Ukrainian Journal of Information Technology
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/56854
Browse
Item Development of the acceleration measuring method(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Теслюк, В. М.; Загарюк, Р. В.; Іванців, Р. Д.; Сенета, М. Я.; Ткачук, К. І.; Коваль, А. В.; Teslyuk, V. M.; Zaharyuk, R. V.; Ivantsiv, R. D.; Seneta, M. Ya.; Tkachuk, K. I.; Koval, A. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; ІТ-компанія N-iX; Lviv Polytechnic National University; N-iX – Software Development CompanyПроаналізовано наявні методи вимірювання пришвидшень, наведено сучасні дослідження з даної тематики та розроблено новий метод у вигляді електричної схеми з використанням генератора стабільної частоти. Серед уже відомих методів виділено три такі групи – на підставі компенсаційних акселерометрів з дискретним виходом, на підставі акселерометрів з аналого-цифровим перетворювачем та методи вимірювання з використанням навісних елементів. Основною відмінністю запропонованого методу від наявних є використання в його схемі двох резонансних контурів із вбудованими давачі ємності, розроблених за технологіями мікроелектромеханічної системи. Описано принцип роботи пристрою вимірювання пришвидшення, наведено його структурні схеми та проаналізовано особливості функціонування його складових. Наведено основні переваги застосування запропонованого методу та описано його технічну відмінність від уже впроваджених, що полягає також у використанні додаткового трансформатора. На підставі запропонованого методу вимірювання пришвидшення у вигляді електричної схеми досліджено робочі частотні характеристики пристрою, описано етапи перетворення сигналів акселерометра та наведено форми вхідних і вихідних сигналів. Використання двох резонансних кіл у вбудованих давачах потужності та генератора стабільних частот у схемі приладу вимірювання пришвидшення дає змогу визначати зміни частотних характеристик у резонансних контурах з мінімальними змінами потужності в ємнісних давачах. Остаточне значення частоти є лінійним в діапазоні частот акселерометра, оскільки частотні характеристики першого і другого резонансних кіл є зворотними і симетричними відносно горизонтальної осі. Особливістю розробленого нового методу вимірювання пришвидшень є можливість використання цієї схеми при дуже низьких вхідних напругах. Завдяки запропонованому методу можна досягти підвищення точності вимірювання пришвидшення, розширення робочих можливостей самого пристрою, а це дає змогу застосовувати його в умовах вібрації та зміни положення.Item Development of the basic capacitive accelerometers models based on the VHDL-AMS language for the circuit level of computer-aided design(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Теслюк, В. М.; Денисюк, П. Ю.; Теслюк, Т. В.; Teslyuk, V. M.; Denysyuk, P. Yu.; Teslyuk, T. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено базові моделі ємнісних МЕМС акселерометрів з використанням мови VHDL-AMS для схемотехнічного рівня автоматизованого проектування. Базові моделі розроблені для двох базових типів ємнісних акселерометрів: пластинчастої та гребінчастої інтегральних конструкцій. Розроблені моделі дають змогу визначати параметри вихідної напруги електричних ємнісних акселерометрів залежно від вхідних механічних та конструктивних параметрів та можуть бути використані для автоматизованого проектування МЕМС на схемотехнічному рівні. Окрім цього, наведено результати дослідження базових конструкцій пластинчастих та гребінчастих ємнісних акселерометрів. Описано розроблений метод автоматизованого проектування базових елементів МЕМС VHDL-AMS моделей для схемотехнічного рівня проектування, який ґрунтується на методі електричних аналогій та використовує системи звичайних диференціальних рівнянь і рівнянь у часткових похідних. Послідовність та кількість використаних диференціальних рівнянь визначається фізичними принципами функціонування елемента МЕМС та кількістю перетворень енергії, що дає змогу підвищити рівень автоматизації операцій синтезу порівняно з наявними методами. Синтезовано базова VHDL-AMS модель для інтегрального ємнісного акселерометра пластинчастої конструкції, яка дає змогу провести дослідження залежності вихідних параметрів від вхідних та провести аналіз налаштувань вихідних параметрів МЕМС елементів даного типу. Також побудовано базову VHDL-AMS модель для інтегрального ємнісного акселерометра гребінчастої конструкції, що дає змогу проводити дослідження в процесі автоматизованого проектування та провести аналіз його вихідних електричних параметрів від вхідних механічних.Item Evolution of two-dimensional cellular automata. New forms of presentation(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Білан, С. М.; Bilan, S. M.; Державний університет інфраструктури та технологій; State University of Infrastructure and TechnologyРозглянуто клітинні автомати та форми відображення їх еволюції. Відомі й широко використовуються форми еволюції елементарних клітинних автоматів, що дало змогу фахівцям моделювати різні динамічні процеси та поведінку систем різного спрямування. В контексті легкої побудови форми еволюції елементарних клітинних автоматів труднощі виникають у представленні форми еволюції двовимірних клітинних автоматів, як синхронних, так і асинхронних. Еволюція двовимірних клітинних автоматів подається множиною станів двовимірних форм клітинних автоматів, що ускладнює сприйняття та визначення динаміки зміни станів. В статті запропоновано подання еволюції двовимірних клітинних автоматів у вигляді масивів двійкових кодів для кожної клітини поля. Кожний часовий такт зміни станів визначається станом логічної “1” або “0”, причому кожний наступний стан визначається збільшенням двійкового розряду на одиницю. Тобто формується двійковий код у бік старших розрядів. Отриманий двійковий код