Аннотация: Цель статьи – описание методики сравнения парадигм и языков программирования, отражающей выразительную силу языков, трудоёмкость реализации систем программирования и приспособленность к обоснованию практичных, объективных критериев декомпозиции программ, что можно рассматривать как подход к решению проблемы факторизации весьма усложнённых определений языков программирования и систем их поддержки. Представлены результаты анализа наиболее известных основных парадигм программирования и намечен подход к навигации в современном расширяющемся пространстве языков программирования. Систематизация парадигм учитывает особенности постановок задач программирования и семантические характеристики языков и систем программирования с акцентом на критерии качества программ и приоритеты в принятии решений при их реализации и обучении программистов.

Аннотация: Цель статьи – выбор представления результатов сравнения языков программирования, удобного для оценки выразительной силы языков и трудоёмкости реализации систем программирования. Формы такого представления должны быть приспособлены к обоснованию практичных критериев декомпозиции программ, что можно рассматривать как подход к решению проблемы факторизации весьма усложнённых определений языков программирования. Актуальность выбора лаконичных и быстро воспринимаемых форм полезен для работы в стремительно развивающемся пространстве новых проблемно-ориентирован-ных языков программирования. Попутно можно показывать дистанцию в понятийной сложности между программированием и разработкой систем программирования.

Аннотация:

Статья нацелена на привлечение внимания к вопросам, возникающим в связи с проблемой оценки влияния программируемых решений на продуктивность программирования и производительность программ в процессе обучения программированию и улучшения программных приложений с сохранением их правильности. Проанализированы результаты некоторых экспериментов по этим вопросам. Рассматривается гипотеза, что функциональные модели могут быть полезны как метрическая шкала, позволяющая отделять особенности используемых языков и систем программирования от характеристик программ и запрограммированных решений. Описаны результаты небольшого демонстрационного эксперимента, направленного на исследование зависимости производительности программ от выбора компилятора и отдельно от представления программируемых решений на определённом языке программирования. Анализ полученных результатов позволяет наметить подход к созданию методики, позволяющей выяснять такие зависимости. При создании методики может быть учтён многолетний опыт оценки учебных и олимпиадных работ по программированию, проявивший ряд не вполне очевидных аспектов проблемы.

Аннотация: DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую DVMH-модель параллельного программирования и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив для компилятора. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители, графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi. В статье представлены новые возможности DVM-системы, которые были разработаны в последнее время.

Аннотация: При синтезе тестов для проверки функциональных и нефункциональных требований для компонентов различных управляющих систем особое значение имеет понятие различимости, поскольку должна быть возможность отличить правильно функционирующий компонент от неправильно функционирующего, и при активном тестировании для этого используются специальные различающие последовательности. Такие последовательности хорошо исследованы для детерминированных и полностью определенных автоматов, однако компоненты управляющих систем часто могут быть описаны только частично и имеют недетерминированное поведение. В настоящей работе мы рассматриваем модель входо-выходного полуавтомата, вводим понятие разделяющей последовательности для двух таких полуавтоматов, при однократной подаче которой можно однозначно распознать, какой из двух полуавтоматов представлен для эксперимента, и предлагаем алгоритм построения таких последовательностей для специального класса полуавтоматов.

Аннотация: Работа посвящена анализу возможностей использования современного потенциала информационных технологий при решении задач обработки больших и сложных данных на примере текстов программ и определений языков программирования. Рассмотрена проблема совершенствования современных систем программирования и создания новых языков программирования, нацеленных на эффективное решение задач разработки надёжных и удобных информационных систем.

Аннотация: Предложено добавить статическую систему типов в функционально-потоковую модель параллельных вычислений и разработанный на ее основе язык функционально-потокового параллельного программирования. Использование статической типизации повышает возможность трансформации функционально-потоковых параллельных программ в программы, выполняемые на современных параллельных вычислительных системах. Предложены языковые конструкции. Описаны их синтаксис и семантика. Отмечена необходимость использования принципа единственного присваивания при формировании хранилищ данных конкретного типа. Рассмотрены особенности инструментальной поддержки предлагаемого подхода.

Аннотация: DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую DVMH-модель параллельного программирования и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив для компилятора. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители, графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi. В статье описыны методика отладки параллельных программ в DVM-системе, а также новые возможности DVM-отладчика.

Аннотация: Использование определенных механизмов метапрограммирования при разработке программных библиотек на языке Java может негативно сказываться на времени сборки и работе конечного программного продукта, в котором они используются. Для того, чтобы нивелировать воздействие различных подходов, необходимо предложить комплексное решение, позволяющее регулировать их использование в зависимости от особенностей контекста, что, в свою очередь, требует проведения предварительного анализа. В данной статье рассмотрены существующие в языке Java механизмы метапрограммирования и представлены результаты сравнения влияния данных подходов на время сборки Android-приложений.

Аннотация:

Статья посвящена ряду решений, принятых в проекте разрабатываемого в Лаборатории информационных систем Института систем информатики СО РАН учебного языка программирования Синхро, предназначенного для ознакомления с базовыми явлениями взаимодействия процессов и управления вычислениями над общей памятью. В центре внимания находится парадигма функционального программирования. Язык ориентирован на школьников младших и средних классов, а также студентов младших курсов и непрофессионалов. При обучении используется опыт оперирования игрушечными роботами, перемещающимися на клетчатой доске. Статья представляет интерес для всех, кто интересуется проблемами современной информатики, программирования и информационных технологий, особенно проблемами параллельных вычислений на суперкомпьютерах и распределённых системах, и вообще применением многопроцессорных комплексов.

Аннотация:

Статья посвящена результатам анализа современных тенденций функционального программирования, рассматриваемого как метапарадигма решения проблем организации параллельных вычислений и многопоточных программ для многопроцессорных комплексов и распределённых систем. С учетом мультипарадигмальности параллельного программирования использован парадигмальный анализ языков и систем функционального программирования. Такой анализ позволяет снижать сложность решаемых задач методами декомпозиции программ на автономно развиваемые компоненты, оценивать их сходство и различия. Учёт парадигмальных особенностей необходим при прогнозировании хода процессов применения программ, а также при планировании их изучения и разработки. Есть основания рассчитывать, что функциональное программирование помогает повышать производительность программ. Показано разнообразие парадигмальных характеристик, присущих подготовке и отладке долгоживущих программ параллельных вычислений.

Аннотация:

Теория графов из академической дисциплины все более превращается в средство, владение которым становится решающим для успешного применения компьютеров во многих прикладных областях. Несмотря на наличие обширной специальной литературы по решению задач на графах, широкое применение в практике программирования полученных математических результатов затруднено в силу отсутствия систематического их описания, ориентированного на программистов. Поэтому значительный класс практических задач, по существу сводящихся к простому выбору подходящего способа решения и построению конкретных формулировок абстрактных алгоритмов, для многих программистов все еще остается полем для интеллектуальной деятельности по «переоткрытию» известных методов. Статья посвящена разрабатываемому в Институте систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН цифровому вики-словарю WikiGRAPP по теории графов и ее применениям в информатике и программировании и цифровой вики-энциклопедии WEGA теоретико-графовых алгоритмов решения задач информатики и программирования.

Аннотация: Рассмотрена реализация подсистемы мониторинга систем обработки информации на мобильных платформах и ее применение на беспилотных автомобилях. В условиях беспилотной эксплуатации автомобиля предъявляются наиболее жёсткие требования к надежности систем обработки информации, принятию решения о готовности этих систем к эксплуатации и обеспечению анализа их возможных сбоев. Представленная система мониторинга pLOG сочетает в себе функционал записи событий операционной системы устройств и измерений параметров систем в реальном времени, при этом запись производится как файлы, так и в базу данных временных рядов (TSDB). При этом каждый сервер в составе системы обработки информации на мобильных платформах дублирует запись обо всех событиях в системе.

Аннотация: Изложены подходы к разработке (с использованием бесконтактного сенсорного игрового контроллера Microsoft Kinect) реабилитационных игр для полного или частичного восстановления двигательных функций постинсультных пациентов. Описаны проблемы, которые были преодолены при работе с  комплектом средств разработки приложений для игрового контроллера Microsoft Kinect, и элементы игровой механики для достижения вовлеченности пациентов в реабилитационно-игровой процесс.

Аннотация:

Быстрое развитие сложных виртуальных миров, в особенности 3D-игр и компьютерных игр, создает новые проблемы при разработке виртуальных агентов, управляемых системами искусственного интеллекта (ИИ). Две важные подзадачи в этой тематической области, которые необходимо решить, это: (а) достоверность и (б) эффективность поведения агентов, то есть сходство персонажей с людьми и высокая способность к достижению их «собственных» целей. В этой статье мы изучаем современные подходы к разработке реалистичного ИИ в виртуальных мирах. Мы изучаем концепции правдоподобия и эффективности и анализируем несколько успешных попыток решить эти проблемы. Мы полагаем, что правдоподобное и эффективное поведение может быть достигнуто посредством изучения моделей поведения из наблюдений с последующим автоматическим выбором выигрышных действующих стратегий.

