Алгоритмы голосования в резервированных системах обработки информации на основе нечеткой логики и нейронных сетей

• Автор: Герон, Сергей Валентинович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление
Оглавление.
Введение.
1. Анализ существующих алгоритмов голосования в задаче обеспечения отказоустойчивости сложных систем обработки информации

1.1. Принципы обеспечения отказоустойчивости сложных систем обработки информации.

1.2. Существующие алгоритмы голосования в отказоустойчивых резервированных системах обработки информации

1.3. Критерий эффективности. Анализ существующих алгоритмов голосования

1.4. Цель работы и постановка задачи исследования

2. Разработка алгоритмов голосования в отказоустойчивых резервированных системах обработки информации на основе нечеткой логики.

2.1. Разработка алгоритма голосования на основе нечеткой логики

2.2. Анализ эффективности разработанного алгоритма голосования на основе нечеткой логики
2.3. Сравнение алгоритма голосования на основе нечеткой логики по суммарной мере равенства с алгоритмом вычисления взвешенного среднего
значения
3. Разработка алгоритмов голосования в отказоустойчивых резервированных системах обработки информации на основе нейронных сетей.
3.1. Применения нейронных сетей в задачах голосования в резервированных системах обработки информации
3.2. Выбор структуры нейронной сети
3.3. Сравнение алгоритма голосования на основе нейронной сети с алгоритмом вычисления взвешенного среднего значения
4. Сравнительный анализ эффективности алгоритмов голосования в резервированных системах обработки информации и рекомендации по внедрению
4.1. Сравнительный анализ существующих лучших алгоритмов голосования
с алгоритмом голосования на основе нейронной сети.
4.2. Сравнение алгоритмов голосования в системе с различной вероятностью правильной работы элементов.
4.3 Области эффективного применения различных алгоритмов голосования и методика выбора метода голосования в зависимости от конкретных условий применения
4.4 Применение разработанных алгоритмов голосования для обработки информации о характеристиках доступных каналов связи при создании аппаратуры канал о образования и коммутации с адаптивным
конфигурированием и высокой помехообрывоустойчивостью.
4.5. Применение разработанных алгоритмов голосования для обработки
результатов экспериментов с целью повышения точности.
Выводы
Заключение
Список использованной литературы


Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на й Международной научнотехнической конференции Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Москва, 2й Всероссийской научнотехнической конференции Искусственный интеллект в XXI веке Пенза, Международной научной конференции XXXII Гагаринские чтения Москва, м Всероссийском семинаре Нейроинформатика и ее приложения Красноярск, семинарах молодых ученых и аспирантов УГАТУ Уфа, VII IX Международных семинарах по компьютерным наукам и информационным технологиям I Уфа, , Карлсруэ, Всероссийских научнотехнических конференциях Нейроинформатика Москва, . Публикации. ВАК, публикаций в журналах, материалах Всероссийских и Международных конференций и в 1 свидетельстве о регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка использованной литературы из 5 наименований, содержит рисунков и 9 таблиц. Общий объем диссертации составляет 2 страницы. Вторая глава посвящена разработке нового алгоритма голосования на основе нечеткой логики, позволяющего отказаться от необходимости выбора порога дефаззификации А и допуска е, используемого в качестве основания функций принадлежности. Третья глава посвящена разработке нового алгоритма голосования на основе нейронных сетей. Основную сложность составляет выбор структуры нейронной сети, обучающей выборки и методики предварительной подготовки ответов перед входом в нейронную сеть. В четвертой главе исследуется достоверность предложенных алгоритмов голосования методом численного моделирования, предлагается методика голосования на основе алгоритмических композиций. Как известно, под надежностью понимается свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования 1. Под эффективностью системы часто понимают степень ее приспособленности к выполнению стоящей перед ней задачи. Различие между надежностью и эффективностью состоит в том, что надежность оценивает способность системы к поддержанию заданных параметров в допустимых границах, а эффективность позволяет оценить качество выполнения поставленной задачи 1. Система считается отказоустойчивой, если ее организация предусматривает устранение последствий неисправностей или отказов элементов и программного обеспечения системы за счет использования аппаратной, информационной и алгоритмической избыточности 2. Эти задачи противоречивы, и в каждом конкретном случае необходимо принимать компромиссное решение. Путь решения первой задачи повышение быстродействия отдельных элементов ИС и максимальное распараллеливание процесса обработки данных. Улучшению надежностных характеристик отдельных подсистем способствует входной контроль, повышение степени интеграции элементов, эффективные методы рассеивания тепловой энергии. Однако данный подход наталкивается на естественные ограничения технического и экономического характера. Создание отказоустойчивых систем. При этом допускается возникновение отказов, но используются эффективные методы устранения их последствий. По способу реализации отказоустойчивость подразделяется на активную и пассивную. Активная отказоустойчивость базируется на отдельно выделенных процессах обнаружения отказа, локализации отказа и реконфигурации системы. Отказы обнаруживаются средствами контроля, локализуются при помощи средств диагностики и устраняются автоматической реконфигурацией системы. Последняя заключается в перестройке структуры системы таким образом, чтобы отказавшие компоненты были отключены от участия в работе. Пассивная отказоустойчивость заключается в способности системы не потерять свои функциональные свойства в случае отказа отдельных элементов. В таких случаях говорят, что отказ маскируется системой. Пассивная отказоустойчивость связана с увеличением количества аппаратуры в несколько раз она применяется обычно тогда, когда недопустимы даже кратковременные перерывы в работе ИС, а также для обеспечения отказоустойчивости важнейших блоков или устройств системы. Применение активной отказоустойчивости характеризуется более экономным расходом аппаратных средств, однако связано с некоторыми потерями времени при восстановлении работы системы после отказа иногда возможны потери некоторой части данных. Активная отказоустойчивость реализуема только в многопроцессорных системах.