зумовлює код кольору, який призначається відповідній клітині на кожному кроці ітерації еволюції. Внаслідок такого кодування формується двовимірна матриця кольорів (кольорове зображення), яка за кольоровою структурою (розташування кольорів на двовимірному масиві) указує на еволюцію двовимірного клітинного автомата. Для представлення еволюції використано кодування Волфрама, яке збільшує кількість правил для двовимірного клітинного автомата. Правила використано для сусідства фон Неймана без урахування власного стану аналізованої клітини. Відповідно до отриманого двовимірного масиву кодів формується дискретне кольорове зображення. Колір кожного пікселя такого зображення кодується отриманим еволюційним кодом відповідної клітини двовимірного клітинного автомата з тими самими координатами. Запропонований підхід дає змогу простежувати поведінку клітинного автомата в часі залежно від його початкових станів.Item Multi-thread parallelizing of cell characteristics of biomedical images(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Піцун, О. Й.; Pitsun, O. Yo.; Західноукраїнський національний університет; West Ukrainian National UniversityЗапропоновано підхід до розпаралелення процесу обчислення кількісних характеристик ядер клітин на біомедичних зображеннях (цитологічних, гістологічних, імуногістохімічних), що дасть змогу пришвидшити процес постановки діагнозу. Для постановки діагнозу використовують сучасні методи і засоби інтелектуального аналізу даних, складовою частиною якого є класифікація даних. При використанні згорткових нейронних мереж вхідними даними для їх класифікації є зображення у форматі *.jpg, *.png, *.bmp та ін. Альтернативні алгоритми та засоби оброблення даних здебільшого вимагають наявності кількісних характеристик. У випадку використання біомедичних зображень кількісними характеристиками є площа, периметр, окружність, довжина головної та бічної осі ядра клітин. Площа та інші характеристики ядер клітин характеризують нормальний стан або наявність патології. Розпаралелення процесу обчислення характеристик біомедичних зображень реалізовано на підставі алгоритмів комп'ютерного зору для виділення необхідних об'єктів і засобів програмного розпаралелення задач на рівні потоків для пришвидшення процесу обчислення характеристик ядра клітин. Підхід полягає у програмному розпаралеленні на рівні потоків незалежних задач обчислення кількісних характеристик ядер клітин з використанням Executor framework. Встановлено, що наявні системи автоматизованої мікроскопії та системи діагностування на підставі зображень не володіють наявністю великої кількості характеристик ядер клітин та не мають механізмів до розпаралелення процесу їх обчислення. Запропонований підхід дає змогу пришвидшити процес обчислення кількісних характеристик ядер клітин на 25 %. Актуальність задачі розпаралелення обумовлена потребою опрацювання великого обсягу даних для подальшої їх редукції та класифікації. Розпаралелення на рівні потоків дає змогу збільшити швидкість опрацювання зображень та не вимагає наявності спеціалізованого апаратного забезпечення.Item Neural network model for identification of material creep curves using CUDA technologies(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Соколовський, Я. І.; Шиманський, В. М.; Мокрицька, О. В.; Харко, Я. В.; Sokolovskyy, Ya. I.; Shymanskyi, V. M.; Mokrytska, O. V.; Kharko, Ya. V.; Національний лісотехнічний університет України; Ukrainian National Forestry UniversityЦя робота присвячена проблемі ідентифікації реологічних параметрів деревини з використанням штучних нейронних мереж з розпаралеленим алгоритмом навчання за допомогою мови програмування Python, фреймворку Chainer та технології CUDA. Розроблено інтелектуальну систему ідентифікації реологічних параметрів деревини. Створена система містить максимально зрозумілий інтерфейс користувача, весь необхідний комплекс інструментів для автоматизації процесу візуалізації та аналізу даних. У процесі створення інтелектуальної системи було передбачено вирішення наступних завдань: провести аналіз систем штучного інтелекту та аналіз навчання штучних нейронних мереж, зокрема багатошарових нейронних мереж прямого поширення, рекурентної нейронних мереж та нейронної мережі Кохонена; дослідити структуру фреймворку Chainer та його взаємодію з CUDA; провести аналіз існуючих хмарних технологій для реалізації завдання; провести аналіз алгоритмів навчання штучних нейронних мереж, їхнє математичне забезпечення; здійснити розпаралелення алгоритмів навчання та розробити необхідне програмне забезпечення. Використання Chainer дає змогу створювати пул пам'яті для розподілу пам'яті GPU. Щоб уникнути розподілу та вилучення пам'яті під час обчислень, Chainer надає можливість використовувати пул пам'яті CuPy як стандартний розподіл пам'яті не маючи справу з розподілом пам'яті. Для визначення фізико-механічних параметрів математичної моделі неізотермічного вологоперенесення та в'язко-пружного деформування капілярно-пористих матеріалів у процесі сушіння розроблено інтелектуальну систему. Вона надає можливість провести ідентифікацію параметрів ядер повзучості та релаксації, що записується як лінійна комбінація експоненціальних операторів. Запропонований алгоритм апроксимації та отримані розрахункові співвідношення реологічної поведінки деревини за допомогою багатошарової нейромережі з експоненціальними функціями активації у прихованих шарах дає змогу підвищити точність апроксимації експериментальних даних повзучості. Розроблені математичні моделі можуть бути використані для створення систем автоматизованого скінченно-різницевого розрахунку температури, вологовмісту та компонент напружень під час сушіння капілярно-пористих матеріалів з урахуванням технологічних параметрів агента сушіння.Item Performance evaluation of Self-Quotient image methods(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Парубочий, В. О.; Шувар, Роман Ярославович; Parubochyi, V. O.; Shuvar, R. Ya.; Львівський національний університет ім. Івана Франка; Ivan Franko National University of LvivНормалізація освітлення є дуже важливою проблемою в системах розпізнавання зображень, оскільки різні умови освітлення можуть істотно змінити результати розпізнавання, а нормалізація освітлення дає змогу мінімізувати негативні наслідки різних умов освітлення. У цій роботі ми оцінюємо ефективність розпізнавання декількох методів нормалізації освітлення, заснованих на методі самооцінювання зображення SQI (англ. Self-Quotient Image method), запровадженому Haitao Wang, Stan Z. Li, Yangsheng Wang, та Jianjun Zhang. Для оцінки ми вибрали оригінальну реалізацію та найперспективніші модифікації оригінального методу SQI, в т.