​Программные мультиверсионные комплексы широко используются в системах, где надежность и бесперебойная работа оборудования являются главными требованиями, а вероятность ошибок должна быть сведена к минимуму – в атомной, энергетической и космической отраслях.

Поэтому, создавая программное обеспечение для сложных приборов и систем, ученые должны предусмотреть множество алгоритмов поведения, чтобы максимально застраховать какой-то прибор или комплекс от возможных опасных ситуаций. Для этого им придется “научить” луноход справляться с каменистым грунтом и объезжать препятствия несколькими способами, а искусственный спутник — эффективно избегать горящих космических частиц.

Группа ученых Сибирского федерального университета и Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева нашла нестандартный выход, предложив оптимизировать состав мультиверсионных программных комплексов, используя алгоритм муравьиной колонии.

“В мультиверсионном ПО доступных версий может быть от трех и до бесконечности в каждом модуле — их изначально в разы больше, чем мы можем включить в прошивку. Если мы в луноход, например, поместим слишком много алгоритмов — пусть даже очень надежных — они будут “съедать” дикое количество  вычислительных мощностей, а нам это совсем не нужно. Необходимо выбрать оптимальные версии для каждого модуля, чтобы программный комплекс в целом был или супернадежный, или максимально дешевый, либо представлял собой что-то среднее при заданных ограничениях. А осуществить этот выбор нам помогут муравьи!”, — сообщил доцент кафедры информатики СФУ Михаил Сарамуд.

Исследователь уточнил, что нашел новое применение хорошо известному в среде it-специалистов алгоритму муравьиной колонии (Ant Colony Algorithms). Первую версию муравьиного алгоритма предложил ученый Марко Дориго в начале 90-х годов. Известно, что муравьи выбирают наиболее проходимые и короткие маршруты следования от источника пищи до муравейника. Как крохотные насекомые это делают? Дело в особых пахучих феромонах, которые они выделяют. Муравьи распознают “следовой” феромон даже в очень низкой концентрации и по его запаху могут определить не только вид предмета, но и его размеры и форму. Ориентируясь на помеченную феромоном дорогу, насекомые легко находят еду, обнаруженную соседями по муравейнику и, в свою очередь, обновляют феромоновый след. Как только пища заканчивается — давно не обновляемые “душистые” метки выветриваются и постепенно исчезают.

Для виртуальных “муравьев” совершенно неважно, чем будет заниматься программируемое оборудование в дальнейшем – вычислять или распознавать образы. Главное, на что “агенты” обращают внимание при прохождении своего пути – надежность, ресурсоемкость, стоимость и вероятность успешной реализации алгоритмов, которые войдут в “оптимальный набор”.

“В новой статье мы отдельно рассмотрели методику множественных стартов. У алгоритма муравьиной колонии есть существенный недостаток – если первые пущенные нами “муравьи” пройдут по неоптимальной траектории, но при этом удовлетворят заданным условиям по стоимости и надежности, то этот проход будет засчитан как адекватный — следующие агенты пойдут по этому же маршруту. Но есть более оптимальный путь! Зачем вам идти, скажем, в магазин через все пустыри района, если можно пройти напрямую по освещенной дороге? Что мы предлагаем: есть ресурсы на 500 проходов, например. Запускаем первых 50 “муравьев, а всех последующих отправляем только по лучшему пути, который найдет кто-то из первой партии “разведчиков”. Вот так мы оптимизировали алгоритм, сделав его менее случайным и более подходящим для построения оптимального состава мультиверсионного комплекса”, — резюмировал Сарамуд.

Елена Краснова

Основные результаты исследования опубликованы в издании Lecture Notes in Computer Science.

Похожие новости

  • 03/10/2019

    Ученые СФУ и Университета Гранады создали ПО, которые открывает архитекторам новые возможности

     Соединить надёжность железобетона, дерева и металла с изяществом природных форм — листьев, раковин моллюсков и морских скатов, — предложила группа инженеров и архитекторов российско-испанской коллаборации из Сибирского федерального университета и Университета Гранады.
    217
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    1277
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    1562
  • 07/05/2019

    Платформу для защиты авторского права IPUniversity протестируют в ведущих вузах России

    ​Стартовал очередной этап реализации проекта по созданию и запуску цифровой платформы обмена знаниями и управления авторскими правами — к тестированию IPUniversity приступили в вузах, входящих в Ассоциацию ведущих университетов России.
    389
  • 20/08/2018

    Красноярские ученые предложили использовать технологию блокчейн для создания честной очереди в детский сад

    ​Существующие технологии, применяемые при формировании очереди в детсады и мониторинге, не обеспечивают полной защищенности от изменения и искажения информации об очередности, времени записи в очередь и прочее.
    603
  • 17/06/2019

    Найден способ быстрее тушить лесные пожары

    ​Углеродные наночастицы, добавленные в воду, заставляют ее испаряться в разы быстрее. Ученые предлагают использовать такую наножидкость для тушения лесных пожаров. Стоимость противопожарных работ при этом возрастет, но всё окупится, уверены авторы исследования.
    452
  • 01/06/2016

    Ученые СВФУ разрабатывают научный проект по освоению лесов Якутии

    ​Ученые Инженерно-технического института СВФУ оказывают поддержку деревообрабатывающему комплексу Якутии. Совместный проект со специалистами Уральского государственного лесотехнического университета, выполненный на хоздоговорной основе, поможет якутской компании «Алмас» усилить работу в сфере деревообработки.
    1588
  • 01/11/2018

    Александр Усс: промышленные гиганты должны помогать развивать малые предприятия

    25 октября президент Союза "Центрально-Сибирская ТПП" Рафаэль Шагеев принял участие в заседании Совета по развитию малого и среднего предпринимательства при Губернаторе Красноярского края. В ходе заседания исполняющий обязанности заместителя председателя Правительства Красноярского края - министр экономического развития и инвестиционной политики края Сергей Верещагин, директор Департамента проектной деятельности ФГАОУ ВО "Сибирский Федеральный университет" Павел Вчерашний и генеральный директор АО "Агентство развития бизнеса и микрокредитная организация" Александр Граматунов представили доклад о развитии малого, в том числе инновационного предпринимательства в Красноярском крае.
    718
  • 14/12/2018

    Красноярские ученые оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки

    ​Экологи из Сибирского федерального университета (СФУ) оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки и изучения климата прошлого. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда (1, 1).
    1373
  • 14/07/2017

    Ученые СФУ будут отслеживать изменения климата по кольцам тибетских деревьев

    ​Международная группа исследователей с участием российских ученых из Сибирского федерального университета (СФУ) разработала эффективный метод оценки влияния климатических изменений на развитие растений, основанный на математическом моделировании, сообщила пресс-служба СФУ.
    1248