Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Інформаційні системи та мережі. – 2021. – Випуск 9

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/59141

Вісник Національного університету «Львівська політехніка»

Вісник Національного університету «Львівська політехніка» «Інформаційні системи та мережі» є правонаступником збірника наукових праць «Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія: Інформаційні системи та мережі, який започатковано у 1997 р.

Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія: Інформаційні системи та мережі / Національний університет "Львівська політехніка" ; відповідальний редактор В. В. Пасічник. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2021. – № 9. – 168 с.

Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Інформаційні системи та мережі

Зміст

1. Бігун Р., Литвин В., Олексів Н. Аналіз стану територіальних громад для моделювання їхнього соціально-економічного розвитку	1
2. Василюк А. П., Басюк Т. Система синтезу формул алгебри алгоритмів	11
3. Любінський Б., Ільницький В., Топилко П. Сервіс перевірки інформації про нерухомість з використанням технології Blockchain	23
4. Яковина В., Угриновський Б. Метрики інтерфейсу користувача для виявлення явища старіння програмного забезпечення в мобільній системі Android	32
5. Захарчук М., Басюк Т. Проєктування та імплементація інформаційної системи надання рекомендацій людям з психічними відхиленнями	44
6. Пелещак Р., Литвин В., Пелещак І., Висоцька В., Черняк О. Побудова оптимізованої багатошарової нейронної мережі в межах нелінійної моделі узагальненої похибки	53
7. Федасюк Д., Луцик І. Адаптивна програмна система на основі онтологічного підходу для людей з когнітивними порушеннями	61
8. Вавіленкова А. Особливості бази знань системи автоматизованої побудови логіко-лінгвістичних моделей текстових документів	75
9. Цмоць І., Рабик В., Лукащук Ю. Розроблення мобільних засобів нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі	84
10. Григорович В. Аналіз метрик для інтелектуальних інформаційних систем	96
11. Іванов В., Кунанець Н. Е., Литвин В. Прототип інформаційної системи аналізу структурно-логічних схем освітніх програм	112
12. Андруник В., Шестакевич Т. Інформаційна технологія супроводу навчання студентів з аутизмом: аспекти моделювання віртуального асистента	122
13. Кравець П. Самоорганізація стратегій у грі переміщення агентів	131
14. Дубас Ю., Кунанець Н. Е. Визначення професійного вектора в освітніх системах підготовки майбутніх IT-фахівців	142
15. Куриляк Ю., Еммеріх М., Досин Д. Дослідження впливу топології мережі прямих контактів у соціумі на швидкість поширення інфекційного захворювання на прикладі COVID-19	151
16. Зміст	167

Content

1. Bihun R., Lytvyn V., Oleksiv N. Analysis of the state of territorial communities to model their socio-economic development	1
2. Vasyluk A., Basyuk T. Synthesis system of algebra algorithms formulas	11
3. Liubinskyi B., Ilnytskyi V., Topylko P. Real estate information verification service with the use of the Blockchain technology	23
4. Yakovyna V., Uhrynovskyi B. User-perceived response metrics in Android OS for software aging detection	32
5. Zakharchuk M., Basyuk T. Designing and implementation of the information system for providing recommendations to people with mental disorders	44
6. Peleshchak R., Lytvyn V., Peleshchak I., Vysotska V., Chernyak O. Construction of an optimized multilayer neural network within a nonlinear model of generalized error	53
7. Fedasyuk D., Lutsyk I. Adaptive software system based on ontological approach for people with cognitive impairments	61
8. Vavilenkova A. Features of the knowledge base of the system of automated construction of logic and linguistic models of text documents	75
9. Tsmots I., Rabyk V., Lukashchuk Y. Development of mobile facilities of neuro-like cryptographic encryption and decryption of data in real time	84
10. Hryhorovych V. Analysis of metrics for intelligent information systems	96
11. Ivanov V., Kunanets N., Lytvyn V. Prototype of information system of analysis of structural and logical schemes of educational programs	112
12. Andrunyk V., Shestakevych T. Information technology support of education of students with autism: aspects of virtual assistant modeling	122
13. Kravets P. Self-organizing strategies in game of agent movement	131
14. Dubas Y., Kunanets N. Definition of professional vector in educational systems of training future IT specialists	142
15. Kuryliak Y., Emmerich M., Dosyn D. Study on the influence of direct contact network topology on the speed of spread of infectious diseases in the COVID-19 case	151
16. Contents	167

