Анотація до роботи:

Михаль О. П. Обчислювальні методи, засоби та реалізація локально-паралельної обробки нечіткої інформації. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.13 – обчислювальні машини, системи та мережі. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2007.

Дисертація присвячена розробці методів і систем, що реалізують локально-паралельну (ЛП) обробку нечіткої інформації.

Під час проведення досліджень отримані такі результати. Аналіз тенденцій розвитку обчислювальної техніки загального призначення дозволив виявити стійке зростання розрядності регістрів процесорів. Цим обумовлена доцільність використання в завданнях з перевагою малорозрядних обчислень повного обсягу регістрового простору процесора за допомогою ЛП-розміщення й обробки інформації. Обробка нечіткої інформації – типове завдання такого типу: функції приналежності завжди позитивні і обмежені. На момент початку роботи даний напрямок був фрагментарно розвинений для окремих випадків (MMX, VLIW) і зовсім не розроблений для обробки нечіткої інформації. У дисертації розроблено математичний апарат для опису однорідних і неоднорідних ЛП-даних, запропоновані методи реалізації ЛП бінарних нечітких теоретико-множинних і алгебраїчних операцій та унарних і допоміжних операцій для обробки нечітких даних. Для розроблених методів ЛП-обробки проведене дослідження забезпечуваних ними переваг в продуктивності в порівнянні з послідовними варіантами. Аналітичні дослідження доповнені машинним моделюванням і моделюванням на мережах Петрі. Для останнього розроблені метод ЛП-реалізації мереж Петрі, низькорівнева модель на мережах Петрі обчислювального пристрою та метод порівняння продуктивності алгоритмів, заснований на використанні віртуального обчислювального пристрою. Із застосуванням ЛП-обробки нечіткої інформації розроблені моделі системи нечіткого регулювання за Мамдані-Заде, еволюційно-нечіткого регулювання, багаторівневої нечіткої експертної системи та нечіткої системи розпізнавання образів. Вказані системи базовані на блочному використанні методів ЛП-обробки, отже, забезпечують підвищену ефективність використання обчислювальної техніки загального призначення. Прикладна практична цінність розроблених моделей складається в реалізації їх з низькими апаратними витратами. За рахунок цього при використанні ЛП-методів досягається економія ресурсів.

У дисертації подано новий напрямок розвитку обчислювальних засобів і систем, що забезпечує вирішення важливого наукового завдання високоефективного використання засобів обчислювальної техніки загального призначення при реалізації систем обробки нечіткої інформації. У ході проведення досліджень отримані такі основні результати.

1. Проведено аналіз тенденцій розвитку обчислювальної техніки загального призначення. Виявлено стійке зростання розрядності регістрів процесорів. Цим обґрунтовується доцільність для задач з перевагою малорозрядних обчислень, зокрема при обробці нечіткої інформації, використання повного обсягу регістрового простору процесора за рахунок локально-паралельного розміщення й обробки інформації. На момент початку роботи даний напрямок був частково (фрагментарно) розвинений для окремих обчислювальних випадків (технології MMX, VLIW) і зовсім не розроблений для систем обробки нечіткої інформації. Тим часом нечіткі системи перспективні як прикладна область, оскільки є одним з основних напрямків розвитку засобів штучного інтелекту.

2. Вперше розроблено математичний апарат для опису однорідних і неоднорідних локально-паралельних даних, запропоновано методи реалізації локально-паралельних бінарних нечітких теоретико-множинних і алгебраїчних операцій та унарних і допоміжних операцій для обробки нечітких даних. Показано, що при об'єднанні локально-паралельних операцій у блоки істотно підвищується продуктивність роботи з функціями приналежності.

3. Вперше розроблено метод побудови моделей систем масового обслуговування на основі використання локально-паралельних нечітких теоретико-множинних або алгебраїчних операцій. Застосуванням цього методу досягається істотне підвищення швидкості роботи моделей.

