Ukrainian Journal of Information Technology. – 2022. – Vol. 4, No. 1
Permanent URI for this collection
Науковий журнал
Видання "Український журнал інформаційних технологій" засновано у 2018 р. за рішенням вченої ради Інституту комп'ютерних наук та інформаційних технологій від 23 квітня 2018 р. Журнал є правонаступником збірника наукових праць "Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Серія: Комп'ютерні науки та інформаційні технології", який входить до переліку фахових видань ВАК України, в яких можна друкувати матеріали дисертаційних робіт у галузі технічних наук.
Український журнал інформаційних технологій. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2022. – Том 4, № 1. – 88 с. : il.
Український журнал інформаційних технологійЗміст (том 4, № 1)
1 | |
21 | |
29 | |
37 | |
44 | |
53 | |
63 | |
68 | |
78 | |
10.
Зміст | 85 |
Content (Vol. 4, No 1)
1 | |
21 | |
29 | |
37 | |
44 | |
53 | |
63 | |
68 | |
78 | |
10.
Contents | 85 |
Browse
Recent Submissions
Item Методи підвищення інформативності та зменшення об'єму графічних даних на основі аналізу їх колірного простору(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Журавель, І. М.; Мичуда, Л. З.; Zhuravel, I. M.; Mychuda, L. Z.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityПостійний розвиток цифрової техніки призвів до різкого збільшення кількості та об'ємів медіафайлів, зокрема, цифрових зображень, які становлять значну частину трафіка комп'ютерних мереж, що призводить до зменшення швидкості їх передачі. Дослідження, проведені у роботі, ґрунтуються на положеннях та методах опрацювання цифрових зображень, законах зорового сприйняття, основах теорії ймовірності та математичного моделювання. Результати теоретичних досліджень перевірялися шляхом імітаційного моделювання. У роботі запропоновано технологію, яка через аналіз колірного простору зображення та врахування законів зорового сприйняття, дає можливість істотно зменшити об'єм графічного файлу. Ця технологія використовується для розв'язання цілого ряду задач, зокрема, візуалізації файлів великого об'єму та підвищення інформативності зображень зі складним семантичним наповненням. Встановлено, що зменшення об'єму графічного файлу досягається через оптимізацію палітри та призводить до незначного погіршення візуальної якості сприйняття зображення. Для зменшення помітності похибки та формування візуального відчуття присутності на зображенні більшої кількості різноманітних кольорів, ніж є насправді, запропоновано використовувати дифузійне псевдозмішування кольорів, яке полягає у моделюванні одних кольорів за допомогою інших. Разом з задачею зменшення об'єму графічних файлів на основі оптимізації палітри досліджено подібну за методологією задачу підвищення інформативності зображень через використання псевдокольорів. За допомогою модифікації функції перетворення координат колірного простору в колірні компоненти, запропоновано модифікований підхід до формування псевдокольорових зображень, який забезпечує підвищення інформативності напівтонових цифрових зображень при їх візуальному аналізі.Item Методи та засоби вертикально-паралельного пошуку в масивах максимальних і мінімальних чисел(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Цмоць, І. Г.; Антонів, В. Я.; Tsmots, I. H.; Antoniv, V. Ya.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityПроведено аналіз останніх досліджень та публікацій, який показав, що недоліком наявних методів та алгоритмів пошуку максимального і мінімального чисел в одновимірному та двовимірному масивах є те, що вони не орієнтовані на апаратну реалізацію з використанням програмованих логічних інтегральних схем (ПЛІС) типу FPGA. Показано, що розроблення високошвидкісних апаратних засобів для пошуку максимальних і мінімальних чисел у одновимірному та двовимірному масивах доцільно здійснювати при інтегрованому підході, який охоплює методи, алгоритми, структури та сучасні ПЛІС і ґрунтується на використанні таких принципів: однорідності та регулярності структури; локалізації та спрощення зв'язків між елементами; модульності побудови; конвеєризації та просторового паралелізму опрацювання даних; узгодженості інтенсивності надходження розрядних зрізів із інтенсивністю їх опрацювання у пристрої. Виділено базові операції для реалізації алгоритмів вертикально-паралельного пошуку максимальних і мінімальних чисел у одновимірних і двовимірних масивах і показано, що вони ґрунтуються на однотипних базових операціях з локальними та регулярними зв'язками. Розроблено вертикально-паралельний