Подробнее

Ученые СКГМИ разработали вычислительный модуль, замещающий импортные аналоги

Ученые СКГМИ разработали вычислительный модуль, замещающий импортные аналоги

Ученые СКГМИ разработали улучшенные версии стандартных алгоритмов и предложили метод модульного перебора, который сокращает количество вычислений полного перебора. Новый подход позволяют решать задачи быстрее и эффективнее.

Существуют задачи, требующие принятия быстрых решений, например: интеллектуальное управление наземными, воздушными, водными беспилотными транспортными средствами,  формирование портфеля заказов на предприятиях,  контроль трафика и оперативное снижение вероятности дорожных происшествий в системе «Умный город» и многое другое. В таких ситуациях используется медленный алгоритм полного перебора, который дает оптимальное решение, но занимает много времени. Для ускорения процессов можно использовать либо более мощные компьютеры, либо разбить задачу на несколько частей и решать их параллельно. Все это приводит к росту стоимости принятия решения.

Основная идея предлагаемого подхода заключается в модульной организации полного перебора: переменные делятся на модули и в каждом из них генерируются и запоминаются все сочетания значений переменных этого модуля. В дальнейшем полные планы формируются сочетанием их компонент, присущих различным модулям, что позволяет сократить время счета благодаря исключению повторяющихся вычислений, но повышает требования к объему используемой оперативной памяти. 

Аспирант кафедры автоматизированной обработки информации Алексей Берко: 

«Мы используем более эффективный подход, улучшая и ускоряя сами алгоритмы. У нас на кафедре были разработаны усовершенствованные версии стандартных алгоритмов, которые до нас не обновлялись и использовались с середины прошлого века. Это композитные версии алгоритмов. А также был предложен метод модульного перебора, который сокращает количество стандартных вычислений полного перебора».

Тема улучшения алгоритмов – очень интересная и перспективная, и студенты университета активно участвуют в этой работе. Была создана "Школа молодых инноваторов", целями которой являются: углубленное изучение вычислительных алгоритмов и программных реализаций, освоение новых модификаций классических алгоритмов, включая методы "meet in the middle" и "model predictive control", поиск новых областей эффективного применения инновационных алгоритмов модульного перебора, а также создание новых программных пакетов, которые могут конкурировать с зарубежными.

В рамках поставленных перед школой целей был создан универсальный вычислительный модуль, который позволяет решать широкий спектр задач. Модуль импортозамещает не только иностранные аналоги, но и российские, большинство из которых, согласно исследованиям, используют зарубежные интерфейсы API и вычислительные ресурсы. Портал СКГМИ полностью работает на собственных вычислительных возможностях и может использоваться в коммерческих целях. 

На базе разработанного программного обеспечения создано ядро – пакет программ решения задач дискретной оптимизации, обладающий дружественным интерфейсом и находящийся в свободном доступе на сайте университета. Любой желающий может воспользоваться возможностями модуля – проект реализуется на русском и английском языках. 

Программы пакета используются студентами при решении задач в рамках учебных курсов «Математическое программирование», «Методы оптимизации», «Моделирование систем», «Численные методы», «Теория принятия решений», а также в курсовом и дипломном проектировании. Таким образом, студенты, работающие в рамках проекта, получают опыт создания, тестирования и эксплуатации сложного программного обеспечения. 

Пользователи могут загрузить универсальный вычислительный калькулятор на свои устройства в виде мобильного приложения

В настоящий момент модуль содержит 8 разделов, однако любой желающий может предложить свою карточку:

  1. Универсальный калькулятор для расчета арифметических, тригонометрических, логарифмических выражений.
  2. Вычисление коэффициентов регрессионных функций по точкам методом МНК.
  3. Вычисление дифференциальных уравнений.
  4. Нахождение значения определенного интеграла.
  5. Вычисление экстремума функции.
  6. Вычисление корней уравнения приближенными методами.
  7. Оптимизация технологических процессов.