ч. й метод Gabor Quotient ImagE(GQI), запропонований Sanun Srisuk та Amnart Petpon у 2008 році, а також метод Fast Self-Quotient ImagE(FSQI) та його модифікації, запропоновані авторами статті в попередніх роботах. У цій роботі ми запропонували модель оцінки, яка використовує Cropped Extended Yale Face Database B, що дає змогу показати відмінність результатів розпізнавання для різних умов освітлення. Також ми перевіряємо всі результати за допомогою двох класифікаторів: класифікатора найближчих сусідів (англ. Nearest Neighbor Classifier) та лінійного класифікатора опорних векторів (англ. Linear Support Vector Classifier). Такий підхід дає змогу не тільки обчислити точність розпізнавання для кожного методу та вибрати найкращий метод, але й показати важливість правильного вибору методу класифікації, який може мати значний вплив на результати розпізнавання. Нам вдалося показати значне зменшення точності розпізнавання для необроблених (RAW) зображень із збільшенням кута між джерелом освітлення та нормаллю до об'єкта. З іншого боку, наші експерименти показали майже рівномірний розподіл точності розпізнавання для зображень, оброблених методами нормалізації освітлення на підставі методу SQI. Ще одним отриманим, проте очікуваним результатом, представленим у цій роботі, є підвищення точності розпізнавання із збільшенням розміру ядра фільтра. Однак великі розміри ядра фільтра є більш обчислювально-затратні і можуть спричинити негативні ефекти на вихідних зображеннях. Окрім цього, в наших експериментах було показано, що друга модифікація методу FSQI, яку ми скорочено позначаємо як FSQI3, краща майже в усіх випадках для всіх розмірів ядра фільтра, особливо якщо ми використовуємо лінійний класифікатор опорних векторів для класифікації.Item Refining expert based evaluation on the basis of a limited quantity of data(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Грицюк, Юрій Іванович; Фернеза, О. Р.; Hrytsiuk, Yu. I.; Ferneza, O. R.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозроблено методику уточнених експертних оцінок параметра розподілу ймовірностей випадкової величини на підставі обмеженого обсягу статистичних даних. Це дало змогу виявити найбільш інформативний канал передачі даних (кваліфікованого експерта) і отримати його достовірну оцінку. Встановлено, що аналіз та оброблення даних здійснюють із залученням відомих методик з теорії ймовірностей та математичної статистики, де нагромаджено значний теоретичний і практичний досвід. Математичну модель, яка описує стан деякого об'єкта, процесу чи явища, подано у вигляді точкової оцінки параметра розподілу ймовірностей випадкової величини, значення якого отримують на підставі малої вибірки. Проаналізовано сучасні підходи до статистичного оцінювання випадкової величини, найпоширенішим з яких є Байєсовський підхід. Встановлено, що найбільш значущим моментом Байєсового оцінювання невідомого параметра є призначення певної функції апріорної щільності розподілу ймовірностей випадкової величини. Ця функція має відповідати наявній попередній інформації про форму апріорного розподілу ймовірностей цієї величини. Розглянуто традиційний підхід до виявлення найбільш інформативного каналу передачі даних про стан об'єкта, перебіг процесу чи явища і відсікання інших – менш достовірних. Це здійснюють за допомогою так званого механізму редукторів ступенів свободи. Його основний недолік полягає в тому, що у відсічених каналах зв'язку може існувати деяка корисна інформація, яка не бере участі в процесі вироблення узгодженого рішення. Тому потрібно вводити механізми дискримінаторів ступенів свободи. Вони дадуть змогу всім каналам передачі даних брати участь в процесі підготовки рішення з вагомістю, яка відповідає найбільшому ступеню їх інформативності в поточній ситуації. Наведено ілюстративний приклад застосування розглянутих методів усереднення даних, у якому відображено результати розрахунків за ітераціями з використанням механізмів реалізації як редукторів, так і дискримінаторів ступенів свободи. Ці механізми відображають особливості реалізації ітераційних алгоритмів, характерних як для методів математичної статистики, так і для методів синергетичної системи усереднення даних.Item Synthesis method for S-boxes based on galois field transform matrices(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Бакуніна, О. В.; Баландіна, Н. М.; Соколов, А. В.; Bakunina, O. V.; Balandina, N. M.; Sokolov, A. V.; Національний університет “Одеська юридична академія”; Національний університет “Одеська політехніка”; National University “Odesa Law Academy”; Odesa Polytechnic National UniversityКриптографічні методи сьогодні є найважливішим інструментом для побудови систем захисту інформації. У той же час для вирішення проблеми шифрування великих обсягів інформації, в основному перевага віддається блоковим або потоковим симетричним шифрам через їх ефективність і доведену криптографічну стійкість, у тому числі проти атак перспективного квантового криптоаналізу. Ефективність сучасних симетричних шифрів значною мірою залежить від застосованих у їх конструкції криптографічних S-блоків, якість яких багато в чому визначає степінь реалізації концепцій дифузії та конфузії криптоалгоритмом, тоді як наявність великих наборів криптографічно високоякісних S-блоків також важлива, з точки зору їх застосування в якості довгострокового ключа. Сьогодні добре відома конструкція Ніберг, яка широко застосовується в шифрах, включаючи поширений блоковий симетричний шифр AES. Ця конструкція дозволяє синтезувати високоякісні S-блоки, які гармонійно задовольняють основним критеріям криптографічної якості, однак множини S-блоків, синтезовані за допомогою цієї конструкції, невеликі, що робить завдання розробки нових методів синтезу великих множин криптографічно високоякісних S-блоків дуже актуальним. Водночас, як показують дослідження, конструкції розширених полів Галуа є перспективним вихідним матеріалом для вирішення цієї проблеми. У цій статті побудовано матриці GF-перетворення порядку N=256 для всіх ізоморфних представлень розширеного поля Галуа GF(256), які є аналогічними перетворенню Ріда-Маллера для випадку функцій багатозначної логіки. У рамках дослідження ідентифіковано інваріантні до ізоморфізму номери рядків матриць GF-перетворення, що дозволяють отримати біективні S-блоки, у тому числі такі, що відповідають основним критеріям криптографічної якості компонентних булевих функцій, таким як алгебраїчний степінь нелінійності, відстань нелінійності, критерій розповсюдження помилки та критерій мінімізації кореляції векторів виходу та входу S-блоку. При цьому потужність набору синтезованих S-блоків у ~23 рази перевищує потужність набору S-блоків конструкції Ніберг, що дозволяє використовувати їх в якості довгострокового ключа. Запропоновані S-блоки можуть стати основою для підвищення ефективності існуючих симетричних криптографічних алгоритмів, а також для розробки нових шифрів.Item The use of cellular automata in modeling the processes of wood drying in a stack(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Соколовський, Я. І.; Сінкевич, О. В.; Sokolovskyy, Ya. I.; Sinkevych, O. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Національний лісотехнічний університет України; Lviv Polytechnic National University; National Forestry University of UkraineДосліджено можливості використання моделі клітинних автоматів при вирішені завдання тепло- і вологоперенесення в камері сушіння деревини періодичної дії. Також досліджено процеси тепло- і вологообміну між деревиною та її агентом сушіння. Дослідження проведено з використанням CAD-моделі штабеля висушуваної деревини. Для використання клітинних автоматів запропоновано подання досліджуваної CAD-моделі у вигляді масиву кубів, кожен з яких має шість граней (клітин). Також в роботі запропоновано використання різних зон дослідження, кожна з яких дає змогу обчислювати значення температури та вологовмісту в різних місцях досліджуваної CAD-моделі, зокрема всередині деревини, на її межі чи в агенті її сушіння. Запропонована клітинно-автоматна модель містить локальні взаємозв’язки між клітинами, які описують їх загальну поведінку. Окрім опису загальної поведінки клітин, в моделі передбачена можливість задавання фізичних характеристик матеріалу. Це дає змогу апроксимувати процеси та визначити нові значення фізичних характеристик матеріалу, у т. ч. температуру та вологовміст. Запропонований алгоритм використання клітинних автоматів дає можливість отримувати достовірний результат без потреби проводити складні та дороговартісні практичні експерименти. Для пришвидшення процесу розрахунку використовується багатошаровість, яка полягає в отриманні числових значень фізичних характеристик матеріалу в декількох сусідніх клітинах, які розташовані на одному напрямку взаємодії. В роботі також наведено графіки зміни температури та відносної вологості агенту сушіння деревини. Окрім цього, наведено графіки зміни температури та вологовмісту деревини всередині та на її межі. Для перевірки адекватності та достовірності, проводиться порівняння отриманих результатів із результатами іншого експерименту. Для цього порівняння обчислюється середня абсолютна похибка між значеннями температури та вологості обох експериментів. Значення цієї похибки дають можливість визначити перспективи використання клітинних автоматів під час моделюваняі процесів тепло- і вологоперенесення в камерах сушіння деревини.Item Аналіз методів захисту персональних даних за українським законодавством та GDPR(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Шабатура, М. М.; Салашник, Р. О.; Shabatura, M. M.; Salashnyk, R. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозглянуто та охарактеризовано проблему стрімкого розвитку сучасних технологій, через які є актуальне питання щодо захисту персональних даних користувачів мережі Інтернет. Проаналізовано сучасний стан забезпечення захисту персональних даних за вимогами українського законодавства та Загального регламенту про захист персональних даних (англ. General Data Protection Regulation, GDPR). Визначено, які саме дані належать до персональних даних та чому підлягають захисту. З'ясовано, що персональні дані – це вид інформації з обмеженим доступом, тому обробляти ці дані потрібно тільки у системах, на яких встановлено комплексну систему захисту інформації, що має сертифікат відповідності. Оскільки Україна – одна з перших країн, яка впровадила електронний паспорт, розглянуто додаток "Дія". Проаналізовано Кодекс України про адміністративні правопорушення та Кримінальний Кодекс України за порушення вимог та недотримання закону щодо захисту персональних даних, описано штрафні санкції. Проаналізовано вимоги до оброблення та захисту персональних даних за Європейським стандартом GDPR, а саме: процедуру псевдонімізації, анімізації, шифрування та ін. Розглянуто комплекс технічних рішень та інструментів кібербезпеки для впровадження відповідності нормам GDPR. Підкреслено важливість організаційних заходів безпеки, таких як: навчання персоналу, створення політики конфіденційності, правильна організація процесів, надання доступу до персональних даних тільки уповноваженим працівникам та інші. З'ясовано міру покарання за порушення недотримання вимог GDPR. Наголошено, що для покращення рівня захищеності персональних даних важливим фактором є підвищення рівня обізнаності, які часто ігнорують проблеми, пов'язані зі захистом особистих даних, зокрема через неповне розуміння законодавчих стандартів та вимог у цій сфері.Item Аналіз похибки обчислення швидких перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Процько, І. О.; Островка, Д. В.; Protsko, I. O.; Ostrovka, D. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityПроаналізовано особливості обчислювальної моделі дискретних перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток для визначення алгоритмічної похибки розрахунку. На підставі підходу ефективного обчислення дискретного перетворення класу Фур'є довільного обсягу N, що ґрунтується на використанні твірного масиву для переформування дискретної базисної матриці перетворення у набір блочно-циклічних під матриць, розглянуто складові обчислювальних затрат. Ці складові обчислювальних затрат залежать від виду перетворення, обсягу та від блочно-циклічної структури ядра перетворення. Подано приклади обчислювальної моделі та блочно-циклічної структури матриць спрощених аргументів базисів для взаємозворотних дискретних косинусних перетворень типів ІІ, ІІІ. Обчислювальна модель характеризує накопичення похибок округлення на етапах додавання вхідних даних, обчислення циклічних згорток, об'єднання результатів згорток. Дискретні циклічні згортки можуть бути реалізовані за допомогою швидких алгоритмів або виді систем, що відповідають цифровим фільтрам зі скінченними імпульсними характеристиками. Можливість паралельного обчислення зменшеної кількості циклічних згорток робить аналіз похибок нечутливим до переупорядкування їх обчислень. Операції множення, що здійснюється при обчисленні циклічної згортки, використовують меншу кількість коефіцієнтів базису перетворення, що дорівнює N/4 або N/2 залежно від обсягу перетворення. Розглянуто формати представлення дійсних чисел в обчислювальній систем, що також визначають величину похибки обчислення перетворень. Подано результати виконання прямого та швидкого обчислення дискретного косинусного перетворення типу ІІ на підставі циклічних згорток обсягом N=58 у форматі з рухомою крапкою подвійної точності та похибки обчислення між ними. Апріорний процес дослідження похибок перетворення відповідного виду та обсягу методом математичного моделювання та обчислювального експерименту носить наближений характер, який дає змогу передбачити статистичні середні значення точності обчислення дискретного перетворення класу Фур'є довільного обсягу на підставі циклічних згорток.Item Аналіз практичної реалізації механізмів доступу користувачів до ВНС університету(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Фоменко, А. В.; Тарасов, Д. О.; Fomenko, A. V.; Tarasov, D. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityПроведено огляд практичної реалізації механізмів доступу користувачів до ВНС університету на прикладі системи дистанційного навчання Moodle. З'ясовано, що однією з ознак навчального процесу є його керованість, яка передбачає можливість планування та проектування навчального процесу. Розглядаються практичні питання, пов'язані з адмініструванням віртуального навчального середовища (ВНС) університету з точки зору організації та диференціації прав доступу різних категорій користувачів. Обговорено основні принципи адміністрування ВНС університету щодо поділу рівнів доступу до окремих елементів системи для різних ролей відповідної категорії користувачів. У НУ "Львівська політехніка" глобальні ролі мають тільки супер адміністратор, керівництво глобальною групою, методист та бібліотека. Рольові завдання виконуються для визначення ролі в контексті. Сайт (домашня сторінка) та курс – приклади двох різних контекстів. Хоча процес призначення ролі однаковий для різних контекстів, шлях до сторінки призначення може бути різним. Наведено приклади організації системи адміністрування з описом процесів створення різних типів ролей та логікою виконання кожної ролі та необхідністю певних підходів. Встановлено, що систем Moodle передбачає п'ять типів ролей, а саме: управлінська, наглядова, навчальна, інформаційна, тимчасова, надаючи обґрунтування та практичні поради щодо встановлення кожної ролі для кожного типу. Детально описано загальну матрицю відповідальності за кожну роль користувача. Ролі керівних ролей – це різні особливості адміністрування курсів на рівні категорій курсу різних типів гніздування. Цей тип містить адміністраторів. Роль контролюючої ролі – за назвою досліджувати різні особливості навчальної та управлінської діяльності в системі ВНС. Завданням навчальних ролей є забезпечення та здійснення самого навчального процесу. До цих ролей належить, передусім, системна роль за замовчуванням – студент, головний учасник процесу здобуття знань, проходження контрольних точок та інших складових навчального процесу. Завданням інформаційних ролей є створення інформаційних повідомлень як для студентів, так і для викладачів на різних рівнях інформаційної системи. Тимчасові рольові завдання – залучення до системи третіх сторін. Звичайно, гість – це важливо, але в нашому випадку вхід гостей заборонений, тому ролі учасника конференції та учасника олімпіади були створені для забезпечення доступу до окремих системних ресурсів. Також описана загальна матриця відповідальності за кожну роль користувачаItem Аналіз рішень та підходів кластеризації геопросторових даних для оптимізації продуктивності веб-карти та взаємодії користувача(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Арзубов, М. В.; Батюк, А. Є.; Arzubov, M. V.; Batiuk, A. Y.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityУ сучасну епоху, управління та візуалізація геопросторової інформації у веб-браузерах набули більшого значення. Веб-карти є незамінними інструментами в різних областях, таких як туризм, доставка товарів чи екологія. Важливим є також широка підтримка веб-браузерів на різних пристроях, що робить використання геоданих у веб більш доступним для різних користувачів. Але постійне збільшення геопросторової інформації створює нові виклики у ефективному відображенні даних та навігації по цих даних на веб-картах. Тому при роботі з геоданими важливою є їх кластеризація. Різні методи кластеризації можуть по різному впливати на продуктивність чи візуальну зрозумілість веб-карт. В даній роботі проведено ґрунтовний огляд типів даних та методів кластеризації. Проаналізовано інструменти та бібліотеки, які спеціалізуються на кластеризації геоданих у веб-картах. Також досліджено різні типи геоданих і підходи при роботі з ними. Описано таке поняття як напівстатичні дані, і яке місце вони займають разом з статичними і динамічними типами даних. Під час аналізу виявлено у яких випадках краще використовувати певні методи кластеризації або коли варто застосовувати підхід з кластеризацією на серверній стороні. Також зроблено висновок про те який підхід варто обрати при роботі з великим обсягом статичних чи напівстатичних геоданих, а саме використання кластеризації на серверній стороні з кешуванням. В підсумку, проаналізовано різні підходи кластеризації у веб-картах як на клієнтській стороні, так і на серверній. Також описано переваги і недоліки обох підходів і коли краще той чи інший метод використовувати. Виявлено відсутність чітких підходів у кластеризації великих геоданих для зображення на веб-картах, що зумовлює актуальність досліджень у цьому напрямку.Item Аналіз та розроблення концептуальної моделі управління життєвим циклом спеціалізованого програмного забезпечення безпеко-орієнтованого спрямування(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Кордунова, Ю. С.; Kordunova, Yu. S.; Львівський державний університет безпеки життєдіяльності; Lviv State University of Life SafetyНаведено детальний огляд розроблення спеціалізованого програмного забезпечення безпеко-орієнтованого спрямування. Виявлено невідповідність відомих сьогодні методів розроблення до умов, в яких відбувається створення інноваційних програмних систем безпекового спрямування. Саме тому мета роботи – дослідження наявних моделей управління життєвим циклом спеціалізованого програмного забезпечення та розроблення концептуальної моделі процесу управління життєвим циклом програмних систем безпеко-орієнтованого спрямування, адаптованої під специфіку роботи Державної служби України із надзвичайних ситуацій та корелює із принципами гнучкої методології. Досліджено відомі на сьогодні гнучкі методи та підходи до розроблення критично важливих сервісів, зокрема у військовій, залізничній, аерокосмічній, медичній та інших сферах діяльності. Обґрунтовано, як гнучкість може допомогти в інноваціях спеціалізованого безпеко-орієнтованого програмного забезпечення, об’єднано основні концепції методів гнучкої методології управління життєвим циклом програмних систем, зважаючи на специфіку розроблення для служби порятунку; розширено емпіричні дані про можливість та переваги використання гнучких методів у безпековій галузі. Удосконалено гнучкий метод Scrum, зокрема запропоновано використовувати математичний апарат теорії графів (мережеве планування) для автоматизації етапу планування та визначення критично важливих функцій для розроблення мінімально життєздатного продукту безпеко-орієнтованої системи. Розроблено концептуальну модель процесу управління життєвим циклом безпеко-орієнтованих сервісів, яка ґрунтується на гнучкому підході до розроблення програмного забезпечення, що своєю чергою дасть змогу автоматизувати роботу проєктних команд та удосконалити розроблення спеціалізованого програмного забезпечення. Згодом на її основі запропоновано розробити інформаційну систему підтримки прийняття рішень щодо управління життєвим циклом розроблення програмних систем безпеко-орієнтованого спрямування, актуальну для Державної служби України з надзвичайних ситуацій.Item Апаратне та програмне забезпечення системи моніторингу спектру віброприскорень(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Теслюк, В. М.; Ріпак, Н. С.; Головатий, А. І.; Опотяк, Ю. В.; Теслюк, Т. В.; Teslyuk, V. M.; Ripak, N. S.; Holovatyy, A. I.; Opotyak, Yu. V.; Teslyuk, T. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityВібрація серед усіх видів механічних впливів для технічних об’єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень у матеріалах, конструкції системи та руйнуванню. Досить швидко руйнування об’єкта настає при вібраційних впливах за умов резонансу. Водночас, вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей особи. У випадку впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, виникнення резонансних явищ. Так, зовнішні коливання, із частотою менш 0,7 Гц, утворюють хитавицю і порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарату. Інфразвукові коливання (менш 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги та страху. За певної інтенсивності на частоті 6…7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи і систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій тощо. Розроблено структуру системи моніторингу спектру віброприскорень, яка ґрунтується на модульному принципі та включає мікроконтролер, акселерометр, рідкокристалічний графічний кольоровий дисплей, флеш пам’ять, монітор мікрокомп’ютера. Розроблено алгоритми системи моніторингу спектру віброприскорень, що включає алгоритм калібрування акселерометра, алгоритм вимірювання динамічних прискорень та алгоритм швидкого перетворення Фур’є. Визначено інтерфейс I2C для обміну даними між акселерометром ADXL345 та мікрокомп’ютером Raspberry Pi 3 Model B. Розроблено програмне забезпечення, що опрацьовує вхідну інформацію від декількох підключених до Raspberry Pi акселерометрів, що дає змогу проводити багатоканальні вимірювання і їхній аналіз. Наведено результати тестування побудованої системи, які дають змогу стверджувати про правильність та коректність функціонування розробленої системи.Item Архітектура розподіленого програмного застосунку для генерування ландшафтів планетоїдів(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Левус, Є. В.; Пустельник, П. Я.; Моравський, Р. О.; Морозов, М. Ю.; Levus, Ye. V.; Pustelnyk, P. Ya.; Moravskyi, R. O.; Morozov, M. Yu.; Національний університет "Львівська політехніка"; Мюнхенський технічний університет; Lviv Polytechnic National University; Technical University of MunichЗростання популярності генерування ландшафтів планетоїдів у відеоіграх, фільмах, інструментах симуляції посилює вимоги до якості, унікальності, масштабованості результатів візуалізації, які, водночас, зумовлюють підвищення вимог до обчислювальних ресурсів апаратних засобів. Запропоновано рішення щодо архітектури програмного застосунку для генерування ландшафтів планетоїдів, яке базується на поєднанні розподіленої обчислювальної системи і застосуванні паралелізму на підставі алгоритму Morsel-Driven Query Execution для подолання обмежень апаратного забезпечення. Розроблено обчислювальну модель генерування ландшафтів планетоїдів, яка містить компоненти: основний сервер, який підтримує gRPC з’єднання; сервери-працівники, які паралельно виконують завдання процедур генерування ландшафтів планетоїдів; геопросторова база даних, яка містить векторні дані згенерованих планетоїдів; бінарне сховище тривимірних моделей, які накладаються на згенерований ландшафт планетоїдів; tileset-сховище для зберігання растрових даних, необхідних для генерування; користувачі. Застосовано програмні агенти для уніфікації набору алгоритмів як єдиної сутності, що дає змогу вирішити проблему розширюваності програмного засобу. Для надсилання та опрацювання запитів у логічні канали, створені для послідовності агентів, використано розподілену систему обміну повідомленнями – брокер. Він базується на підході балансування навантаження для доставки запитів на генерування ландшафту до фонових процесів. Проведено обчислювальні експерименти для аналізу швидкодії затосунку при різних кількостях фонових процесів (1, 2; 4; 8; 16) та розмірах сегменту 512, 2048 пікселів. Отримано найменшу середню тривалість генерування одного сегменту при його розмірі 512 пікселів та кількості сегментів 64. Зменшено витрати процесорного часу від 2 до 5 разів, порівняно із застосунком, який використовує підхід збереження запитів у базі даних, за рахунок комплексного архітектурного рішення. Проведено порівняння роботи розробленого програмного засобу із застосунком MapGen. Ефективність рішення особливо помітна при великих обсягах даних, що визначається кількістю сегментів та їх розміром у пікселах.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 Базова архітектура мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Опотяк, Ю. В.; Парцей, Р. В.; Зінько, Р. В.; Tsmots, I. G.; Teslyuk, V. M.; Opotiak, Yu. V.; Parcei, R. V.; Zinko, R. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityВизначено вимоги до мобільної роботехнічної платформи (МРТП) з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, основними з яких є забезпечення: зменшення габаритів, енергоспоживання та вартості; дистанційного та інтелектуального автономного управління рухом; криптографічного захисту передачі даних у реальному часі; збереження працездатності в умовах дії зовнішніх чинників; адаптації до вимог замовника; здатність самостійно виконувати завдання в умовах невизначеності зовнішньої обстановки. Запропоновано розробку мобільної роботехнічної платформи виконувати на базі інтегрованого підходу, який охоплює: методи навігації, методи попереднього опрацювання та розпізнавання зображень; сучасні методи та алгоритми інтелектуального управління, штучні нейронні мережі та нечітку логіку; нейроподібні методи криптографічні захисту передачі даних; сучасні компоненти та сучасну елементну базу; методи інтелектуального опрацювання та оцінювання даних із давачів в умовах завад і неповної інформації; методи та засоби автоматизованого проектування апаратних і програмних засобів МРТП. Вибрано для розроблення мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління та криптографічним захистом передачі даних такі принципи: ієрархічності побудови інтелектуальної системи управління; системності; змінного складу обладнання; модульності; відкритості програмного забезпечення; сумісності; спеціалізації та адаптації апаратно-програмних засобів до структури алгоритмів опрацювання та захисту даних; використання комплексу базових проектних рішень. Розроблено базову архітектуру мобільної роботехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, яка є основою для побудови мобільних роботехнічних платформ із заданими техніко-експлуатаційними параметрами. З метою реалізації нейроподібних засобів вдосконалено метод таблично-алгоритмічного обчислення скалярного добутку, який за рахунок одночасного формування k макрочасткових добутків забезпечує зменшення в k рази часу обчислення скалярного добутку.Item Базова структура системи нейронечіткого управління групою мобільних робототехнічних платформ(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Штогрінець, Б. В.; Дзюба, А. О.; Олійник, Ю. Ю.; Tsmots, I. G.; Opotyak, Yu. V.; Shtohrinets, B. V.; Dzyuba, A. O.; Oliynyk, Yu. Yu.; Національний університет “Львівська