метод одночасного пошуку максимальних і мінімальних чисел у одновимірних масивах, який за рахунок паралельного опрацювання і-го розрядного зрізу масиву чисел і паралельного формування слів управління забезпечує зменшення часу пошук, який в основному визначається розрядністю чисел. Вдосконалено вертикально-паралельний метод одночасного пошуку максимальних і мінімальних чисел у двовимірних масивах, який за рахунок одночасного опрацювання р одновимірних масивів і використання методу витіснення забезпечує зменшення тривалості пошуку у р разів порівняно з наявним методом. Показано, що час вертикально-паралельного пошуку максимальних і мінімальних чисел у одновимірному та двовимірному масивах визначається розрядністю чисел, а не їх кількістю. Визначено, що використання спільної шини для формування і-го розряду максимального (мінімального) числа та паралельне формування слів управління забезпечує підвищення частоти опрацювання розрядних зрів одновимірного масиву. Визначено, що кількість апаратних ресурсів FPGA необхідних для реалізації пристрою вертикально-паралельного пошуку максимального і мінімального чисел у одновимірному масиві в основному залежить від розміру масиву чисел, а тривалість пошуку від їх розрядності.Item Порівняльний аналіз функцій обчислення модульної експоненти(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Процько, І. О.; Рикмас, Р. В.; Грищук, О. В.; Protsko, I. O.; Rykmas, R. V.; Gryshchuk, O. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; ТОВ "ЮніСервіс"; ТОВ "СофтСерв"; Lviv Polytechnic National University; LtdS "Uniservice"; LtdS "Softserve"Обчислення модульної експоненти для великих чисел широко використовується для знаходження дискретного логарифму, в теоретико-числових перетвореннях та в криптографічних алгоритмах. Для ефективного обчислення модульної експоненти проводяться дослідження нових методів, алгоритмів та засобів їх реалізації. Виділяють три напрями методів модульного піднесення до степеня: загальне модульне піднесення до степеня, та обчислення модульної експоненти з фіксованим показником або з фіксованою основою. Розроблено спеціальні функції для виконання піднесення до степені за модулем у математичних і криптографічних програмних бібліотеках. У роботі проведено порівняльний аналіз вільнодоступних функцій обчислення модульної експоненти з бібліотек Crypto++, OpenSSL, Pari/GP та MPIR та розроблених трьох функцій на основі алгоритму бінарного зсуву справа на ліво. Для роботи з великими числами у розроблених функціях використовується окремий тип числових даних з бібліотеки MPIR. Розроблені функції реалізують бінарний ітераційний алгоритм в одному основному потоці, у двох потоках та одному потоці з використанням передобчислення. За основу порівняння вибрано усереднений тривалість виконання обчислення модульної експоненти для псевдовипадкових даних розрядністю 1К і 2К біт, що відповідає розрядності біля 300 і 600 десяткових знаків. Результати часу виконання, що зведені у таблицю, показують, що найшвидше обчислюється модульна експонента функцією з бібліотеки OpenSSL в універсальних комп'ютерних системах. Реалізації математичними та криптографічними програмними бібліотеками функції обчислення модульної експоненти використовує більш оптимальний алгоритм множення за модулем, так зване множення Монтгомері. У розроблених трьох функціях використовуються операції множення за модулем для множників менших за значення модуля. Окремо проаналізовано функцію з використанням передобчислення залишків для фіксованої основи та модуля, що може ефективно використовуватись для обчислення дискретного логарифму.Item Архітектура та реалізація базових компонентів системи нейромережевого захисту і кодування передачі даних(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Різник, О. Я.; Березький, О. М.; Лукащук, Ю. А.; Tsmots, I. G.; Opotiak, Yu. V.; Riznyk, O. Ya.; Berezsky, O. M.; Lukashchuk, Yu. A.