4. Уперше розроблені метод локально-паралельної реалізації мереж Петрі, низькорівнева модель на мережах Петрі програмувального обчислювального пристрою й метод порівняння продуктивностей алгоритмів, заснований на використанні віртуального обчислювального пристрою, реалізованого у вигляді моделі на мережах Петрі. Із застосуванням зазначених засобів досліджені характеристики продуктивності локально-паралельних нечітких алгоритмів. На основі результатів досліджень сформульовані рекомендації щодо застосування алгоритмів.

5. Одержали подальшого розвитку моделі системи нечіткого регулювання за Мамдані-Заде, еволюційно-нечіткого регулювання, багаторівневої нечіткої експертної системи й нечіткої системи розпізнавання образів. У цих моделях за рахунок застосування локально-паралельної обробки інформації досягнуті нижча потреба в обчислювальних ресурсах, підвищена стійкість роботи й вища продуктивність.

6. Розроблені методи й моделі, що здійснюють локально-паралельну обробку нечіткої інформації на обчислювальних засобах загального призначення, мають прикладну практичну цінність, яка полягає в можливості реалізації з низькими апаратними витратами. Крім того, апаратні засоби загального призначення в порівнянні зі спеціалізованими обчислювальними засобами розвиваються й обновляються інтенсивнішими темпами. За рахунок зазначених факторів при використанні локально-паралельних методів досягається економія ресурсів.

Публікації автора:

1. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Принцип локальной параллельности в задачах обработки нечеткой информации. Базовые операции // Доповіді НАН України. - 1999. - № 8. - С. 71 - 75.

2. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Принцип локальной параллельности в задачах обработки нечеткой информации. Организация системы управления // Доповіді НАН України. - 1999. - № 12. - С. 103 - 107.

3. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Принцип локальной параллельности в задачах обработки нечеткой информации. Расширенный набор операций // Доповіді НАН України. - 2000. - № 1. - С. 75 - 78.

4. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Принципы организации систем нечеткого регулирования на однородных локально-параллельных алгоритмах // Управляющие системы и машины. - 2001. - № 3. - С. 3 - 10.

5. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Моделирование на сетях Петри виртуального вычислительного устройства для исследования эффективности локально-параллельных алгоритмов // Управляющие системы и машины. - 2003. - № 3. - С. 18 - 28.

6. Михаль О.Ф., Семенов В.Е. Оценка эффективности локально-параллельного алгоритма поиска по нечетким признакам // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 81. - С. 4 - 6.

7. Михаль О.Ф. Локально-параллельный алгоритм ординарной безопасной сети Петри с приоритетами // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 82. - С. 21 - 23.

8. Михаль О.Ф., Шаповалов С.А. Оценка производительности локально-параллельных алгоритмов обработки нечеткой информации в однородном регистровом представлении // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 83. - С. 2 - 4.

9. Михаль О.Ф. Модификация ординарной безопасной сети Петри с приоритетами для моделирования синхронных систем // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 117. - С. 17 - 19.

10. Михаль О.Ф. Локально-параллельные однородные алгоритмы нечетких операций, основанных на процедурах сложения, вычитания и сравнения // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 118. - С. 6 - 9.

11. Михаль О.Ф., Хрипкова М.Ю. Локально-параллельный алгоритм транспонирования матрицы нечеткого отношения в однородном регистровом представлении // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 119. - С. 9 - 12.

12. Михаль О.Ф. Локально-параллельный однородный алгоритм нечеткой дизъюнктивной суммы // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 2000. - Вып. 128. - С. 52 - 58.

13. Михаль О.Ф. Локально-параллельные однородные алгоритмы операций концентрации и растяжения // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2001. - № 14. - С. 92 - 99.

14. Гришин М.Н., Михаль О.Ф. Модель вычислительного устройства на ординарной безопасной сети Петри с приоритетами. Процессор // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2001. - № 15. - С. 28 - 36.

15. Гудкова Ю.Л., Комисарчук А.В., Михаль О.Ф. Модель вычислительного устройства на ординарной безопасной сети Петри с приоритетами. Выборка команд и управление // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2002. - № 3. - С. 50 - 56.