політехніка”; Національна академія сухопутних військ ім. гетьмана Петра Сагайдачного; Lviv Polytechnic National University; Hetman Petro Sahaidachnyi National Army AcademyПоказано, що для групового управління мобільними робототехнічними платформами (МРП) можуть використовуватися такі підходи: централізований (зосереджений), децентралізований (розподілений) та гібридний. Визначено, що актуальним завданням є розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП, яка повинна виконувати: розподіл завдань між МРП, визначення маршрутів руху МРП, спільне планування робіт та їх синхронізацію. Сформульовано вимоги до системи нейронечіткого управління групою МРП, основними з яких є: ефективне управління групою МРП; мінімізація часу на виконання завдань; гнучкість та адаптивність до змінних умов роботи; надійна та стійка робота при реалізації різних сценаріїв; розширення функцій та масштабування відносно кількості МРП; точність та надійність управління рухом кожної МРП; реагування на зміни умов роботи; безперебійна робота групи МРП; ефективне використання ресурсів МРП; зменшення габаритів, ваги та енергоспоживання; управління у реальному часі; збирання даних про навколишнє середовище та стан МРП; бездротовий зв’язок між МРП; розроблення програмних засобів, з урахуванням розподіленої архітектури; реалізація інтерфейсу програмування з можливістю розроблення додаткового програмного забезпечення та інтеграції з іншими системами; збереження даних про стан всіх МРП для подальшого аналізу та вдосконалення управління групою МРП. Визначено такі основні етапи розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП: формулювання задачі; аналіз вимог до системи; проектування апаратних засобів; розроблення алгоритму нейронечіткого управління; розроблення ПЗ; тестування та налаштування; впровадження та експлуатація. Запропоновано розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП виконувати на базі інтегрованого підходу, який охоплює: методи нейронечіткого управління групою МРП, штучні нейронні мережі та нечітку логіку; методи навігації, методи попереднього опрацювання та розпізнавання зображень; методи інтелектуального опрацювання та оцінювання даних із давачів в умовах дії завад і неповноти інформації; сучасні методи та алгоритми інтелектуального управління рухом МРП; сучасну елементну базу (мікроконтролери, системи на кристалі, ПЛІС тощо); методи та засоби автоматизованого проектування апаратних і програмних засобів МРП. Запропоновано реалізацію системи нейронечіткого управління групою МРП виконувати на підставі проблемно-орієнтованого підходу, який передбачає поєднання програмного (універсального) і апаратного (спеціалізованого) забезпечення, який забезпечує високу ефективність використання обладнання. Вдосконалено метод часового розподілу ресурсів запам’ятовуючого середовища багатопортової пам’яті, який за рахунок врахування швидкодії запам’ятовуючого середовища та зовнішніх пристроїв забезпечує збільшення кількості пристроїв із безконфліктним доступом до запам’ятовуючого середовища.Item Бінарні лінійні перетворення в модифікаціях алгоритму RSA шифрування зображень(Видавництво Львівської політехніки, 2020-09-23) Ковальчук, А. М.; Kovalchuk, A. M.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозглянуто бінарні лінійні перетворення в модифікаціях алгоритму RSA шифрування зображень, які побудовані так, що при малих значеннях ключа можна досягти якісного шифрування, але за умови, правильного підбору параметрів ключа шифрування, внаслідок чого досягається висока швидкість роботи алгоритму. Оскільки зображення є одними із найбільш уживаних видів інформації в сучасному інформаційному суспільстві, то актуальним завданням є його захист від несанкціонованого доступу та використання. Важливою характеристикою зображення є наявність в ньому контурів, завдання виділення якого вимагає використання операцій над сусідніми елементами, які є чутливими до змін і пригашають області постійних рівнів яскравості. Отже, контури – це ті області, де виникають зміни, стаючи світлими, тоді як інші частини зображення залишаються темними. Математично – ідеальний контур представляє розрив просторової функції рівнів яскравості в площині зображення. Тому виокремлення контура означає пошук найбільш різких змін, тобто максимумів модуля вектора градієнта. Це є однією з причин, через що контури залишаються в зображенні при шифруванні в системі RSA, оскільки шифрування тут базується на піднесенні до степеня по модулю деякого натурального числа. При цьому, на контурі й на сусідніх до контура пікселах піднесення до степеня значення яскравостей дає ще більший розрив. Проблема захисту від несанкціонованого доступу є складнішою порівняно з проблемою захисту використання. Основним базисом для організації захисту зображення є таке припущення: зображення – це стохастичний сигнал. Це спричинює перенесення класичних методів шифрування сигналів на випадок зображень. Але зображення є специфічним сигналом, який володіє, в додаток до типової інформативності (інформативності даних), ще й візуальною інформативністю. В зв'язку з цим до методів шифрування у випадку їх використання стосовно зображень висувається ще одна вимога-повна зашумленість зашифрованого зображення. Це потрібно для того, щоб унеможливити використання методів візуального оброблення зображень. Алгоритм RSA є одним із промислових стандартів шифрування сигналів. За відношенням до зображення існують певні проблеми його шифрування, а саме: частково зберігаються контури на різко флуктуаційних зображеннях. Тому актуальним завданням є розроблення модифікації методу RSA такої, щоб: зберегти стійкість до дешифрування; забезпечити повну зашумленість зображення, з метою унеможливити використання методів візуального оброблення зображень. Одним із шляхів вирішення цього завдання є використання бінарних афінних перетворень.