Лаборатория информационных технологий и процессов управления (г. Таганрог)

Основные выполняемые проекты

• «Методы и средства оптимизации информационных обменов в высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных системах» № госрегистрации 01201354238.
• «Исследование и разработка новых архитектур высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных систем на основе ПЛИС для многоканальной обработки цифровых сигналов в реальном масштабе времени».
• «Разработка методологических основ самоорганизующегося управления группами мобильных роботов» по программе фундаментальных исследований Президиума РАН № I.31 П «Фундаментальные основы технологий двойного назначения в интересах национальной безопасности. Фундаментальные исследования процессов горения и взрыва. Актуальные проблемы робототехники» (№ гр АААА – А15-115102010121-1, 0256-2015-0079).
• «Разработка и исследование методов эффективной реализации задач линейной алгебры на реконфигурируемых вычислительных системах» по программе I.5П «Проблемы создания высокопроизводительных, распределенных и облачных систем и технологий. Интеллектуальные информационные технологии и системы» (№ гр. AAAA-A16-116080310054-90256-2015-0080).
• «Исследование и разработка новых архитектур высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных систем на основе ПЛИС для многоканальной обработки цифровых сигналов в реальном масштабе времени» Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № I.31 П «Фундаментальные основы технологий двойного назначения в интересах национальной безопасности. Фундаментальные исследования процессов горения и взрыва. Актуальные проблемы робототехники» (№ гр АААА-А15-115102010116-7, 0256-2015-0082).
• Хоз.договорная работа, договор № 30-ЕП от 13.05.2016 г. ЮФУ «Выбор и обоснование математических технологий и алгоритмов обработки данных для разработки аналитического ПО».
• «Cоциальное поведение в группах технических агентов» Программа фундаментальных исследований Президиума РАН I.30 «Теория и технологии многоуровневого децентрализованного группового управления в условиях конфликта и кооперации»(№ АААА-А18-118011290099-9).
• РФФИ, 18-05-80092 Разработка научных основ создания средств систем мониторинга и прогнозирования опасных процессов и обеспечения безопасности населения и береговой инфраструктуры на базе технологий цифровой экономики.

Основные публикации, РИД

В период 2015-2019 г сотрудниками лаборатории опубликовано  более 40 публикаций рекомендованных ВАК РФ и индексирующихся в БД РИНЦ, Scopus, WoS.
1. Melnik, E.V., Klimenko, A.B. A novel approach to the reconfigurable distributed information and control systems load-balancing improvement. (2019) 11th IEEE International Conference on Application of Information and Communication Technologies, AICT 2017 - Proceedings, статья № 8687069.
2. Kalyaev, I., Melnik, E., Korovin, I., Klimenko, A., Schaefer, G. A fog computing-based method to information and control system reliability enhancement. (2019) 2018 Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics and Vision and 2nd International Conference on Imaging, Vision and Pattern Recognition, ICIEV-IVPR 2018, статья №8641036, pp. 582-587.
3. Melnik, E., Klimenko, A. A model of multiagent information and control system distributed data storage (2019) Advances in Intelligent Systems and Computing, 874, pp. 89-98.
4. Kalyaev, I., Melnik, E., Klimenko, A. A Technique of Adaptation of the Workload Distribution Problem Model for the Fog-Computing Environment. (2019) Advances in Intelligent Systems and Computing, 986, pp. 87-96.
5. Melnik, E., Klimenko, A., Klimenko, V. A recovery technique for the fog-computing-based information and control systems (2019) Advances in Intelligent Systems and Computing, 860, pp. 216-227.
6. Orda-Zhigulina, M.V., Melnik, E.V., Ivanov, D.Y., Rodina, A.A., Orda-Zhigulina, D.V. Combined Method of Monitoring and Predicting of Hazardous Phenomena (2019) Advances in Intelligent Systems and Computing, 984, pp. 55-61.
7. Gaiduk, A., Kapustyan, S., Dyachenko, A., Prakapovich, R., Podmazov, I. Intellectual multi agent control of tripod. (2019) Advances in Intelligent Systems and Computing, 751, pp. 371-381.
8. Melnik, E.V., Klimenko, A.B., Ivanov, D.Y. Fog-computing concept usage as means to enhance information and control system reliability. (2018) Journal of Physics: Conference Series, 1015 (3), статья № 032175.
9. Melnik, E.V., Klimenko, A.B., Ivanov, D.Y. Distributed Information and Control system reliability enhancement by fog-computing concept application. (2018) IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 327 (2), статья № 022070, .
10. Kalyaev, I., Kapustyan, S., Ivanov, D., Korovin, I., Usachev, L., Schaefer, G. A novel method for distribution of goals among UAVs for oil field monitoring (2018) 2017 6th International Conference on Informatics, Electronics and Vision and 2017 7th International Symposium in Computational Medical and Health Technology, ICIEV-ISCMHT 2017, 2018-January, статья № 8338554, pp. 1-4.
11. Melnik, E.V., Klimenko, A.B., Korobkin, V.V. The method providing fault-tolerance for information and control systems of the industrial mechatronic objects. (2017) IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 177 (1), статья № 012004, .
12. Melnik, E., Korovin, I., Klimenko, A. Improving dependability of reconfigurable robotic control system (2017) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 10459 LNAI, pp. 144-152.
13. Мельник Э.В., Клименко А.Б., Иванов Д.Я., Модель задачи распределения вычислительной нагрузки для информационно-управляющих систем на базе концепции туманных вычислений. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 2. С. 174-187.
14. Орда-Жигулина М.В., Мельник Э.В., Иванов Д.Я., Родина А.А., Орда-Жигулина Д.В. Комбинированный подход к построению средств мониторинга и прогнозирования опасных природных явлений. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 9. С. 107-116.
15. Мельник Э.В., Клименко А.Б. Методика восстановления вычислительного процесса информационно-управляющих систем на основе концепции "туманных вычислений" после сбоев. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 9. С. 551-563.
16. Melnik E., Klimenko A. Agent-Based Approach To Distributed Information And Control System Reconfiguration. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2018. Т. 661. С. 196-205.
17. Melnik E., Klimenko A., Korobkin V. Reconfigurable Distributed Information And Control System Multiagent Management Approach. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2018. Т. 680. С. 84-95.
18. Мельник Э.В., Клименко А.Б., Родина А.А. Децентрализованное формирование распределенных реестров размеченного интернет-контента. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 2. С. 282-293.
19. Мельник Э.В., Клименко А.Б., Клименко В.В. Метод размещения задач информационноуправляющих систем в средах туманных и краевых вычислений. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 2. С. 320-330.
20. Gaiduk A., Kapustyan S., Dyachenko A., Prakapovich R., Podmazov I. Intellectual Multi Agent Control Of Tripod. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019. