научный журнал по математике Программирование ISSN: 0132-3474

Архив научных статейиз журнала «Программирование»

  • СИМВОЛЬНО-ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ, ОПИСЫВАЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗУЮЩЕЙСЯ ЧАСТИЦЫ В КУЛОНОВСКОМ ПОТЕНЦИАЛЕ

    РЕДЬКОВ М.В., ЧИЧУРИН А.В. — 2014 г.

    В статье обсуждаются методы решения дифференциального уравнения, описывающего волновые функции частицы с поляризуемостью в потенциале Кулона. Находятся коэффициентные соотношения, при которых общее решение рассматриваемого уравнения удается найти в аналитической форме. Для нулевой поляризуемости приведено общее решение уравнения в специальных функциях, и для начальных значений параметра j приведены графики соответствующих решений. Для ненулевой поляризуемости и приводящихся значений параметра уровня энергии с помощью численных методов и функциональных объектов типа DifferentialRoot на достаточно больших промежутках изменения аргумента построены решения, обладающие требуемыми физическими свойствами для изменяющегося параметра j. Статья содержит команды системы Mathematica, позволяющие проводить компьютерное исследование численными и аналитическими методами, а также осуществлять визуализацию получаемых решений.

  • СИМВОЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ПРОБЛЕМЫ ТРЕХ ТЕЛ С ПЕРЕМЕННЫМИ МАССАМИ

    МАЕМЕРОВА Г.М., МИНГЛИБАЕВ М.ДЖ., ПРОКОПЕНЯ А.Н. — 2014 г.

    Рассматривается классическая задача трех тел с переменными массами в случае, когда массы всех трех тел системы изменяются изотропно. Получены уравнения движения системы в оскулирую-щих элементах апериодического движения по квазиконическому сечению и исследованы вековые возмущения орбитальных элементов системы. Обсуждается алгоритм вычисления вековой части возмущающей функции и получение дифференциальных уравнений, определяющих вековые возмущения орбитальных элементов. Все необходимые символьные вычисления выполняются с помощью системы компьютерной алгебры Mathematica.

  • СИСТЕМА ОБРАЗУЮЩИХ ИДЕАЛОВ АЛГЕБРЫ СХОДЯЩИХСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ РЯДОВ

    КАПЦОВ О.В. — 2014 г.

    В работе рассматривается дифференциальная алгебра сходящихся степенных рядов, зависящих от произвольного конечного числа переменных. Определяется понятие пассивного семейства образующих дифференциального идеала этой алгебры. Оно является дальнейшим развитием понятия базиса Грёбнера. Доказана теорема, позволяющая проверять пассивность семейства образующих и гарантирующая существование и единственность точечного решения бесконечной системы уравнений в данной алгебре.

  • СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ КАТЕГОРИИ NOSQL

    КУЗНЕЦОВ С.Д., ПОСКОНИН А.В. — 2014 г.

    В последнее десятилетие активно стали появляться и развиваться системы управления данными, получившие собирательное название “NoSQL”. Основными особенностями таких систем являются отказ от реляционной модели данных и языка SQL, отсутствие полноценной поддержки ACID- транзакций, использование распределённой архитектуры (хотя существуют и нераспределённые NoSQL-системы). Благодаря этому в ряде задач удаётся добиться производительности, превосходящей производительность традиционных SQL-ориентированных СУБД, а также обеспечить хорошую масштабируемость при возрастающих нагрузках и огромных объемах данных, что является крайне важным, в частности, для \¥еЬ-приложений. К сожалению, отсутствие транзакционной семантики накладывает некоторые ограничения на класс задач, которые можно эффективно решать с помощью NoSQL-систем, а выбор конкретной системы сильно зависит от решаемой задачи. В данной работе предлагается обзор основных классов систем управления данными, которые наиболее часто относят к категории NoSQL, рассматриваются примеры конкретных систем и задач, которые могут быть решены с их помощью.

  • СМЕШАННЫЙ ОПТИМИЗАЦИОННО-КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ПОКРЫВАЮЩИХ НАБОРОВ

    ПЕТУХОВ А.А. — 2014 г.

    Покрывающие наборы используются при генерации тестов для интерфейсов с большим количеством параметров. В работе описан новый метод построения однородных и неоднородных покрывающих наборов, основанный на соединении комбинаторных и оптимизационных методов. В широком классе частных случаев метод ускоряет построение наборов в несколько раз (зависит от частного случая) относительно известных широко применяемых оптимизационных методов. При этом, в большинстве случаев, размеры получаемых наборов остаются примерно такими же, как наборов, построенных другими оптимизационными методами, а в ряде частных случаев удалось получить наборы меньшие примерно на 5-15%. Анализируется область применения нового метода.

  • СПОСОБ ПОДДЕРЖКИ СРЕД ВЫПОЛНЕНИЯ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ СО СТОРОНЫ МНОЖЕСТВА МЕНЕДЖЕРОВ ПАМЯТИ ДЛЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ МИКРОЯДРА ВТОРОГО

    КЛИМЕНКОВ Е.И. — 2014 г.

    Подкачка страниц - один из важнейших механизмов виртуальной памяти, используемый развитыми операционными системами для создания иллюзии ее бесконечности. Однако первые и существующие на данный момент микроядра второго поколения предоставляют лишь ограниченную, негибкую и неестественную поддержку этого механизма. Используемые в них решения реализуются на уровне систем времени выполнения и сопряжены с существенными накладными расходами. Эти расходы обусловлены большим количеством переходов между различными режимами процессора и переключений контекстов потоков. Ограниченная поддержка виртуальной памяти операционными системами на базе микроядра второго поколения существенно уменьшает привлекательность их применения. Причина этого заключается в том, что в компьютерных системах, используемых на практике, процессы обычно пользуются услугами множества менеджеров памяти одновременно. В данной статье предлагается новый подход, направленный на улучшение поддержки виртуальной памяти для операционных систем на базе микроядра второго поколения. Он основан на реализации средств явной внутриядерной поддержки сред выполнения с одновременным обслуживанием со стороны множества менеджеров памяти. В соответствии с ним, виртуальное адресное пространство разделяется на множество областей, каждой из которых может быть назначен свой менеджер памяти. Такое разделение делает возможной эффективную и простую диспетчеризацию отказов доступа к страницам памяти. В статье предложены средства для микроядер второго поколения, поддерживающие среды выполнения с одновременным обслуживанием со стороны множества менеджеров памяти, отличающиеся повышенной производительностью и гибкостью. Приведено сравнение предлагаемого решения с известным решением L4 + L4Re по критерию стоимости обслуживания отказа доступа к странице памяти. Предлагаемое решение уменьшает на треть накладные расходы на переходы между режимами процессора и на переключения контекстов потоков по сравнению с L4 + L4Re, подходом, используемым в реализации Fiasco.ОС, операционной системы построенной на базе современной версии микроядра второго поколения L4/Fiasco.

  • ТЕСТИРОВАНИЕ СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОСВЕЩЕННОСТИ И СИНТЕЗА РЕАЛИСТИЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

    БАРЛАДЯН Б.Х., ВОЛОБОЙ А.Г., ДЕНИСОВ Е.Ю. — 2014 г.

    В работе описаны технологии тестирования программных комплексов оптического моделирования и реалистичной компьютерной графики, разрабатываемых в НИМ им. M.B. Келдыша РАН. Сложность разрабатываемых продуктов (состоящих из порядка 500 программных компонент), необходимость выпуска большого числа версий (50-70 версий в год) потребовали разработки собственной системы тестирования, позволяющей эффективно выявлять ошибки и исправлять их до выпуска продукта. Тестирование продуктов компьютерной графики имеют свою специфику, на которой и сделан акцент в работе.

  • ТЕХНОЛОГИИ СОЦИАЛЬНОЙ СЕТИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕМАНТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ В НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ

    КОГАЛОВСКИЙ М.Р., ПАРИНОВ С.И. — 2014 г.

    Традиционно функции активно разрабатываемых в последнее десятилетие научных электронных библиотек заключаются в обеспечении возможности публикации результатов выполненных исследований и широкого открытого доступа к ним научному сообществу. Новые возможности электронных библиотек могут быть достигнуты благодаря предоставлению пользователям возможности создавать связи между информационными объектами их контента с семантикой, явным образом определенной на основе заданной онтологии. В результате такой характерной для социальных сетей деятельности пользователей, мотивированной различными причинами и осуществляемой по их инициативе, динамически формируется семантическая структура контента электронной библиотеки. В среде такого рода своеобразной социальной сети становятся возможными некоторые новые формы научной деятельности, а также формируются более информативные источники данных для наукометрических исследований по сравнению с используемыми в сложившейся практике. В статье обсуждается предлагаемый авторами подход к созданию таких сетей, а также результаты его реализации в среде системы Соционет - крупного онлайнового научно-образовательного информационного пространства, поддерживающего информационные ресурсы ряда академических, образовательных и других организаций.

  • ЭКОНОМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛАНИРОВАНИЯ И СПРАВЕДЛИВОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ

    ЕМЕЛЬЯНОВ Д.М., ТОПОРКОВ В.В. — 2014 г.

    Предлагается модель планирования потока заданий и справедливого разделения ресурсов в распределенных вычислительных средах, позволяющая учитывать требования пользователей виртуальной организации к эффективности и качеству выполнения своих заданий. Предложенные алгоритмы отбора слотов позволяют находить оптимальные по заданному критерию альтернативы выполнения для каждого задания пакета.

  • АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НОРМАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМИ ДАННЫМИ

    МАЙОРОВ В.Д., НЕДУМОВ Я.Р., ОВЧИННИКОВ П.Е., ТУРДАКОВ Д.Ю. — 2013 г.

    Нормализация информации является трудоемким и дорогостоящим процессом, возникающим при внедрении на предприятии программных комплексов для управления основными данными. В статье проводится анализ подзадач, возникающих при выполнении нормализации, и предлагается подход к автоматизации наиболее трудоемких из них. Также описывается программная система, реализующая предложенный подход и автоматически обучающаяся действиям эксперта.

  • АВТОРСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В 2012 ГОДУ

    2013

  • АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ТОРИЧЕСКИХ КОМПАКТИФИКАЦИЙ

    КЫТМАНОВ А.А., ЩУПЛЕВ А.В. — 2013 г.

    Приводится алгоритм компьютерной алгебры, вычисляющий параметры торической компактификации C", в которую может быть вложено заданное гладкое торическое многообразие в виде "остова бесконечности". Такая компактификация аффинного пространства обобщает известное разложение P n = C n U 1. Описывается реализация алгоритма в системе компьютерной алгебры Maple.

  • АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ РАСПИСАНИЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ, ДОПУСКАЮЩИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

    КОСТЕНКО В.А. — 2013 г.

    Одним из важнейших требований к функционированию вычислительных систем реального времени (ВСРВ) является соблюдение директивных сроков выполнения прикладных программ. При нарушении директивных сроков, ВСРВ теряет свою работоспособность. В связи с этим возникает проблема обеспечения требуемой точности оценки времени выполнения прикладных программ. В работе предлагается подход к построению итерационных алгоритмов построения расписаний, в которых для оценки времени выполнения расписания прикладных программ могут использоваться имитационные модели с различной степенью детализации, что позволяет обеспечить требуемую точность оценки времени выполнения программ. Предложенный в работе подход может быть использован для построения итерационных алгоритмов следующих классов: генетические и эволюционные алгоритмы, алгоритмы имитации отжига, алгоритмы случайного поиска, локально-оптимальные алгоритмы.

  • ДЕВЯТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ „ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТЕМ ИНФОРМАТИКИ ", 24 ИЮНЯ 27 ИЮНЯ 2014 Г., ПЕТЕРГОФ, САНКТ-ПЕТЕРБУРГ HTTP://PSI.NSC.RU/PSIL4/INDEX

    ВИРБИЦКАЙТЕ И.Б. — 2013 г.

    Международные конференции «Перспективы систем информатики» это один из главных форумов России, посвященных исследованиям и приложениям в таких областях информатики, как компьютерные науки, методология и технология программирования, информационные технологии. На конференциях собираются ученые, разработчики и пользователи программного обеспечения для того, чтобы представить и обсудить самые последние новшества, идеи, тенденции и результаты исследований в направлениях, обозначенных в тематике конференции. Предыдущие конференции, состоявшиеся в 1991, 1996, 1999, 2001, 2003, 2006, 2009 и 2011 годах, явились крупными международными событиями и прошли весьма успешно. Подробную информацию об этих конференциях можно найти на сайте http://psi.nsc.ru/psil 1/index

  • ИНТЕГРИРОВАННАЯ СРЕДА ДЛЯ АНАЛИЗА И РАЗРАБОТКИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВСТРОЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

    БАХМУРОВ А.Г., ВОЛКАНОВ Д.Ю., СМЕЛЯНСКИЙ Р.Л., ЧЕМЕРИЦКИЙ Е.В. — 2013 г.

    В статье рассматриваются вопросы анализа и разработки встроенных систем реального времени для управления сложными техническими системами на примере среды моделирования ДИАНА и ее развития в лаборатории Вычислительных комплексов факультета ВМК МГУ. Особое внимание уделено проблеме проверки соответствия проектируемой системы требованиям, сформулированным на ранних стадиях разработки. Ключевые особенности этой среды: использование формальной модели функционирования распределённых систем; анализ различных аспектов поведения системы, как количественных, так и логических по единому описанию систем. Рассмотрен опыт применения среды ДИАНА в исследовательских и инженерных проектах за последние 28 лет. Дано сравнение с другими отечественными и зарубежными разработками в области моделирования распределенных встроенных вычислительных систем реального времени. * Работы выполнялись при частичной поддержке РФФИ (проекты 95-01-01590-а, 98-01-00151-а, 01-01-00263-а).

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ В КОДЕ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ PYTHON

    БРОНШТЕЙН И.Е. — 2013 г.