Browse

Search Results

Now showing 1 - 10 of 16

Розроблення мобільних засобів нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Цмоць, Іван; Рабик, Василь; Лукащук, Юрій; Tsmots, Ivan; Rabyk, Vasyl; Lukashchuk, Yurii; Національний університет “Львівська політехніка”; Львівський національний університет імені Івана Франка; Lviv Polytechnic National University; Lviv National University of Ivan Franko
Сформовано вимоги, вибрано метод і розглянуто основні етапи розроблення мобільних засобів нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі. Показано, що розроблення мобільних засобів нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі з високою ефективністю використання обладнання зводиться до мінімізації апаратних затрат із забезпеченням множини вимог, характеристик і обмежень. Вдосконалено таблично-алгоритмічний метод обчислення скалярного добутку завдяки можливості роботи з операндами з плаваючою комою та орієнтовано його на апаратно-програмну реалізацію. Розроблено на базі універсального процесорного ядра, доповненого спеціалізованими модулями, мобільні засоби нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних, які за рахунок взаємопоєднання універсального та спеціалізованого підходів, програмних і апаратних засобів забезпечують ефективну реалізацію алгоритмів криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі. Запропоновано для досягнення високих технікоекономічних показників під час реалізації спеціалізованих модулів нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних у реальному часі використовувати багатооперандний підхід, таблиці макрочасткових добутків і базис елементарних арифметичних операцій. Реалізовано з використанням мови програмування апаратури VHDL та середовища розроблення Quartus II вер. 13.1 на FPGA спеціалізовані модулі нейроподібного криптографічного шифрування та дешифрування даних. Здійснено оцінювання апаратних і часових параметрів розробленого спеціалізованого модуля нейроподібного криптографічного дешифрування даних.
Особливості бази знань системи автоматизованої побудови логіко-лінгвістичних моделей текстових документів
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Вавіленкова, Анастасія; Vavilenkova, Anastasiia; Національний авіаційний університет; National Aviation University
Окреслено проблему пошуку змістовних одиниць у електронних текстових документах та проаналізовано основні недоліки відомих підходів до видобування знань із текстової інформації. Досліджено особливості побудови логіко-лінгвістичних моделей електронних текстових документів, зокрема описано та досліджено особливості баз знань системи автоматизованої побудови логіко-лінгвістичних моделей україномовних текстових документів. Запропоновано схему формалізації текстової інформації на основі побудови логіко-лінгвістичної моделі електронного текстового документа. У ній першим етапом є формування логіко-лінгвістичних моделей речень природної мови. Для цього використано спеціально розроблений метод автоматизованого формування логіко-лінгвістичних моделей, що ґрунтується на здійсненні синтаксичного аналізу речень природної мови, використанні бази даних у вигляді тезаурусу слів природної мови та бази правил для виявлення логічних зв’язків. Це уможливилось завдяки базі знань 1, яку розробила автор. Ця база використовується для визначення ролі кожного зі слів електронного текстового документа та є продукційною моделлю із формалізованими правилами української мови для формування словосполучень, які можуть утворювати між собою члени речення природної мови. Базу знань 2 створено для пошуку зв’язків між реченнями, що входять до складу електронного текстового документа, вона є сукупністю продукцій, які відображають принципи синтезу логіко-лінгвістичних моделей речень природної мови, тобто правила об’єднання та заміни структурних компонентів логіко-лінгвістичних моделей – речень природної мови. База знань 3, використана для побудови лінгвістичної складової логіко-лінгвістичної моделі текстового документа, є множиною продукцій, що містить правила формування мереж переходів для інтерпретації тематичної прогресії тексту. На конкретних текстових фрагментах продемонстровано застосування розроблених формалізованих правил. Механізм використання запропонованих баз знань дає змогу простежити процес формування логіко-лінгвістичних моделей електронних текстових документів
Побудова оптимізованої багатошарової нейронної мережі в межах нелінійної моделі узагальненої похибки
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Пелещак, Роман; Литвин, Василь; Пелещак, Іван; Висоцька, Вікторія; Черняк, Оксана; Peleshchak, Roman; Lytvyn, Vasyl; Peleshchak, Ivan; Vysotska, Victoria; Chernyak, Oksana; Національний університет “Львівська політехніка”; Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка; Lviv Polytechnic National University; Drohobych Ivan Franko State Pedagogical University
У роботі запропоновано спосіб оптимізації структури багатошарової нейронної мережі на основі мінімізації нелінійної узагальненої похибки, яка ґрунтується на принципі мінімальної довжини опису. Відповідно до цього принципу, узагальнена похибка мережі під час роботи з новими даними визначається похибкою апроксимації даних нейронною мережею у нелінійному наближенні та похибкою опису моделі. З умови мінімуму узагальненої похибки мережі виведено вирази для обчислення оптимального розміру мережі (кількість синаптичних зв’язків та кількість нейронів у прихованих шарах). Побудовано графічні залежності узагальненої похибки мережі від кількості синаптичних зв’язків між нейронами за різних значень вхідних образів і фіксованої кількості навчальних прикладів та графічні залежності оптимальної кількості синаптичних зв’язків від кількості навчальних прикладів за різних значень вхідних образів. На основі співвідношень для оптимальної кількості синаптичних зв’язків між нейронами та оптимальної кількості нейронів у прихованих шарах оцінено ступінь складності навчання нейронної мережі.
Адаптивна програмна система на основі онтологічного підходу для людей з когнітивними порушеннями
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Федасюк, Дмитро; Луцик, Ілля; Fedasyuk, Dmytro; Lutsyk, Illia; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Запропоновано метод створення адаптивної програмної системи для допомоги людям з когнітивними порушеннями, оснований на використанні онтологічної моделі предметної області. Проаналізовано специфіку створення програмних засобів для допомоги людям з когнітивними порушеннями. Розкрито особливості використання онтологічного підходу для формування адаптивної функціональності та графічного інтерфейсу й проаналізовано їхні переваги порівняно з класичними методами. Встановлено, що за використання вказаного методу немає потреби у разі зміни бізнес-логіки здійснювати перекомпіляцію та повне розгортання програмної системи. Спроєктовано онтологічну модель предметної області, що дасть змогу налаштовувати систему під потреби конкретного користувача. Запропоновано архітектуру програмної системи на основі онтологічної моделі предметної області, яка враховує можливість персоналізації компонент системи та інтерфейсу користувача без необхідності повторного розгортання системи. Розкрито процес адаптації мобільного застосунку на основі даних про порушення здоров’я користувача із використанням онтологічної моделі предметної області. Результатом дослідження є розроблення програмної системи, що реалізовує запропонований процес адаптації та дає змогу модифікувати мобільний застосунок під потреби конкретного користувача, використовуючи онтологічну модель предметної області.
Проєктування та імплементація інформаційної системи надання рекомендацій людям з психічними відхиленнями
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Захарчук, Марко; Басюк, Тарас; Zakharchuk, Marko; Basyuk, Taras; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено методологічне підґрунтя, здійснено проєктування та імплементацію інформаційної системи надання рекомендацій людям із психічними відхиленнями. Проаналізовано основні способи використання інформаційних технологій у галузі психічного здоров’я. У результаті виявлено, що мобільні пристрої, за використання на них певного програмного забезпечення, здатні істотно зменшити кількість візитів до кваліфікованих спеціалістів, що дає змогу зробити терапію психічних захворювань значно доступнішою для людей з обмеженими часовими чи матеріальними ресурсами. Автори здійснили проєктування інформаційної системи із використанням структурного підходу та моделі проєктування Data Flow Diagrams (DFD): розроблено контекстну діаграму інформаційної системи та виконано декомпозицію її головного процесу, з метою наочної демонстрації способів перетворення вхідної інформації на вихідну. Описано особливості методу прийняття рішень – дерева рішень, що використовується в інформаційній системі. Наведено функціональне призначення та відображено алгоритм роботи, поданий у вигляді мережі Петрі, а також таблиці позицій та переходів цієї мережі, необхідні для кращого розуміння принципів роботи системи. Проаналізовано програмні засоби, що дають змогу досягти цілей, поставлених під час конструювання системи. Здійснено верифікацію роботи, наведено скріншоти програмних вікон системи та описано наповнення основних сторінок.
Метрики інтерфейсу користувача для виявлення явища старіння програмного забезпечення в мобільній системі Android
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Яковина, Віталій; Угриновський, Богдан; Yakovyna, Vitaliy; Uhrynovskyi, Bohdan; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Мобільні пристрої та системи, зокрема Android, вразливі до виникнення у них ефектів старіння програмного забезпечення, які проявляються в зниженні продуктивності під час їх тривалого використання. Для виявлення ефектів старіння та протидії їм важливо ідентифікувати ефективні метрики системи та користувацького інтерфейсу. Метрики старіння, що використовуються у сучасних дослідженнях операційної системи Android, не враховують процесів старіння у користувацьких додатках. Тому в цій роботі розглянуто дві нові метрики графічного інтерфейсу користувача, які дають змогу відстежувати зниження продуктивності та збільшення часу відгуку користувацьких додатків: тривалість відображення кадрів та кількість “зіпсованих” кадрів. Реалізовано фреймворк для практичної перевірки та аналізу нових метрик, що забезпечує виконання стресового тестування мобільних додатків операційної системи Android, збирання даних про стан системи під час тестування та формування часових рядів для їх подальшого аналізу та дослідження системних метрик і метрик графічного інтерфейсу користувача. Запропоновані метрики було порівняно із раніше використовуваною метрикою тривалості запуску Android Activity і системними метриками використання пам’яті. Доведено на основі практичних результатів, що метрики тривалості відображення та “зіпсованих” кадрів забезпечують даними, застосовними у переважній кількості сценаріїв використання мобільних додатків. Тому запропоновано використати нові метрики в комбінації із іншими метриками для виявлення старіння в системі та вивчення явища старіння загалом. Зазначено, що метрика тривалості відображення кадрів дає змогу визначити стани системи та порогові значення переходів між цими станами, що забезпечує можливість побудови математичних моделей на основі ланцюгів Маркова чи обчислення часу до відмови через старіння за допомогою регресійних методів. Виявлено необхідність додаткового вивчення залежностей між метриками тривалості відображення кадрів, кількості “зіпсованих” кадрів та використання пам’яті різними процесами системи. Отже, обґрунтовано доцільність використання запропонованих метрик у майбутніх дослідженнях явища старіння користувацьких додатків у операційній системі Android.
Сервіс перевірки інформації про нерухомість з використанням технології Blockchain
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Любінський, Богдан; Ільницький, Валентин; Топилко, Петро; Liubinskyi, Bohdan; Ilnytskyi, Valentine; Topylko, Petro; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Блокчейн (blockchain – ланцюжок блоків) – технологія розподіленого реєстру обліку (Distributed Ledger Technology або DLT). Це комбінація компонентів, до яких належать: однорангові мережі peer-to-peer (P2P), розподілене зберігання даних, криптографія (гешування і шифрування із відкритим ключем). До популярних реалізацій технології блокчейн зараховують електронну валюту Bitcoin, за допомогою якої можна здійснювати транзакції переказу коштів із одного гаманця на інший. В роботі розглянуто технологію блокчейн та можливість її застосування для перевірки інформації про нерухомість. Сьогодні зростає інтерес до Ethereum платформи для створення практично будь-яких децентралізованих онлайн-сервісів на базі блокчейну (DApps), що працюють на основі розумних контрактів. Ethereum сильно спрощує і здешевлює упровадження блокчейну. Зацікавленість технологією блокчейн проявляють представники різних галузей. Переважно це компанії із різних секторів економіки, особливо банківського сектору, біржі тощо. Також відомі застосування технології до земельного реєстру. Його впроваджують як великі гравці (Microsoft, IBM, Acronis, банківський консорціум R3), так і нові стартапи. В роботі проаналізовано різноманітні види шахрайства, пов’язані з нерухомістю, та їх вплив. Наведено вимоги до побудови архітектури сервісу перевірки інформації про нерухомість. Запропоновано архітектуру розумного контракту, який враховує всі вимоги. Для реалізації алгоритму на основі блокчейну вибрано розподілений реєстр записів Ethereum, що працює на підставі розумних контрактів. Пропонований підхід побудований із використанням технології Blockchain. Розроблено архітектуру cервісу перевірки інформації про нерухомість із використанням технології Blockchain, що гарантує успішне виконання транзакцій та стабільну роботу, яка полягає у внесенні, оновленні та зберіганні інформації про нерухомість та її перевірці на достовірність.
