Том 7 №1


Электронное сетевое издание

«Российский технологический журнал» «Russian technological journal»


ТОМ 7 №1

Скачать одним файлом 97


ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Сигов А.С.,
Андрианова Е.Г.,
Жуков Д.О.,
Зыков С.В.,
Тарасов И.Е.

Квантовая информатика: обзор основных достижений 54

Аннотация
Обоснована актуальность проведения и выделены перспективные направления научных исследований в области квантовой информатики. По иностранным и российским публикациям и материалам сделан обзор основных научных результатов, характеризующих современное состояние исследований в квантовой информатике. Отмечено, что наиболее интенсивно знания и средства инвестируются в разработку архитектуры квантового компьютера и его элементов. Несмотря на то, что сегодня нет информации о создании физической реализации квантового компьютера, сравнимого по функциональным возможностям с классическим цифровым вычислителем, разработка квантовых алгоритмов является одним из актуальных направлений исследований. Преимущество квантовых алгоритмов заключается в снижении времени решения задачи за счет распараллеливания операций путем генерирования запутанных квантовых состояний и их последующего использования. Указанное преимущество (квантовое ускорение) является наиболее выигрышным при решении задачи моделирования динамики сложных систем и переборных математических задач (общий случай перебора – схема Гровера и ее варианты; задачи поиска скрытых периодов – схема Шора использования быстрого квантового преобразования Фурье и ее аналоги). Отмечена востребованность разработок в области кибербезопасности (поиск уязвимостей в умных пространствах, безопасное хранение и использование больших данных, квантовая криптография). Представлено более десятка статей, посвященных квантовым алгоритмам поиска ключей, распределению ключей на оптическом волокне различной длины, анализу квантовых ресурсов, необходимых для проведения кибератаки. В области искусственного квантового интеллекта внимание уделяется, в первую очередь, «поискам» модели квантовой нейронной сети, оптимальной с точки зрения использования всех преимуществ, представляемых квантовыми вычислениями и нейронными сетями, а также алгоритмам машинного обучения. Приведены примеры использования квантовых вычислений в когнитивных и социальных науках для исследования механизма принятия решений при неполных данных. Сделан вывод о перспективности применения квантовой информатики при моделировании сложных естественных и искусственных явлений и процессов.

Ключевые слова: квантовая информатика, квантовый компьютер, квантовые алгоритмы, моделирование сложных явлений и процессов, нейронные сети, машинное обучение, криптография, когнитивные технологии.

5

Григорьев В.К.,
Илюшечкин А.С.,
Овчинников М.А.

Оценка качества пользовательского интерфейса на основе ментального времени выполнения пользовательских задач предметной области

Аннотация
Общее развитие информационных систем и их постоянно возрастающее влияние на все сферы развития общества определяет большую значимость пользовательских интерфейсов. Качество и адекватность интерфейса задачам предметной области становится определяющим параметром выбора программного продукта для компьютерной поддержки работы конкретной организации. Исследованием пользовательских интерфейсов занимаются с 70-х годов прошлого века. Некоторые методы исследования качества интерфейса, в частности, метод GOMS используется до настоящего времени. Однако применение технологии опережающего обучения массовых профессиональных пользователей информационных систем позволяет эффективно оценить интерфейс в проце ссе обучения, не применяя метод GOMS. В настоящей статье рассматривается методика количественной оценки качества пользовательского интерфейса в виде таких характеристик, как ошибки и ментальное время выполнения задач предметной области. Анализируется структура времени выполнения задач предметной области. Выделяется ментальное время как характеристика, наибольшим образом определяющая удобство работы с пользовательским интерфейсом. Ментальное время строится на основе полного времени шага, времени вычислений на этом шаге и механического времени, необходимого для совершения человеком действия, вызывающего выполнение этого шага. Показывается, что использование технологии опережающего обучения массового профессионального пользователя позволяет существенным образом упростить выделение ментального времени путем исключения времени выполнения задачи вычислительной машиной. В структуре времени существенное значение имеет механическое время, необходимое для совершения человеком действия, вызывающего выполнение шага. В методе GOMS для оценки механического времени используются некоторые стандартные численные характеристики, однако в работе выдвигается гипотеза и экспериментально показывается, что в качестве механического времени можно использовать статистически значимое минимальное время выполнения действий. Данная гипотеза подтверждена экспериментально. Разработанная методика оценки качества интерфейса может быть использована при переобучении пользователей в процессе перехода организаций на отечественное программное обеспечение.

Ключевые слова: опережающее обучение, пользовательский интерфейс, массовый профессиональный пользователь, качество интерфейса, качество обучения, метод GOMS.

38

Nazarenko M.A.,
Gorobets A.I.,
Miskov D.V.,
Muravyev V.V.,
Novikov A.S.

Antivirus software and industrial cyber security system certification in Russia 34

Аннотация
The article is dedicated to issues in certification of antivirus software and industrial cyber security systems. It was shown that certification time in Russia is much longer than in the USA, European Union and Germany. The life time and the development time of products of this field were analyzed in the article. Each variable was specified for new products and for new versions of existing products. Some statistical methods were used in the article: Cronbach’s alfa, t-statistics, and median value similarity that are typical for the articles in quality management. As a result, it was found that certification time in Russia for industrial cyber security systems is significantly longer than in other analyzed countries, up to three-fold. Product development and life time are also longer. However, the most important result is that certification in Russia adds from 32.1 to 40 percent of time to the development of a new version or a new product, correspondingly, whereas in other investigated countries these numbers are about 17 percent. Reduction of certification time will increase new product development efficiency in the field of cyber security, which will improve positions of Russian products at the international mark et.

Ключевые слова: cyber security, industrial cyber security system, antivirus software, certification, Russia.

48

СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Костин М.С.,
Воруничев Д.С.,
Корж Д.А.

Контрреинжиниринг радиоэлектронных средств 30

Аннотация
Изложены результаты научно-практических исследований в области спецпроектного реинжиниринга и контрреинжиниринга изделий радиоэлектронных средств. Представлены методы и средства спецпроектного реинжиниринга функциональных модулей многослойных печатных плат и корпусных микросхем. Приведены базисные конструкторско-технологические решения реинжиниринга многослойных печатных плат радиоэлектронных изделий, основанные на физических принципах разрушающего и неразрушающего декомпозиционного исследования: механообработка и химическое травление, стереолазерное структурирование, тепловизионная электротермия, рентгенографический анализ. Сформулированы положения и методология схемотехнического анализа принципиальной архитектуры электрических цепей и сигнальных процессов радиоэлектронных изделий по конфигурации печатного узла, его электронной компонентной базе и их связным топологиям. Рассмотрены методы и средства реинжиниринга радиотехнических цепей и сигналов, позволяющие воспроизвести перечень электронной компонентной базы и принципиальную схемотехнику, а также исследовать основные системотехнические характеристики радиоэлектронного устройства в четырех основных режимах: функциональном, внутрисхемном, периферийном и идентификационной визуализации. Обсуждаются методы и средства аутентичной воспроизводимости радиоэлектронных изделий по ряду конструктивных и радиотехнических идентификаторов. Предложены и сформулированы конструкторско-технологические решения по обеспечению противодействия реинжинирингу изделий радиоэлектронных средств.

Ключевые слова: cпецпроектный реинжиниринг, контрреинжиниринг, техническое противодействие, радиоэлектронное изделие, прототипная декомпозиция, сигнальные процессы.

57

Харалгин С.В.,
Куликов Г.В.,
Котельников А.Б.,
Снастин М.В.,
Добычина Е.М.

Прототипирование СВЧ-устройств с заданными электродинамическими характеристиками по технологии аддитивной 3D-печати 26

Аннотация
Целью настоящего исследования является оценка и изучение возможностей технологии 3D-печати, применяемой для производства СВЧ-приборов, и сравнение характеристик полученных устройств с характеристиками электродинамической модели. Печатание металлических деталей является чрезмерно дорогостоящим процессом в мелкосерийном производстве, причем и с точки зрения стоимости оборудования, и применительно к используемым материалам. Детали микроволновых устройств изготовлены нами из пластика. Относительно дешевые полимеры, используемые в 3D-печати, являются диэлектриками, и чтобы ограничить распространение электромагнитной волны во всех направлениях, потребовалось создание проводящего слоя на поверхности печатных моделей. В статье определены параметры печати FFF, которые в наибольшей степени влияют на распространение электромагнитной волны, описан процесс и проблемы, возникающие при печати и гальванизации деталей, обсуждаются этапы моделирования устройств и измерения их параметров. Для реализации проводящего слоя на поверхности моделей использовали метод гальванизации. В статье исследованы адгезионные свойства полученных металлических покрытий, приведены результаты электромагнитного моделирования, определены параметры, которые в наибольшей степени влияют на качество реализованных устройств. Исследованы характеристики микроволновых приборов, выполненных по технологии 3D-печати. Проведена оценка возможностей изготовления антенн и коаксиально-волноводных переходов с использованием этой технологии. Проведены лабораторные измерения характеристик изготовленных приборов. Результаты моделирования рассмотренных устройств хорошо согласуются с экспериментальными характеристиками изготовленных моделей с использованием технологии 3D-печати. Проведен полный цикл производства микроволновых устройств: проектирование, моделирование, производство образцов и валидация характеристик. Перспективы дальнейшего развития описанной технологии включают в себя изменение типов пластмасс, используемых в качестве субстрата, применение отделочных декоративных и функциональных покрытий, улучшение адгезионных свойств нанесенного слоя меди с подложкой.

Ключевые слова: технология 3D-печати, рупорная антенна, коаксиально-волноводный переход, аддитивные технологии, гальванизация.

80

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Чехова Р.В.,
Пышный В.М.,
Пьянкова Л.А.,
Елохин В.А.

Разделение дифракционных спектров методом главных компонент на примере лекарственного средства Арифон 20

Аннотация
В статье рассматриваются результаты экспериментальных исследований по статистической обработке дифракционных спектров твердых лекарственных средств (ЛС) с целью их разделения и возможностью идентификации. Для исследования были использованы дифрактограммы оригинального и фальсифицированного ЛС Арифон, полученные на настольном дифрактометре Дифрей-401 производства АО «Научные приборы» (Санкт-Петербург, Россия). Исследования проводились в распространяемой по свободной лицензии среде Scilab. Отснятые дифракционные спектры обработаны с помощью процедуры сглаживания, которая позволила устранить влияние случайной составляющей в исходных данных. Анализ результатов сглаживания методом скользящего среднего показал, что алгоритм сглаживания с окном 41 точка наиболее предпочтителен. Приведены результаты статистической обработки дифрактограмм исследуемых ЛС методом главных компонент (МГК) в графической и числовой форме, которые показали хорошую сходимость и работоспособность данного метода при разделении дифракционных спектров. Проведенные исследования дают возможность создания методики, позволяющей идентифицировать твердые лекарственные препараты методом рентгеновской дифракции.

Ключевые слова: дифракционный спектр, лекарственное средство, метод главных компонент, собственное число, собственный вектор.

102

Система Orphus