    В статье рассматриваются виды дефектов, которые обычно встречаются в программном коде на языке Python. Показывается, что возможные дефекты для Python не похожи на те, что часто встречаются в коде на Си/Си++ и, следовательно, необходимо исследование дефектов в крупных проектах с открытым исходным кодом. Даётся классификация найденных дефектов на основе того, нужен ли для нахождения ошибки вывод типов. Показывается, что существует небольшая доля "простых" дефектов, но для обнаружения большинства дефектов вывод типов необходим. Рассматривается вопрос, какие конструкции языка Python должны поддерживаться при выводе типов для нахождения реальных дефектов.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫХ МНОГООБРАЗИЙ ТРЕХМЕРНЫХ СИСТЕМ ОДУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ АЛГЕБРЫ

    МЕНЦИНГЕР М., РОМАНОВСКИЙ В.Г., ФЕРЧЕЦ Б. — 2013 г.

    Для трехмерной полиномиальной автономной системы дифференциальных уравнений с локальным центральным многообразием, на котором все траектории в окрестности начала координат замкнуты, т.е. соответствуют периодическим решениям системы, получены условия на коэффициенты системы, при выполнении которых все периодические колебания являются изохронными. Изучены также бифуркации критических периодов в окрестности начала координат. Исследование изохронности и бифуркаций проводится с использованием систем компьютерной алгебры mathematica и Singular.

  • ЛИНЕЙНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ И РАЗНОСТНЫЕ СИСТЕМЫ: EG δ И EG σ ИСКЛЮЧЕНИЯ

    АБРАМОВ С.А., ХМЕЛЬНОВ Д.Е. — 2013 г.

    Рассматриваются системы линейных обыкновенных дифференциальных и разностных уравнений вида A r (x)£ r y(x) + ••• + A 1 (x)£y(x) + A 0(x)y(x) = 0, £∈ {d/dx, E} (здесь E — оператор сдвига: Ey(x) = y(x + 1)). Коэффициенты A i(x), i = 0,..., r, суть квадратные матрицы порядка m, их элементы — полиномы от x над некоторым числовым полем K, при этом A r(x),A o(x) — ненулевые матрицы. Уравнения системы предполагаются независимыми над K[x, £]. Для любой системы S такого вида алгоритм EG δ в дифференциальном случае и алгоритм EG σ в разностном случае строят, в частности, L-охватывающую систему S того же вида, но с такой ведущей матрицей A r (x), определитель которой есть ненулевой полином. При этом множество решений системы S содержит все решения системы S. (Алгоритм EG σ предоставляет и ряд дополнительных возможностей.) Даются примеры решаемых с помощью EG δ и EG σ задач. Описывается пакет EG, реализующий предлагаемые алгоритмы в системе компьютерной алгебры Maple.

  • МЕТАДАННЫЕ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ

    КОГАЛОВСКИЙ М.Р. — 2013 г.

    Важную роль в современных компьютерных системах играет особый вид информационных ресурсов, называемых метаданными. Метаданным посвящено огромное количество публикаций. В большинстве из них рассматриваются стандарты метаданных, используемых в различных областях, и весьма малочисленны публикации, в которых обсуждаются свойства и функции этого вида информационных ресурсов. Вероятно, по этой причине трактовка термина метаданные все еще не устоялась. Нередко в публикациях встречаются явные ошибки, при обсуждении частных видов метаданных не делаются необходимые оговорки, и тем самым их свойства и функции неправомерно распространяются на общий случай. В данной работе предлагается систематический взгляд на метаданные как на информационные ресурсы особого рода, обсуждается вопрос об определении этого термина, приводятся примеры метаданных, используемых в различных пластах информационных технологий, рассматриваются общие (независимые от сферы применения) свойства метаданных и их функции, выразительные средства для их представления, известные обобщенные классификации метаданных, а также деятельность по их стандартизации.

  • МЕТОДЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯ И ОБОГАЩЕНИЯ НЕФОРМАЛЬНЫХ ОНТОЛОГИЙ

    АСТРАХАНЦЕВ Н.А., ТУРДАКОВ Д.Ю. — 2013 г.

    Концептуализация знаний, необходимых для эффективной обработки текстовой информации, как правило, представляется в виде онтологий. В зависимости от предметной области и решаемых задач, создаются разные виды онтологий: формальные, включающие в себя подробные отношения между концепциями и аксиомы; таксономии, представляющие собой иерархически организованные концепции; неформальные онтологии, например, интернет-энциклопедии, которые создаются и поддерживаются сообществом пользователей. Создание онтологий вручную - трудоемкий и дорогостоящий процесс, требующий участия экспертов, поэтому за последние годы было разработано множество систем, в той или иной степени автоматизирующих этот процесс. В данной работе предлагается обзор методов автоматического построения и обогащения онтологий; в первую очередь рассматриваются неформальные онтологии.