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityОписано розробку базових компонентів системи нейромережевого захисту, кодування передачі даних на основі інтегрованого підходу, який містить удосконалений метод нейромережевого шифрування (дешифрування) даних і метод адаптивного баркероподібного кодування (декодування) даних, які орієнтовані на сучасну елементну базу. Для розробки системи обрано принципи спеціалізації та адаптації апаратно-програмних засобів до структури алгоритмів нейроподібного шифрування (дешифрування) даних, архітектури нейромережі та розрядності баркероподібного коду. Запропоновано архітектуру системи, що враховує змінний склад обладнання та модульність. Вдосконалено метод нейромережевого шифрування (дешифрування) даних, який внаслідок розпаралелення процесу шифрування (дешифрування) та використання таблиць макрочасткових добутків забезпечує зменшення часу шифрування (дешифрування) при програмній реалізації. Розроблено метод адаптивного баркероподібного кодування / декодування, який внаслідок врахування співвідношення сигнал/шум забезпечує високу завадостійкість та зменшує час передачі даних. Описано апаратні засоби системи, яку створено з використанням розроблених базових компонентів нейромережевого захисту та баркероподібного кодування даних. З використанням створеної системи визначено, що виконання операцій нейромережевого криптографічного шифрування (дешифрування) блоків даних на базі мікрокомп'ютера здійснюється у часі, близькому до реального. Час формування і навчання нейромережі становить біля 200 мс, а виконання процедур шифрування та дешифрування становить відповідно біля 35 мс та 30 мс і не залежить істотно від обраної конфігурації нейроподібної мережі.Item Онтологічне моделювання бази знань з організації подорожей(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Сілагін, О. В.; Денисюк, В. О.; Silagin, O. V.; Denysiuk, V. O.; Вінницький національний технічний університет; Вінницький національний аграрний університет; Vinnytsia National Technical University; Vinnytsia National Agrarian UniversityВ сучасних умовах розвитку суспільства, зростання ступеня та темпів інтеграції досягнень інформаційних технологій у галузі людського життя традиційні підходи побудови інформаційних систем стають надто громіздкими або перестають бути ефективними. Одним з напрямків вирішення цієї проблеми є розроблення систем, що базуються на знаннях. Робота присвячена онтологічному моделюванню нової предметної області "організація подорожей". Розглядається онтологія у контексті обміну знаннями. Створена онтологія подорожей є доволі сучасною та актуальною на сьогоднішній день. Розроблена онтологічна модель бази знань даного напрямі може бути впроваджена на тематичних веб-ресурсах і значно полегшувати семантичний пошук інформації в межах предметної області в порівнянні з наявними. Визначено термінологічний словник з даної предметної області із використанням поняття терміносистеми. Проведено аналіз можливостей середовища розробки онтологій Protege для моделювання визначеної предметної області "подорожі". Обрано базовий принцип моделювання онтології у вигляді семантичної мережі. Запропонована мережа має можливість до розширення та поглиблення знань про предметну область "подорожі". Використання середовища Protege для реалізації онтологічної моделі бази знань дозволило використати такі переваги та особливості створеної моделі "організація подорожей", як: функціональність, транзитивність, рефлективність, структуризація, повнота, достовірність та несуперечливість інформації. Обрано критерій оцінювання коректності онтологічної моделі бази знань. Проведено тестування розробленої онтологічної бази знань та підтверджено достатньо високий рівень її коректності в процесі пошуку інформації. Визначений за метрикою SUM середній показник (Average) по всім користувачам дорівнює значенню 82,95%, яке становить прийнятний показник онтологічної бази знань. При використанні класичної реляційної моделі організації баз даних для реалізації бази даних "подорожі" середній показник за метрикою SUM по 10 користувачам дорівнює значенню 73,68%. Розглянуто приклад розробленої онтології в Protege, надано графічне зображення базового графу онтологічної модеді "подорожі", модель містить 10 класів і підкласів, для кожного класу і підкласу визначено 2 властивості-відносини та від 2-х до 10-и властивостей даних, надано приклад класів онтологічної моделі "подорожі", надано приклад "властивості-відношення" онтологічної моделі "подорожі", надано приклад "властивості-дані" онтологічної моделі "подорожі". Сформульовані можливі напрями подальшого розвитку онтологічної моделі "організація подорожей".Item Проблема збіжності процедури побудови класифікаторів у схемах логічних і алгоритмічних дерев класифікації(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Повхан, І. Ф.; Povkhan, I. F.; Ужгородський національний університет; Uzhhorod National UniversityРозглядається проблема збіжності процедури синтезу схем класифікаторів у методах логічних і алгоритмічних дерев класифікації. Запропонована верхня оцінка складності схеми дерева алгоритмів у задачі апроксимації