изображение, а также источник его модификации. Метод позволяет определять оригинальное изображение и модель камеры, на которую оно было снято. Метод. В предлагаемом методе использованыинструменты машинного обучения. Исследованы следующие методы машинного обучения: наивный байесовский классификатор, дерево решений, логистическая регрессия, k-ближайших соседей, SVC, randomforest. База для обучения модели была образована оригинальными изображениями с веб-сайта www.steves-digicams.com, модифицированными с помощью различных графических редакторов. Предложенный метод использует структуру JPEG-изображения в байтовом представлении, а именно маркеры. В качестве признаков для классификации выступали наличие маркеров и их количество. Основные результаты. Обученная модель показала высокий результат классификации – более 95%. Среди исследованных алгоритмов два показали наилучшие результаты – дерево решений и randomforest, по критерию стабильности было выбрано дерево решений. Практическая значимость. Полученный результат может быть применен на практике в таких областях, как криминалистика и информационная безопасность.
307
Обоснована необходимость использования сервис-ориентированной архитектуры при построении интегрированной информационной системы. Предложено использование многослойной шины данных для взаимодействия независимых приложений. Рассмотрена объектно-процессная модель данных, которая реализует информационное обеспечение процессного управления. Отличительной особенностью предлагаемой модели от реляционной является то, что данные хранятся не в виде таблиц, а формируются в виде иерархических и сетевых структур. Источником данных являются показатели бизнес-процессов. Бизнес-процессы определяют порядок и регламент использования приложений интегрированной информационной системы. Дано формальное математическое описание базовых моделей объектов и процессов на основе исчисления предикатов в виде алгебраической системы. Представлена структура специализированного языка описания и манипулирования данными в интегрированной информационной системе с сервис-ориентированной архитектурой – ServiceBasedDataManipulationLanguage(SBDML). Язык SBDMLимеет два компонента: язык для описания структуры данных и язык для выборки и обновления данных. Первый компонент языка содержит описание простых и сложных типов данных. Сложные типы представляются в виде древовидных структур. Второй компонент языка содержит описание функций манипулирования данными, которые поддерживают взаимодействие приложений с шиной данных.
313
Предмет исследования. Аккаунты в социальных сетях как источник сведений об интенсивности общения между сотрудниками в коллективе (или группе), на основании которых строятся оценки вероятности успеха распространения социоинженерной атаки злоумышленника на пользователя. Цель исследования. Построить оценку успеха многоходовой социоинженерной атаки злоумышленника на пользователя, базирующуюся на сведениях, получаемых из аккаунтов сотрудников компании в социальных сетях и характеризующих интенсивность общения между ними.Исследование направлено на разработку моделей и алгоритмов распространения социоинженерной атаки на прореженном социальном графе компании и описание методов расчета оценок защищенности пользователей информационной системы от многоходовых социоинженерных атак, т.е. атак, где цель и точка входа не совпадают. Метод. Используются методы поиска, сопоставления и анализа сведений, характеризующих интенсивность общения между сотрудниками компании и извлекаемых из них аккаунтов в социальных сетях. Оценка вероятности успеха многоходовой социоинженерной атаки сводится к построению оценки вероятности сложного события. Основные результаты. Представлена формула для расчета оценок вероятностей распространения социоинженерной атаки между пользователями; полученные таким образом оценки сопоставляются дугам в социальном графе компании, используемом, в свою очередь, при оценке вероятности успеха многоходовой социоинженерной атаки, т.е. атаки, проходящей через цепочку пользователей. В более ранних исследованиях данные оценки вероятностей задавались экспертно. Описаны преимущества автоматизации расчета оценок вероятностей на основе данных, получаемых из социальных сетей. Новизна исследования. В исследовании рассматриваются подходы к оценке успеха многоходовых (опосредованных, не прямых, не сводящихся к одному непосредственному атакующему действию злоумышленника) социоинженерных атак на пользователя с учетом его связей в социальном графе, причем характеристики связей в графе строятся на основе данных, извлеченных из социальных сетей. Практическая значимость. Предложенный в работе подход создает основу для последующего анализа возможных траекторий распространения многоходовых социоинженерных атак, а также для расчета вероятностей реализации каждой такой траектории, что, в свою очередь, способствует расширению числа учитываемых факторов, влияющих на оценку защищенности пользователей информационной системы, и позволяет ставить задачу бэктрекинга атак в одной из удачных для поиска решений форм.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

322
Предмет исследования. Предложен подход, обеспечивающий численный расчет абсолютной погрешности измеряемой физической величины, способной количественно оценить минимально достижимое несоответствие разработанной модели исследуемому объекту. Вопрос о достижении разумного предела точности измерений в технике и науке остается открытым, несмотря на использование мощных компьютеров, учитывающих огромное количество переменных, и новейшие математические методы расчета. Поскольку в любой физико-математической модели содержится определенное количество информации об исследуемом объекте в зависимости от количественного и качественного набора выбранных физических переменных, то должно быть найдено оптимальное количество учтенных параметров. Метод. Принципы теории информации использованы для теоретического объяснения и обоснования экспериментальных результатов, которые определяют точность различных фундаментальных постоянных. Представлена методика выбора модели с оптимальным количеством учтенных физических величин и расчета минимально достижимого значения абсолютной и сравнительной погрешностей измеряемой физической величины. В качестве критерия оптимальности предлагается количество информации, содержащейся в модели. Основные результаты. В рамках информационного подхода показано, что совершенство устройств в физике и технике фундаментально ограничено. Предел точности измерений, рассчитанный по информационному методу, намного жестче, чем это предсказывается соотношением неопределенностей Гейзенберга. Предложенная метрика обеспечивает численный расчет абсолютной погрешности измеряемой величины, которая способна количественно оценить разницу между разработанной моделью и исследуемым объектом. Основные принципы теории измерений остаются в силе, и их можно применять отдельно на дальнейшей стадии конкретизации и компьютеризации модели. Практическая значимость. Применение концепции сравнительной погрешности снижает риск выбора завышенных показателей проектируемого оборудования, позволяет уменьшить сроки и стоимость его разработки. Использование методики расчета относительной погрешности согласно информационному методу позволит значительно снизить финансовые затраты по совершенствованию Международной системы единиц СИ.