Аннотация: В настоящее время потребность в наличии решений по распределенной тренировке ML-модели в мире возрастает. Однако существующие инструменты, в частности, TensorFlow Federated, – в самом начале своего развития, сложны в реализации и пригодны на текущий момент исключительно для симуляции на серверах. Для мобильных устройств надежно работающих подходов для достижения этой цели не существует. В статье спроектирован и представлен подход к такой распределенной тренировке ML-модели на мобильных устройствах, реализуемый с использованием существующих технологий. В его основе лежит концепция model personalization. В данном подходе эта концепция улучшена как следствие смягчения выявленных недостатков. Процесс реализации выстроен так, чтобы на всех этапах работы с ML-моделью использовать только один язык программирования Swift (применяются Swift for TensorFlow и Core ML 3), делая такой подход еще более удобным и надежным благодаря общей кодовой базе.

Аннотация:

Проанализированы существующие программы виртуального осмотра места происшествия и выделены основные важные критерии, которые могут понадобиться для разработки обучающего приложения с использованием виртуальной реальности. Для повышения погружения в иммерсивную виртуальную среду, воссоздающую процесс осмотра места происшествия, изучены устройства, генерирующие запахи, и выбрано оптимальное. Разработан метод использования ароматов в виртуальном осмотре места происшествия. Этот метод может быть использован и в других сферах, требующих при вынесении решений знания о составе воздуха.

Аннотация: DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую DVMH-модель параллельного программирования и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив для компилятора. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители, графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi. В статье описан опыт успешного применения DVM-системы для разработки параллельного программного кода для расчетов задачи радиационной магнитной газодинамики и исследования динамики плазмы в канале КСПУ.

Аннотация: В семантических разметках Всемирной паутины накоплено большое число данных, и их количество продолжает расти. Однако потенциал этих данных реализуется, на наш взгляд, не в полной мере. Данные, заключенные в семантических разметках, или микроразметках, широко используются поисковыми системами, отчасти социальными сетями, использование же этих данных разработчиками приложений, как правило, основано на приведении данных к стандарту RDF и выполнении SPARQL-запросов, что требует хорошего знания этого языка и умения программировать. В настоящей работе предложено использовать имеющиеся в Сети семантические разметки для автоматического включения их содержимого в контент других веб-страниц и описан инструмент для реализации такого включения, не требующий от разработчика веб-страницы владения какими-либо языками программирования помимо широко известных HTML и CSS. Инструмент не требует установки, работу выполняют подключаемые стартовые скрипты. В настоящий момент инструмент поддерживает семантические данные, заключенные в популярных типах разметок «микроданные» и JSON-LD, в тегах HTML-документов и свойствах документов Word и PDF.

Аннотация:

Статья посвящена выработке форм для показа результатов анализа и сравнения особенностей языков, систем и парадигм программирования. Предлагаемая форма продемонстрирована на примере результатов сравнения языка Lisp, наиболее успешных его диалектов (Scheme, Common Lisp, Racket, Clojure) и парадигмы функционального программирования на разных уровнях определения языков и систем программирования. Форма позволила лаконично показать наследование ряда особенностей языка Lisp и их развитие в диалектах на уровне конкретного синтаксиса, абстрактной семантики и системной прагматики.

Аннотация:

Статья посвящена исследованию возможностей оптимизации работоспособности и повышения эффективности функционирования сложных многофункциональных программных систем на примере свободных автоматизированных библиотечно-информационных систем (далее – АБИС).

К 2023 году в мире накоплен ценный опыт создания и эксплуатации интегрированных АБИС различного масштаба и назначения, однако вопросы совершенствования их проектных решений остаются актуальными. В первую очередь это касается необходимости оптимизации структуры исходного программного кода с целью повышения его читаемости и поддерживаемости, снижения времени выполнения отдельных функциональных модулей, уменьшения объёма занимаемой оперативной памяти.

В рамках исследования был проведён сравнительный анализ исходных кодов нескольких действующих открытых АБИС, реализованных на различных языках программирования. Были изучены основные подходы к проектированию структуры кода, выявлены наиболее частотно используемые алгоритмы и паттерны. Для оценки степени оптимизированности исходного кода был разработан комплекс показателей, включающий оценку структуры, читаемости, модульности и других характеристик. На этой основе проведено сравнение отдельных фрагментов кода до и после применения известных техник рефакторинга.

В результате проведённой работы удалось выявить наиболее распространённые ошибки и недочёты в структуризации исходных кодов АБИС, определить основные направления их оптимизации. Получены данные о возможном снижении затрат на тестирование и техническую поддержку посредством улучшения качества исходных кодов.

Аннотация:

Статья посвящена обоснованию решений в проекте тренажёра на базе языка учебного программирования, предназначенного для начального ознакомления с базовыми понятиями взаимодействия процессов и управления вычислениями. На этапе перехода к многопроцессорным архитектурам возрастает актуальность развития особой языково-информационной поддержки введения в программирование. Сколь ни сложен мир параллелизма, системе подготовки программистов предстоит его освоить и создать методику полноценного ознакомления с его не очевидными явлениями. Это достаточная причина для разработки языка учебного программирования, ориентированного на начальное обучение школьников младших и средних классов, а также студентов младших курсов и непрофессионалов, оперированию взаимодействующими процессами и программированию параллельных вычислений. В основу языка положен многолетний опыт управления взаимодействием игрушечных роботов, перемещающихся на клетчатой доске.

Материал статьи представляет интерес для программистов, студентов и аспирантов, специализирующихся в области системного и теоретического программирования, и для всех тех, кто интересуется проблемами современной информатики, программирования и информационных технологий, особенно проблемами параллельных вычислений, суперкомпьютерами и вообще применением многопроцессорных комплексов и компьютерных сетей.

Аннотация:

Построение расписания – это распределение дискретного множества событий в заданном временном интервале, с соблюдением заданных ограничений. Целью работы является описание математической модели автоматизации процесса составления расписания в образовательном учреждении. Рассмотрены также подходы к составлению оптимального расписания. В исследуемых задачах используется большое количество первоначальной исходной информации, различающейся по своему составу, и содержится большое количество требований, которые должны быть обязательно учтены. Поэтому составление расписания относится к классу NP-полных задач целочисленного программирования, который подразумевает, что с ростом числа значений заданных переменных сложность решения будет расти экспоненциально. Отметим, что качество сформированного расписания занятий напрямую влияет на эффективность учебного процесса вуза.

Описан процесс формирования расписания занятий: на первом этапе нужно сформировать начальное расписание на основе имеющихся студенческого контингента и преподавателей, учебных аудиторий, а также ряда дополнительных ограничений; на втором этапе происходит оптимизация первоначального расписания; на третьем этапе допускается корректировка полученного расписания сотрудниками вуза.

Аннотация:

Рассмотрено возможное использование LMS Moodle при разработке курса «Использование компьютерного моделирования в образовании». Курс основан на внедрении в учебный процесс междисциплинарной интеграции высшей математики, компьютерного моделирования, программирования и предполагает использование систем компьютерной математики и программных сред. Представлены примеры конкретных интегрированных заданий.

При проектировании учебного курса «Использование компьютерного моделирования в образовании» в LMS Moodle использован следующий набор элементов: «лекция», «задание», «тест», «форум», «ресурс», «wiki», «чат», «глоссарий».

Использование методики составления интегрированных заданий на базе LMS Moodle показало, что: интегрированные задания с использованием информационных технологий способствуют повышению уровня усвоения материала сложных разделов высшей математики; содержание курса высшей математики является фундаментальной основой материала, изучаемого в предлагаемом курсе, и способствует глубокому пониманию математических дисциплин; интегрированные проектные задания формируют практические умения и навыки компьютерного моделирования с использованием программирования в различных программных средах.

Аннотация: Рассмотрена распределенная сеть, топология которой описана неориентированным графом. Сеть может сама изменять свою топологию, используя специальные «команды», подаваемые ее узлами. В работе предложена предельно локальная атомарная трансформация acb изменения конца c ребра ac, «движущегося» вдоль ребра cb от вершины c к вершине b. В результате этой операции ребро ac удаляется, а ребро ab добавляется. Такая трансформация выполняется по «команде» от общей вершины c двух смежных ребер ac и cb. Показано, что из любого дерева можно получить любое другое дерево с тем же множеством вершин, использовав только атомарные трансформации. Если степени вершин дерева ограничены числом d (d3), то трансформация не нарушает этого ограничения. В качестве примера цели такой трансформации рассмотрены задачи максимизации и минимизации индекса Винера дерева с ограниченной степенью вершин без изменения множества его вершин. Индекс Винера – это сумма попарных расстояний между вершинами графа. Максимальный индекс Винера имеет линейное дерево (дерево с двумя листовыми вершинами). Для корневого дерева с минимальным индексом Винера определены его вид и способ вычисления числа вершин в ветвях соседей корня. Предложены два распределенных алгоритма: трансформации дерева в линейное дерево и трансформации линейного дерева в дерево с минимальным индексом Винера. Доказано, что оба алгоритма имеют сложность не выше 2n–2, где n – число вершин дерева. Также рассмотрена трансформация произвольных неориентированных графов, в которых могут быть циклы, кратные ребра и петли, без ограничения на степени вершин. Показано, что любой связный граф с n вершинами может быть преобразован в любой другой связный граф с k вершинами и тем же числом ребер за время не более 2(n+k)–2.