16. Михаль О.Ф. Модель вычислительного устройства на ординарной безопасной сети Петри с приоритетами. Выборка и помещение данных // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2002. - Т. 1. - № 6. - С. 3 - 8.

17. Михаль О.Ф. Моделирование локально-параллельных алгоритмов нечёткой логики средствами пакета MATLAB // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2002. - Т.7. - № 9. - С. 135 - 138.

18. Глущенко Д.А., Михаль О.Ф. Оптимальная дискретизация функций принадлежности для локально-параллельной обработки нечеткой информации // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2002. - Т.2. - № 7. - С. 20 - 26.

19. Михаль О.Ф. Организация экспертных систем продукционного типа на локально-параллельных нечетких алгоритмах // Радиоэлектроника и информатика. - 2003. - № 1. - С. 93 - 100.

20. Михаль О.Ф., Русиник М.В. Производительность локально-параллельных нечетких алгоритмов концентрации, растяжения и контрастной интенсификации // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2003. - № 5. - С. 70 - 75.

21. Михаль О.Ф. Локально-параллельная обработка нечеткой информации в неоднородном регистровом представлении. Базовые алгоритмы // Информационно-управляющие системы в железнодорожном транспорте. - 2001. - № 2. - С. 33 - 38.

22. Михаль О.Ф. Локально-параллельный однородный алгоритм нечеткой операции контрастной интенсификации // Проблемы бионики. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. - Харьков: ХТУРЭ. - 2000. - Вып. 53. - С. 47 - 50.

23. Михаль О.Ф. Моделирование распределенных информационно-управляющих систем средствами локально-параллельных алгоритмов обработки нечеткой информации // Проблемы бионики. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. - Харьков: ХНУРЭ. - 2001. - Вып. 54. - С. 28 - 34.

24. Михаль О.Ф. Локально-параллельные алгоритмы определения степени включения и степени равенства нечетких множеств // Проблемы бионики. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. – Харьков: ХНУРЭ. - 2001. - Вып. 55. - С. 80 - 90.

25. Михаль О.Ф. Локально-параллельная согласованная корректировка термов лингвистических переменных // Проблемы бионики. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. - Харьков: ХНУРЭ. - 2002. - Вып. 56. - С. 88 - 93.

26. Михаль О.Ф. Организация систем распознавания слабо структурированных образов на локально-параллельных нечетких алгоритмах // Проблемы бионики. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. - Харьков: ХНУРЭ. - 2003. - Вып. 58. - С. 45 - 53.

27. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Локально-параллельная обработка нечеткой информации в неоднородном регистровом представлении // Адаптивні системи автономного управління. Міжвідомчий науково-технічний збірник. - Дніпропетровськ: Системні технології. - 2000. - Вип. 3. - С. 148 - 157.

28. Михаль О.Ф., Руденко О.Г. Организация эволюционных нечетких систем регулирования на локально-параллельных алгоритмах // Адаптивні системи автономного управління. Міжвідомчий науково-технічний збірник. - Дніпропетровськ: Системні технології. - 2001. - Вип. 4. - С. 123 - 128.

29. Росинский Д.Н., Михаль О.Ф. Использование локальной параллельности при обработке нечеткой информации // 4-я Международная научная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Сб. тезисов докладов. - Харьков: ХТУРЭ. - 1998. - С. 180.

30. Михаль О.Ф. Моделирование распределенных систем средствами локально-параллельных алгоритмов обработки нечеткой информации // 7-я Международная научная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Сб. тезисов докладов. - Харьков: ХНУРЭ. - 2001. - С. 224 - 225.

31. Михаль О.Ф. Принципы организации эволюционных нечетких систем распознавания образов на локально-параллельных алгоритмах // 8-я Международная научная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Сб. тезисов докладов. - Харьков: ХНУРЭ. - 2002. - С. 558 - 560.

32. Михаль О.Ф. Локально-параллельный алгоритм умножения неоднородных регистровых представлений // 9-я Международная научная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Сб. тезисов докладов. - Харьков: ХНУРЭ. - 2003. - С. 252 - 253.

33. Михаль О.Ф. Сравнение оценок производительности вычислительных систем при локальной и глобальной параллельности обработки информации // 10-я Юбилейная международная научная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Сб. тезисов докладов. - Часть 2. - Харьков: ХНУРЭ. - 2004. - С. 275 - 276.

34. Михаль О.Ф. Интеллектуальная система дистанционного тестирования знаний на локально-параллельных нечетких алгоритмах // Образование и виртуальность - 2001. Сб. научных трудов 5-й Международной конференции Украинской ассоциации дистанционного обучения. - Харьков-Ялта: УАДО. - 2001. - С. 236 - 241.

35. Михаль О.Ф. Принципы организации систем дистанционного обучения скорочтению на локально-параллельных нечетких алгоритмах // Образование и виртуальность - 2002. Сб. научных трудов 6-й Международной конференции Украинской ассоциации дистанционного обучения. - Харьков-Ялта: УАДО. - 2002. - С. 112 - 116.

36. Михаль О.Ф. Локально-параллельная обработка нечеткой информации. Перспективы применения в метрологии // ІІІ Міжнародна науково-технічна конференція “Метрологія в електроніці”. Наукові праці. - Том 2. – Харьков: ХТУРЭ. - 2000. – С. 175 - 177.

37. Михаль О.Ф. Кодирование локально-параллельных нечетких алгоритмов в модели вычислительного устройства на сети Петри // Международная научная конференция "Современные методы кодирования в электронных системах" СМКЭС-2002. Тезисы докладов. – Сумы: “Ризоцентр” СумГУ. - 2002. - С. 21 - 22.

38. Михаль О.Ф. Руденко О.Г. Организация эволюционных нечетких экспертных систем на локально-параллельных алгоритмах // Міжнародна конференція з індуктивного моделювання. МКІМ-2002. - Том 3. - Львів: Державний НДІ інформаційної інфраструктури. - 2002. - С. 79 - 84.

39. Михаль О.Ф. Принцип локальной параллельности в технологиях обработки нечеткой информации // 1-й Международный радиоэлектронный Форум "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития" МРФ-2002. Сборник научных трудов. - Часть 2. - Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. - 2002. - С. 203 - 206.

40. Михаль О.Ф. Адаптивные распределенные нечеткие управляющие системы с интеграцией эволюционного опыта на локально-параллельных алгоритмах // 15-я Международная школа-семинар "Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте" (г. Алушта, 2002 г.) // Информационно-управляющие системы в железнодорожном транспорте. №5(37). - 2002. - С. 37.

41. Михаль О.Ф. Моделирование локально-параллельных алгоритмов нечеткой логики средствами пакета MATLAB // 10-я Международная научно-практическая конференция "Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я". - Харьков. - 2002. - С. 215 - 216.

42. Mikhal O.Ph., Rudenko O.G. Investigations of local-parallel fuzzy information processing algorithms using Petri nets computer model // Advanced Computer Systems and Networks: Design and Application. Proceedings of the 1-st International Conference ACSN-2003. – Lviv: Ukraine. - P. 113 - 116.

43. Mikhal O.Ph., Rudenko O.G. Local-parallel technology of fuzzy information processing // Third Conference of the European Society for Fuzzy Logic and Technology EUSFLAT-2003. Proceedings. – Zittau: Germany. - P. 759 - 760.

44. Mikhal O.Ph., Rudenko O.G. Local-parallel Technology of Fuzzy Information Processing // 1-st International Conference on Telecomputing and Information Technology ICTIT. – Amman: Jordan. – 2004. - P. 35 - 38

45. Mikhal O.Ph., Rudenko O.G. Principles of locai-parallrl organization of fuzzy information processing // 49. International wissenschaftliches Kolloquium. – Volume 1 – Aachen: Shaker Verlag. - 2004. - P. 110 - 115.