масиву реальних даних набором узагальнених ознак з фіксованим критерієм зупинки процедури розгалуження на етапі побудови дерева класифікації. Даний підхід дає змогу забезпечити необхідну точність моделі, оцінити її складність, знизити кількість розгалужень та досягти необхідних показників ефективності. Вперше для методів побудови структур логічних і алгоритмічних дерев класифікації дана верхня оцінки збіжності побудови дерев класифікації. Запропонована оцінка збіжності процедури побудови класифікаторів для структур ЛДК/АДК дає можливість будувати економні та ефективні моделі класифікації заданої точності. Метод побудови алгоритмічного дерева класифікації базується на поетапній апроксимації начальної вибірки довільного об'єму та структури набором незалежних алгоритмів класифікації. Даний метод при формуванні поточної вершини алгоритмічного дерева, вузла, узагальненої ознаки забезпечує виділення найбільш ефективних, якісних автономних алгоритмів класифікації з початкового набору. Методи синтезу логічних і алгоритмічних дерев класифікації були реалізовані в бібліотеці алгоритмів програмної системи "ОРІОН ІІІ" для розв'язку різноманітних прикладних задач штучного інтелекту. Проведені практичні застосування підтвердили працездатність побудованих моделей дерев класифікації та розробленого програмного забезпечення. В роботі наведена оцінка збіжності процедури побудови схем розпізнавання для випадків логічних і алгоритмічних дерев класифікації в умовах слабкого та сильного розділення класів початкової начальної вибірки.Item Моделі та засоби автоматизованого визначення статистичного профілю україномовних текстів(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Теслюк, В. М.; Казимира, І. Я.; Кордіяка, Ю. М.; Рибак, І. Р.; Teslyuk, V. M.; Kazymyra, I.; Kordiiaka, Yu. M.; Rybak, I. R.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityУ роботі вирішується актуальне завдання із вдосконалення професійного програмного забезпечення для статистичного аналізу тексту відповідно до потреб фахівців. Проаналізовано особливості і перспективи статистичних досліджень у мовознавстві та розроблено інформаційну технологію (ІТ) визначення статистичного профілю україномовних текстів. Проведено комплексну роботу над моделюванням програмної системи, яку представлено у відповідних схемах і діаграмах, що цілісно відображають функціонування та призначення розробленого продукту. Розглядаються математичні та системні основи статистичного аналізу для автоматизації професійного опрацювання текстів українською мовою, в контексті впровадження пропонованої інформаційної технології. Побудовано структурну схему проектного рішення та визначено головні вимоги до апаратного забезпечення. Розроблено компоненти інформаційної технології та запропоновано структуру програмної системи, які ґрунтуються на модульному принципі. Розроблено математичне забезпечення ІТ, яке базується на методах прикладної статистики та дає змогу визначити основні характеристики (статистичний профіль) досліджуваних україномовних текстів. Окрім цього, розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення ІТ, для реалізації якого використано Python. Наведено результати дослідження україномовних текстів та їх статистичні профілі, продемонстровано, що розроблена інформаційна технологія забезпечує опрацювання україномовних текстів з високим рівнем автоматизації. Отримані результати можна розглядати як внесок у розвиток наукових досліджень у лінгвістиці, завдяки якому створюються умови для вивчення авторських текстів різного стилю та ефективного використання професійних навичок та знань широким колом користувачів.Item Математичні просторові моделі визначення температурного поля із локально зосередженим тепловим нагріванням(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Гавриш, В. І.; Havrysh, V. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено лінійні та нелінійні математичні моделі визначення температурного поля, а в подальшому і аналізу температурних режимів у ізотропних просторових неоднорідних середовищах, які піддаються внутрішнім та зовнішнім тепловим навантаженням. Для цього коефіцієнт теплопровідності для таких структур описано єдиним цілим за допомогою симетричних одиничних функцій, що дає змогу розглядати крайові задачі теплопровідності з одним лінійним та нелінійним диференціальним рівнянням теплопровідності з розривними коефіцієнтами та лінійними і нелінійними крайовими умовами на межових поверхнях середовищ. У випадку нелінійної крайової задачі застосовано