Система синтезу формул алгебри алгоритмів
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Василюк, Андрій Петрович; Басюк, Тарас; Vasyluk, Andrii; Basyuk, Taras; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено математичне забезпечення процесу генерування предметних унітермів формул алгебри алгоритмів. Виконано аналіз особливостей побудови формул алгебри алгоритмів, у результаті якого виявилось, що сьогодні підсистеми з реалізацією процесів генерування предметних унітермів на основі абстрактних унітермів з подальшою адаптацією формул не реалізовано в відомих системах, що і спонукало до здійснення інтелектуального аналізу генерування предметних унітермів формул алгебри алгоритмів. Визначено, що синтез формул алгебри алгоритмів, а особливо генерування предметних унітермів на основі абстрактних, – надзвичайно складний і трудомісткий процес. Оскільки всі елементи формули пов’язані між собою, всі зміни в формулі алгоритму впливають на її структуру, що і є основною причиною складності описаних процесів. Один із аспектів синтезу формул алгебри алгоритмів – це процес генерування предметних унітермів на основі абстрактних унітермів. Коротко описано знаки операцій алгебри алгоритмів. Розроблено математичне забезпечення процесу синтезу формул алгебри алгоритмів, що враховує вертикальну та горизонтальну орієнтації та тип формули алгебри алгоритмів: текстовий унітерм, операція секвентування, операція елімінування, операція паралелення і відповідні циклічні операції секвентування, елімінування та паралелення, а також геометричні параметри генерованих предметних унітермів. Попередньо описано процес генерування предметних унітермів на основі абстрактних. Визначено перелік необхідних елімінувань та секвенції для виконання синтезу відповідних формул. Відповідно до властивостей знаків операцій алгебри алгоритмів виконано мінімізацію синтезованих формул алгоритмів за кількістю унітермів. Також відповідно до властивостей формул алгоритмів алгебри виконано винесення відповідних унітермів за знаки операцій, в результаті чого отримано формулу алгоритму синтезу формул алгоритмів з урахуванням генерування предметних унітермів на основі абстрактних унітермів.
Дослідження впливу топології мережі прямих контактів у соціумі на швидкість поширення інфекційного захворювання на прикладі COVID-19
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Куриляк, Юліан; Еммеріх, Міхаель; Досин, Дмитро; Kuryliak, Yulian; Emmerich, Michael; Dosyn, Dmytro; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University; LIACS Leiden University
Управління епідеміями останнім часом викликає великий інтерес через руйнівні епідемічні спалахи таких хвороб, як Ебола та COVID-19. У статті досліджено вплив структури контактної мережі на динаміку спалаху епідемії. Зокрема, звернено увагу на пікову кількість критично інфікованих вузлів, оскільки вона визначає навантаження у відділеннях інтенсивного медичного обслуговування і повинна бути на низькому рівні під час управління епідемією. Виконано моделювання поширення вірусу в складних мережах різних топологій, згенерованих відповідно до моделей Ердеша–Реньї, Воттса–Строгаца, Барабаші–Альберт та у повному графі. Для моделювання процесу інфікування використано ланцюги Маркова з неперервним часом. Моделювання здійснено у мережах з 200 вузлів та із різною кількістю ребер. Проаналізовано відмінності впливу детермінованих за віковим діапазоном і статтю та усереднених характеристик вузлів на кількість критично інфікованих вузлів, що можна використати для прогнозування навантаження на лікарні. Для аналізу використано дані демографічного розподілу України на 2020 р. та дані про смертність від COVID-19 в Україні на 16 грудня 2020 р. Доведено, що детерміновані характеристики показують нижчі дещо нижчі значення критично інфікованих, що пов’язано зі складністю збереження демографічного розподілу в малих мережах. За результатами моделювання доведено, що за однакового середнього степеня вузла найбільша кількість інфікованих спостерігається у моделі Барабаші–Альберт, трохи менша у моделі Ердеша-Реньї та найменша у моделі Ваттса–Строгаца. Встановлено, що основною відмінністю цих мереж є середня найкоротша відстань. Доведено, що на швидкість поширення захворювання найбільше впливає середня найкоротша відстань між вузлами мережі, натомість вплив коефіцієнта кластеризації незначний. Встановлено, що за великої кількості ребер у мережі відмінність у поширенні вірусу в моделях мереж Ердеша–Реньї та Барабаші-Альберт мінімізується, оскільки зменшується середня найкоротша відстань між вузлами.
Зміст
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01)