CC BY
30
из крайних точек хк = 0 или хк=^ + dk, поэтому
л . ^ + dk, §) + Л к _1 (0)
Лк(^) = Ш1П1
I _ г , (14)
[Гк(0, §) + л к _Д + dk)J'
тогда для предыдущего периода функция состояния может быть выражена как
Лк _Д + dk) =
= Ш1П <
+ dk + dk_1, £ + dk) + Лк_2 (0)
(15)
^(0, ^ + dk) + Лк _ 2 (§ + dk + dk _1 )' на основе чего в общем виде получаем модифицированную форму для рекуррентного соотношения:
Л кФ=т'п
х 5+ X dj
ч j=l
j=i+l у
+X г, 5+ х dj
j=i+1
+ Л 1_1(0)
(16)
При дальнейших конкретизирующих предположениях о виде функций Гк(хк, ук+х) можно получить еще более компактные формы для рекуррентных соотношений. Однако эти вопросы носят достаточно частный характер, и их рассматривать в данном случае нецелесообразно.
г
1=1+1
ОПТИМИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ
И.В. Ковалев, д.т.н., П.В. Зеленков, С.А. Яркова, С.Ф. Шевчук (Красноярск)
Огромное значение для образовательных сред имеет обеспечение требуемого уровня достоверности информации, хранимой в базе данных (БД), и процесса обработки информации. Оптимальность обработки информации в БД, работающей в режиме реального времени, зависит от числа точек входа в логическую структуру БД, числа альтернативных путей доступа к типам элементов данных и длины этих путей доступа. Чем большее число точек входа и альтернативных путей доступа реализовано в логической структуре БД и чем меньше длина этих путей доступа, тем меньше вероятность возникновения ошибок при реализации информационных требований пользователей образовательной среды.
Данные, хранимые в БД, можно разделить на две основные группы: данные, загружаемые в виде входной информации, и вторичные данные, формируемые в БД в результате преобразования входной информации. Такие данные могут храниться в БД постоянно и использоваться по мере необходимости и могут формироваться оперативно программным путем на время реализации соответствующего информационного требования пользователя образовательной среды. Хранение вторичных данных в БД связано с дополнительным расходом памяти и временем их разового формирования. Оперативное же формирование вторичных данных при каждом запросе к БД требует многократных затрат машинного времени на поиск исходных данных и их преобразование. Вероятность возникновения ошибок при этом больше, так как увеличивается общее число этапов обработки вторичных данных в БД. В связи с этим возникает задача оптимизации обработки информации в БД.
Разработанная система оптимизации обработки и хранения информации в БД «ББ-Орг» позво-
ляет синтезировать оптимальную логическую структуру БД по критериям, коррелированным с максимизацией достоверности информации в БД (см.: Программная система «ББ-Орг уег.1.0». М.: ВНТИЦ. 2007. № 50200601784).
Реализация постановки задачи заключается в следующем. Задано множество информационных требований пользователей, каноническая структура БД и ее характеристики, а также характеристики СУБД, операционной системы и технических средств обработки данных. Система «ББ-Орг» определяет множество связей между типами элементов данных в логической структуре БД и объем вторичных данных, формируемых с использованием такого способа, чтобы достигался максимум числа альтернативных путей доступа и точек входа в БД, минимум вторичных данных и выполнялись ограничения, накладываемые на логическую структуру и состав типов записей БД, характеристиками СУБД, ОС и технических средств обработки данных. При этом особое значение имеет достоверность информации в БД, которая определяется числом точек входа в логическую структуру БД и количеством возможных путей доступа к типам элементов данных.
Программная система «ББ-Орг» использовалась при исследовании структуры информационного обеспечения образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета, находящейся на этапе эксплуатации. Была задана логическая архитектура БД, которая включает типы данных, их версионность и взаимосвязь между различными типами данных. Кроме этого, были заданы точки входа в БД.
На основе исходной информации проводился анализ зависимости числа возможных путей доступа к любым типам данных от длины путей доступа. При этом полагалось, что чем больше длина
пути, то есть чем больше ориентированных ребер входит в путь, тем больше и альтернативных путей доступа, а соответственно, и большее количество пользователей информационных ресурсов распределенных образовательных сред дистанционного обучения могут работать одновременно.
Однако большая длина пути может привести к уменьшению достоверности информации при использовании вторичных данных. Визуализация за-
висимости числа альтернативных путей доступа от длины этих путей, которая предоставляется разработанной системой, позволяет определить минимальное значение длины пути для полноценного многопользовательского режима работы, что важно для средств дистанционного обучения. Так, было выявлено, что при работе более 1900 пользователей образовательной среды длина пути должна быть не менее четырех элементов.
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ СОСТАВА ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
И.В. Ковалев, д.т.н., В.В. Смолин, Р.Ю. Царев, к.т.н. (Красноярск)
Современный уровень развития систем управления привел к интеграции программного обеспечения (ПО) в состав систем данного класса. Обусловлено это тем, что функции обработки данных и выдачи соответствующих управляющих воздействий обеспечиваются программными средствами, поскольку процесс управления может вовлекать сложные расчеты данных большого объема, проведение которых только на аппаратной базе нецелесообразно.
Область применения систем управления определяет требования к уровню надежности этих системам. При обработке информации посредством ПО от его надежности зависит непосредственно надежность всей системы управления. Таким образом, задача обеспечения заданного уровня надежности программных средств является одной из важных при формировании высоконадежных систем управления.
Наиболее перспективным подходом к обеспечению высокой надежности и отказоустойчивости программных средств является мультиверсионное проектирование. Данная методология основывается на принципе программной избыточности, введение которой позволяет не только существенно повысить уровень надежности программной составляющей систем управления, но и гарантировать отказоустойчивость последних.
Большое количество модулей ПО сложных систем управления, их дополнительные версии и ограничения реального мира (стоимость, объем оперативной памяти) ставят перед проектировщиком задачу выбора оптимального состава мультиверсионного ПО системы управления с учетом ряда критериев.
Выбор лучшего варианта состава из множества возможных реализаций позволяют произвести методы многокритериального принятия решений, ориентированные на класс задач, где множество альтернатив дискретно и конечно. Однако зачастую в задачах принятия решений невозможно найти наилучший вариант, так как результатом работы метода принятия решений является множество недоминируемых альтернатив. В этом случае выбор лучшего варианта производит лицо, принимающее решение (ЛПР).
Формирование состава ПО отказоустойчивых систем управления в случае, когда выбор лучшего
варианта производит ЛПР, затруднительно без средств автоматизации принятия решений. В связи с этим предлагается использовать систему поддержки принятия решений, которая позволяет найти оптимальный вариант состава ПО отказоустойчивой системы управления (см.: Программная система «ИУ-ОИЗЗ у1.0». М.: ВНТИЦ. 2004. .№50200401373).
Разработанная система при создании мультивер-сионной структуры ПО служит инструментарием для проектировщика отказоустойчивых систем управления, в состав которых входит данное ПО.
Данная система позволяет рассмотреть различные варианты состава систем управления, в которых могут быть использованы готовые версии программных компонент. Кроме этого, проектировщику предоставляется возможность назначения уровня надежности каждой версии с целью учета возможного возникновения сбоев в версиях программных модулей при функционировании проектируемой системы управления в реальных условиях.
Одной из основных проблем оценки и выбора состава системы управления является предоставление решений, полученных на основе доступных программных компонент, в виде, понятном и доступном проектировщику. Используя предоставленные модули, он может при помощи данной системы задать последовательность их выполнения и определить объем вводимой программной избыточности модулей.
Достоинством системы поддержки принятия решений является гибкий, удобный и интуитивно понятный интерфейс.
Входные данные всех версий одного модуля идентичны. Это достигается применением метода мажоритарного голосования в блоке контроля, с которого данные подаются на вход каждого модуля (см.: Р.Ю. Царев. Многоатрибутивное принятие решений в мультиверсионном проектировании. Красноярск. 2005). Получив вычисленные значения от различных версий модуля, блок контроля по большинству голосов определяет правильный результат. Разумеется, для этого в системе должно использоваться не менее трех версий каждого модуля. С увеличением количества версий модуля надежность исполнения модуля и всей системы управления увеличивается.
