Автор: Мишурин Александр Олегович

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №9 (20) сентябрь 2010 г.

Статья просмотрена: 42 раза

Библиографическое описание:

Мишурин А. О. Решение прикладных задач с помощью программно-аналитического комплекса по исследованию противоборства субъектов «Сфера» // Молодой ученый. — 2010. — №9. — С. 68-71.


Введение

Развитие мирового сообщества наглядно демонстрирует, что в последнее время критически важным государственным ресурсом, оказывающим все большее влияние на национальную безопасность, становится информация, циркулирующая в автоматизированных системах управления и связи. Ускоренное развитие информационных технологий открыло дополнительные возможности для преднамеренного деструктивного воздействия на них противостоящей стороны.

Во многих прикладных задачах необходимо знать ресурс, обеспечивающий отражение атаки противоборствующей стороны с заданной надежностью, примерами таких задач могут служить: оценка требуемой оснащенности правоохранительных органов для поддержания заданного уровня преступности; оценка численности защитников и их квалификации для поддержания уровня потерь организации от внешних и внутренних атак на ее ресурсы на приемлемом уровне; определение параметров устойчивости в обществе, состоящее из социальных групп с противоположными интересами. С целью решения этих и многих других задач разработан программно-аналитический комплекс по исследованию противоборства субъектов «Сфера» [1].

В связи с не возможностью использования статистических методов из-за отсутствия достаточных и достоверных материалов в области противоборства субъектов в основу программного комплекса положены теоретические методы исследования процессов противоборства субъектов в рамках направлений: теории игр, моделей противоборства субъектов с разными интересами (модели В.Вольтерра и их модификации), моделей сражения Ланкастера [2,3,4].

Программный комплекс является инструментом поддержки принятия решений аналитиков, занимающихся моделированием и исследованием процессов противоборства субъектов. С помощью данного инструмента можно производить анализ множества моделей противоборства субъектов, описанных по определенным правилам, удовлетворяющим архитектуре и логике работы программного комплекса, так же составлять прогноз состояния модели во времени.

Реализуемые функции

Программный комплекс обеспечивает выполнение следующих функций:

-          первичный ввод параметров математической модели противоборства субъектов;

-          динамическое изменение параметров математической модели противоборства субъектов;

-          решение систем дифференциальных уравнений, описывающих модели противоборства субъектов, численными методами (Рунге-Кутта, Рунге-Кутта-Адамса, Рунге-Кутта для уравнений Колмогорова) [5];

-          построение фазовых портретов математических моделей противоборства субъектов с возможностью изменения скорости процесса расчета;

-          построение серий фазовых портретов с изменяемым параметром;

-          анализ устойчивости систем дифференциальных уравнений;

Лабиринт

-          построение графиков численностей противоборствующих субъектов;

-          анализ результатов моделирования процессов противоборства субъектов;

-          экспорт и импорт результатов исследуемых процессов;

-          динамическое подключение модулей, содержащих описание исследуемых процессов противоборства субъектов;

-          разработка динамически подключаемых библиотек, содержащих описание исследуемых процессов противоборства субъектов.

Архитектура программного комплекса

Программный комплекс имеет модульную структуру. Логика работы программного комплекса состоит в динамическом подключении библиотеки, содержащей описание математической модели противоборства субъектов.

Модуль построения графиков отвечает за визуальное представление полученных результатов моделирования в виде настраиваемых графиков.

Аналитический модуль позволяет определить точки экстремума и области резких спадов/подъемов графиков исходя из заданных коэффициентов спада/подъема, а также отметить эти точки на графиках.

Модуль разработки библиотек, содержащих описание математических моделей противоборства субъектов, позволяет вводить все расчетные формулы математических моделей и создавать скомпилированный вариант библиотеки.

Главный модуль обеспечивает взаимодействие и совместную работу всех подключенных модулей, а так же предоставляет графический пользовательский интерфейс программного комплекса. Схематически архитектура программного комплекса представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Архитектура программного комплекса «Сфера»

Лабиринт

Динамически подключаемые библиотеки математических моделей должны иметь определенную структуру, это необходимо для обеспечения правильного функционирования программного комплекса при работе с моделями, созданными сторонними разработчиками.

Описание программного комплекса

При первом запуске программного комплекса будет отображен экран с главным меню (см. рисунок 2), при последующих запусках будет отображено состояние последнего запуска.

Рисунок 2 – Главное меню программного комплекса

Меню «Файл» содержит следующие пункты: «Открыть модель» – выбор динамической библиотеки модели для подключения; «Открыть сеанс» – выбор файла сохраненного сеанса работы; «Сохранить сеанс» – сохранение текущего сеанса работ в файл; «Сохранить расчеты» – сохранение текущих расчетов в файл. Меню «Вид» позволяет скрывать и показывать окна приложения.

В функциональном окне «Графики», показанном на рисунке 3, выполняется управление построением фазовых портретов и графиков динамики численности противоборствующих субъектов.

Описание окна «Графики» (рисунок 3): 1) выбор численного метода решения; 2) задание начального момента времени моделирования и шага времени; 3) компоненты управления временем моделирования; 4) компоненты управления масштабом области построения графиков; 5) область построения графиков; 6) выбор плоскости построения графиков; 7) настройка проведения серии вычислений с изменяемым параметром; 8) функция отображения стационарных точек; 9) выбор типа графика.

Рисунок 3 – Окно «Графики»

Основным окном управления параметрами моделирования является окно «Модель», которое состоит из следующих вкладок (см. рисунок 4): «Параметры» - позволяет осуществлять управление параметрами модели; «Стационарные точки» - отображает координаты стационарных точек и характер их устойчивости; «Описание» - отображает общие сведения о модели; «Условия» - позволяет настраивать поведение параметров, задавая определенные кусочно-линейные функции на различных временных промежутках.

Рисунок 4 – Окно «Модель»

В окне «Графики» во вкладке «Динамика численности» отображаются результаты работы аналитического модуля по определению точек экстремума (см. рисунок 5) и областей резких спадов/подъемов графиков, которые выделяются специальными маркерами или линией.

Лабиринт

Модуль разработки библиотек позволяет создавать различные математические модели противоборства субъектов без участия программиста. После разработки математической модели противоборства субъектов и определения всех расчетных формул необходимо последовательно добавить все параметры модели, затем уравнения системы дифференциальных уравнений и стационарные точки, затем произвести компиляцию данной модели в динамически подключаемую библиотеку.

Рисунок 5 – Вкладка «Динамика численности»  «Графики» (точки экстремума)

Заключение

Разработанный программный комплекс позволит: проводить моделирование процессов противоборства субъектов для различных прикладных задач и строить прогнозы состояния этого противоборства на интересующий интервал времени; отслеживать в динамике состояние противоборства субъектов, что позволит в пиковые интервалы времени службе безопасности быть в режиме повышенной готовности; обучать необходимое количество работников службы безопасности и не содержать «лишних»; проводить исследования по влиянию параметров модели на уровень противоборства субъектов в динамике с целью принятия решений по изменению стратегии защиты объекта; корректировать описание модели противоборства субъектов в соответствии с изменившимися условиями функционирования объекта защиты.

 

Библиографический список:

1.      Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 29 июля 2010 года № 2010614978.

2.      Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование /В. Вольтерра. - М.: ИКИ, 2004. – 288с.

3.      Котенко И.В., Уланов А.В. Компьютерные войны в Интернете: моделирование противоборства программных агентов // Защита информации. Инсайд, № 4, 2007. С.38-45.

4.      Гуц А.К., Коробицын В.В. Компьютерное моделирование этногенетических процессов. // Ученый совет мат. фак. ОмГУ. - Деп. в ВИНИТИ 24.09.97, N2903 ­ B97. ­ 23 c

5.      Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках паскаль, Фортран и Бейсик. ­ Томск: МП «Раско», 1991. – 285с.

Основные термины (генерируются автоматически): противоборства субъектов, моделей противоборства субъектов, процессов противоборства субъектов, модели противоборства субъектов, исследованию противоборства субъектов, программного комплекса, математических моделей противоборства, фазовых портретов, области противоборства субъектов, состояние противоборства субъектов, уровень противоборства субъектов, построения графиков, Модуль разработки библиотек, математические модели противоборства, математической модели противоборства, описание модели противоборства, множества моделей противоборства, исследованием процессов противоборства, прикладных задач, Программный комплекс.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос