СОВРЕМЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / 3. Вычислительная техника и программирование

к.т.н. Крючин О.В.

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, Россия

Актуальность разработки программно-технологического комплекса для построения систем принятия решений на основе моделей искусственных нейронных сетей с их параллельным обучением, использованием облачных вычислений и возможностью удаленного доступа при помощи мобильных устройств

В настоящее время в таких областях как медицина, государственное и муниципальное управление, экономика и сфера образования часто необходимо принимать решения основываясь на слобоформализованной информации. Кроме того эти сферы отличаются отсутствием однозначных законов и закономерностей в результате чего принятие решений вызывает значительные трудности.

Исходя из вышесказанного, основной задачей данной работы является внедрение новейших разработок в области технологии автоматизированного построения информационных систем для различных предметных областей и проектирование, реализация, а также коммерциализация программного комплекса, предназначенного для этих целей. Таким образом, описываемый в данной работе комплекс позволит решать задачи прогнозирования, оценивания, принятия решения, моделирования для областей, в которых формализация, генерализация и интерпретация эмпирических данных существенно затруднена, а именно: сферы бизнеса, социальной сферы, промышленного производства и услуг, медицины, образовании и др.

Среди инновационных компонентов описываемого комплекса можно отметить аппарат искусственных нейронных сетей (ИНС), реализованный в виде специализированных библиотек, алгоритмов и программных модулей [1-2], параллельные методы выбора структуры сети и параллельные алгоритмы ее обучения [3], применение облачных вычислений (реализация технологии SaaS) [4], возможность доступа к информационной системе при помощи мобильных устройств.

На рис. 1 показана структура описываемого комплекса. Как можно видеть, он состоит из нескольких компонентов: универсальных нейросетевых симуляторов (UNS), реализующих параллельное обучение ИНС и размещаемых на вычислительных узлах кластерной системы [1], сервера симуляторов (UNSS) [5], компонента вывода статистической информации (Logger), размещаемого на мастер-узле кластерной системы, компонента хранения данных (DB), компонента эксплуатации ИНС-модели (Executor), управляющего компонента, а также клиентской программы, с которой взаимодействует пользователь.

Рис. 1. Структура комплекса.

Для реализации комплекса создана значительная по объему и в количественном отношении библиотека прикладных программ, которые имеют государственную регистрацию. Среди этих библиотек можно выделить универсальный инструмент параллельных вычислений (CrVMPI) [6], реализацию алгоритмов обучения ИНС [2-3] или конфигуратор облачных вычислений [7].

К элементам проекта, отличающимся научной новизной можно отнести реализация технологии автоматизированного построения информационных систем для принятия решений; использование облачных вычислений, использование интеллектуального ядра на основе искусственных нейронных сетей, использование параллельных вычислений для построения нейросетевых моделей и возможность удаленного доступа при помощи мобильных устройств.

Литература

1. Крючин О.В., Арзамасцев А.А, Королев А.Н., Горбачев С.И., Семенов Н.О. Универсальный симулятор, базирующийся на технологии искусственных нейронных сетей, способный работать на параллельных машинах. // Вестн. Тамб. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. – Тамбов, 2008, Т. 13. Вып. 5. С. 372 – 375.

2. Крючин О.В. Разработка алгоритмов обучения искусственных нейронных сетей, использующих параллельное вычисление целевой функции // Известия Смоленского государственного университета. Ежеквартальный журнал №2 (10). Смоленск, 2010. с. 126-134.

3. Крючин О.В. Алгоритм самоорганизации структуры искусственной нейронной сети для параллельных машин. // В мире научных открытий №2 (08). Часть 3. 2010. - Красноярск, 2010. с. 28-30.

4. Крючин О.В. Информационная система и функционирование ее компонентов согласно технологии SaaS // Электронный журнал «Исследовано в России», 130527, стр. 131-146, 2013 г. // Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2013/009.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

5. Крючин О.В. Вычислительная система для построения моделей искусственных нейронных сетей // Наука в современном мире: Материалы IX Международной научно-практической конференции (22 февраля 2012 г.): Сборник научных трудов / Под науч. ред. д. Пед. н., проф. Г.Ф. Гребенщикова. - М.: Спутник, 2012 – С.238-240.

6. Крючин О.В., Королев А.Н.. Библиотека распараллеливания. // Вестн. Тамб. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. – Тамбов, 2009, Т. 14, Вып. 2, С. 465-467.

7. Крючин О.В. Реализация формата конфигурации структуры искусственной нейронной сети и алгоритмов ее обучения в нейросетевом симуляторе // Вестн. Тамб. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. 2013. – Т. 18, Вып. 4 – С. 1408-1416.