перетворення Кірхгофа, за допомогою якого лінеаризовано вихідне нелінійне рівняння теплопровідності та нелінійні крайові умови і внаслідок отримано лінійне диференціальне рівняння другого порядку з частковими похідними та сингулярними коефіцієнтами відносно функції Кірхгофа з лінійними крайовими умовами. Для розв'язування отриманої лінійної крайової задачі використано метод інтегрального перетворення Фур'є, внаслідок чого отримано аналітичний розв'язок, який визначає лінеаризуючу функцію Кірхгофа. Як приклад, вибрано лінійну та кубічну залежності коефіцієнта теплопровідності конструкційних матеріалів структури від температури, які часто використовують у багатьох практичних задачах. Внаслідок цього отримано аналітичні співвідношення у вигляді квадратних і біквадратних рівнянь для визначення розподілу температури у термочутливому шарі з чужорідним включенням при зовнішньому локальному нагріванні. Виконано числовий аналіз поведінки температури як функції просторових координат для заданих значень геометричних і теплофізичних параметрів. Досліджено вплив чужорідного включення на розподіл температури, якщо матеріалом середовища вибрано кераміку ВК94-І, а включення – срібло, алюміній та кремній. Для визначення числових значень температури в наведених конструкціях, а також аналізу теплообмінних процесів у середині цих конструкцій, зумовлених внутрішніми та зовнішніми тепловими навантаженнями, розроблено програмні засоби, із використанням яких виконано геометричне зображення розподілу температури залежно від просторових координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розроблених математичних моделей аналізу теплообмінних процесів у просторових неоднорідних середовищах з внутрішнім та зовнішнім нагріванням реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати такого роду середовища, які піддаються внутрішнім та зовнішнім тепловим навантаженням, щодо їх термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити і захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції.Item Зміст(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28)Item Система управління якістю програмного забезпечення(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Грицюк, Юрій Іванович; Hrytsiuk, Yu. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено систему управління якістю програмного забезпечення (ПЗ), яка дає змогу визначити стан його якості на кожному ієрархічному рівні системи з урахуванням вартості розроблення, а також надає можливість встановити потенційні витрати для переходу системи управління якістю ПЗ від одного стану до іншого. З'ясовано, що якість ПЗ як багатопланове поняття можна виразити адекватно тільки деякою структурованою системою характеристик та атрибутів, яку прийнято називати моделлю якості програмного продукту. Для оцінювання якості ПЗ було використано комплекс критеріїв і агрегованих показників, які максимально його характеризують насамперед стосовно функціональних можливостей і варіантів використання. Встановлено, що модель якості – головний атрибут системи оцінювання якості ПЗ, позаяк визначає, які характеристики якості продукту потрібно враховувати при встановленні його властивостей. Рівень, за якого ПЗ задовольняє заявлені та опосередковані потреби різних зацікавлених сторін і, в такий спосіб, забезпечує його значущість для них, є саме тими властивостями, що відображено в моделі якості, яка класифікує їх на характеристики та підхарактеристики. Розроблено метод відбору напружених варіантів стану системи якості ПЗ за вхідними критеріями чи агрегованими показниками, що дає змогу визначити поточний стан системи управління якістю ПЗ з урахуванням вартості його розроблення. Розроблено метод вибору оптимального варіанту системи управління якістю ПЗ з множини допустимих альтернатив, яка враховує структуру критеріїв і агрегованих показників на кожному ієрархічному рівні системи. Встановлено, що задача вибору оптимального варіанту системи управління якістю ПЗ з урахуванням таких критеріїв, як портативність продукту та зручність його супроводу, як безпека продукту та його сумісність, а також надійність роботи продукту та зручності його використання, як функціональна придатність продукту та ефективність виконання належить до задач багатокритеріальної оптимізації. Наведено приклад реалізації системи управління якістю ПЗ, що дає змогу зрозуміти сутність зазначеного методу вибору оптимального її варіанту, а також методу відбору напружених варіантів стану системи якості ПЗ за двома критеріями чи агрегованими показниками.