Нечеткая логико-лингвистическая модель и алгоритмы расчета оценки живучести информационных структур

• Автор: Долгов, Артём Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Проблема оценки живучести информационных структур и ее изложение в научной литературе

1.1 Информационная структура

1.2 Способ формализации информационных структур в виде графа

1.3 Матричный способ формализации информационных структур

1.4 Анализ понятия живучести в различных областях

1.5 Живучесть информационных структур

1.6 Анализ существующих подходов к оценке живучести информационных структур

1.7 Возможность как мера семейства неопределенности

1.8 Выводы по первой главе. Постановка цели и задач исследования

2 Нечеткая логико-лингвистическая модель расчета оценки живучести информационных структур
2.1 Нечеткая продукционная модель
2.2 Лингвистические переменные, характеризующие информационные структуры
2.3 Формирование базы нечетких правил

2.4 Алгоритм нечеткого вывода
2.5 Полиномиальный расчет оценки живучести информационных структур
2.6 Выводы по второй главе
3 Разработка алгоритмов оценки живучести информационных структур
3.1 Выбор языка моделирования
3.2 Разработка алгоритма полиномиального расчета оценки живучести информационных структур
3.3 Распараллеливание алгоритма расчета оценки живучести информационных структур для С&ГО-вычислений

3.4 Использование кластера для вычисления оценки живучести информационных структур
3.5 Построение диаграммы классов
3.6 Выводы по третьей главе
4 Программная реализация алгоритмов оценки живучести информационных структур
4.1 Анализ и выбор языка программирования
4.2 Выбор средства разработки
4.3 Программная реализация алгоритмов
4.4 Тестовый расчет оценки живучести
4.5 Оценка достоверности полученных результатов
4.5 Оценка эффективности модели и алгоритмов
4.6 Опытная эксплуатация ПО оценки живучести
4.7 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Копии свидетельств о государственной регистрации программы
для ЭВМ
Приложение Б. Копия почетной грамоты победителя программы «У.М.Н.И.К.»
Приложение В. Типовые функции принадлежности
Приложение Г. Топологии информационных структур для оценки эффективности
разработанных модели и алгоритмов
Приложение Д. Топологии информационных структур для расчета затрат времени
на оценку живучести
Приложение Е. Затраты времени на расчет оценки живучести при различном
количестве узлов информационных структур и вычислительных машин
Приложение Ж. Таблица истинности для различных видов импликаций
Приложение 3. Акты об использовании результатов исследования

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. В инфраструктуре современного информационно-индустриального общества информационные структуры (ИС) занимают одно из ключевых мест. Типовыми задачами, которые возникают перед инженерами и аналитиками, являются расчёт распределения потоков внутри ИС при влиянии на ее структуру негативных воздействий (НВ) для поддержания ее функционирования; выявление «узких мест» каналов, которые подвержены перегрузке, узлов, отказывающих в обслуживании при увеличении нагрузки и т.д.

ИС, как правило, включает в себя множество узлов, которые связаны между собой определенным образом. Такая конструкция способна подвергаться НВ, наносящих системе повреждения любой природы теми или иными внешними средствами или факторами. Причем нередко из-за сбоя в каком-либо одном месте следует выход из строя и перегрузки множества других элементов ИС [1].
Живучесть системы - ее способность выполнять основные функции во время атак, повреждений и аварийных ситуаций. В последние годы повышается интерес к данной характеристике, как в теоретическом, так и в практическом отношении. Различные НВ способны выводить из строя отдельные участки ИС, причем на достаточно длительный срок. Живучесть определяет работоспособность ИС под влиянием таких воздействий. Таким образом, живучесть проявляется как свойство ИС адаптироваться к новой ситуации и противостоять НВ, при этом выполнять свою целевую функцию. Это можно обеспечить за счет соответствующего изменения структуры и поведения системы, даже в том случае, если ее части подвержены серьезным повреждениям. НВ рассматривается как определенный вид воздействия, параметры которого превышают допустимые значения, на которые рассчитан элемент системы при его разработке и эксплуатации [2]. В нашем случае такими элементами являются узлы и связи ИС.
В условиях современного быстро растущего числа и сложности ИС возможность оценивать их живучесть при выборе (эксплуатации) становится

2 Нечеткая логнко-лннгвнстическая модель расчета оценки живучести информационных структур
2.1 Нечеткая продукционная модель
Поставленная в главе 1 задача оценки живучести предполагает разработку способа определения возможности разрыва связи ИС. В существующих работах, как правило, используют вероятностный полиномиальный подход к оценке живучести ИС, причем сам параметр «вероятность разрыва связи» задают гипотетически, ведь определение данного параметра на практике является трудной либо вовсе невыполнимой задачей (см. 1.7). В свою очередь, предложенная нами «возможность разрыва связи» зависит от множества различных характеристик ИС (время реакции, пропускная способность, топология, размер и др.), которые возможно представить в виде лингвистических переменных. Поэтому для решения данной задачи разумно разработать нечеткую логико-лингвистическую модель, базирующуюся на продукционных правилах с лингвистическими переменными, позволяющую определять возможность разрыва связи ИС с последующим полиномиальным расчетом оценки живучести [65].
Нечеткая продукционная модель представляет собой согласованное множество отдельных нечетких продукционных правил вида «ЕСЛИ А, ТО В» (где А и В - предпосылка (антецедент) и заключение (консеквент) данного правила в виде нечетких высказываний), которое предназначено для определения степени истинности заключений нечетких продукционных правил, на основе предпосылок с известной степенью истинности соответствующих правил [66].
Нечеткая продукционная модель определяется ее компонентами. Задание таких компонентов подразумевает [64]:
1. определение способа нечеткого логического вывода заключений;
2. разработку базы нечетких правил продукции;
3. определение процедуры введения нечеткости (фаззификация);
4. определение по каждому нечеткому правилу продукции процедуры