331
Предмет исследования.Паразитные параметры, возникающие на этапе топологической реализации схемотехнической модели аналогового блока, оказывают негативное влияние на характеристики аналогового блока. Наличие значительного количества паразитных параметров может послужить причиной несоответствия блока его техническим требованиям, что ведет к проектированию новой схемотехнической модели всего блока. Поскольку отсутствует автоматизированный подход к преобразованию поведенческих моделей с учетом паразитных параметров, увеличиваются временные затраты на проектирование. В работе рассмотрены особенности автоматизированного перехода от аналоговых поведенческих моделей к схемотехническим. Показана необходимость детального анализа типов паразитных параметров на схемотехническом уровне для их исключения из топологической реализации. Метод. Предложен метод синтеза аналоговых схемотехнических моделей цифро-аналоговых преобразователей, предназначенный для снижения влияния паразитных параметров за счет их анализа и учета на схемотехническом уровне. Метод обеспечивает возможность разработки схемы с применением различных технологий. Основные результаты. Метод содержит по сравнению с традиционным маршрутом проектирования цифро-аналогового преобразователя дополнительные этапы: уточняется поведенческая модель, преобразовывается схемотехническая модель, выполняется анализ паразитных параметров, оказывающих наибольшее влияние. Для реализации метода разработано программное обеспечение, выполняющее автоматизированное преобразование поведенческой модели в схемотехническую. Метод был использован при проектировании 12-разрядного цифро-аналогового преобразователя по технологии 350 нм. Определены паразитные параметры, исключение которых позволило повысить быстродействие блока. Практическая значимость. Предложенный метод может быть использован при разработке цифро-аналогового преобразователя для любой технологии изготовления, позволит снизить влияние паразитных параметров и сократить временные затраты на проектирование. Метод позволяет обеспечить автоматизированную генерацию сразу нескольких вариантов архитектур.
339
Предмет исследований.Исследован временной анализ как критический этап при проектировании интегральных схем. Применение анализа позволяет обнаружить различные типы ошибок, связанных как со структурой блоков, так и с нарушением временных характеристик на всех уровнях абстракции. Особой задачей является обнаружение ошибки в интерфейсных блоках интегральной схемы, так как в ином случае конечное устройство может не соответствовать требованиям динамических характеристик. Метод. Предложена методика временного анализа интегральной схемы с учетом моделей контактных площадок и разварки корпуса, предназначенная для учета влияния параметров контактных площадок, проводников разварки и внешних аналоговых компонентов. Методика является расширением традиционного маршрута верификации интегральных схем с добавлением этапов по анализу и моделированию параметров контактных площадок и проводников разварки. Основные результаты. Методика использована при верификации интерфейсного блока I2С по технологии 350 нм, который входит в состав интегральной схемы микромеханического акселерометра. Применение методики позволило обнаружить ошибки, не выявленные при разработке интегральной схемы согласно традиционному маршруту проектирования. Определены динамические характеристики контроллера I2Cпри подключении шин SCKи SDAк напряжению питания через резистор сопротивлением 10 кОм. Практическая значимость. Предложенная методика может быть использована при проектировании интерфейсных блоков интегральных схем. Она позволяет учесть влияние параметров контактных площадок интегральной схемы, корпуса интегральной схемы, проводников разварки и внешних компонентов на динамические характеристики схемы. Из-за больших аппаратных затрат методику целесообразно применять для критически важных блоков, в частности, интерфейсных, неработоспособность которых может привести к невозможности обмена данными интегральной схемы с потребителем и, как следствие, большим денежным затратам на новый этап разработки.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

346
В задаче автоматического чтения речи по губам диктора ведутся поиски оптимального набора классов визем, необходимого для максимально эффективного распознавания визуальной речи. Предложен подход для выделения классов визем, позволяющий создавать набор карт соответствия фонема–визема, где каждый класс имеет различное количество визем, от 2 до 48, при неизменном количестве фонем. Виземные классы основаны на их отображении из классов фонем, которые преобразуются в виземные группы в процессе распознавания звучащей речи. Используя полученные карты соответствия, на основе базы данных аудиовизуальной русской речи HAVRUSв работе продемонстрирована зависимость точности распознавания визуальной речи от количества используемых виземных классов. Использование высокоскоростных видеоданных позволило расширить оптимальный набор виземных классов до 20, что привело к улучшению точности распознавания по сравнению с набором из 14 классов.
350
Предложен метод объединения признаков для задачи обучения нейросетевых акустических моделей с целью повышения качества распознавания речи. В отличие от способа подачи на вход нейронной сети конкатенированного вектора признаков различной природы, предлагаемый метод использует отложенное объединение на уровне скрытых слоев. Оно реализуется за счет использования индивидуальных входных потоков для каждого типа признаков. Такие потоки способны извлекать паттерны, характерные для каждого типа признаков, а затем объединять их на скрытом слое нейросетевой акустической модели. Влияние метода на качество системы было исследовано в задаче распознавания телефонной русской речи. Предложенный метод позволил добиться 0,41% абсолютного уменьшения пословной ошибки распознавания относительно конкатенации признаков и 1,35% в сравнении с наилучшей системой, использующей один вид признаков. Результаты работы могут быть использованы при разработке систем автоматического распознавания речи.
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика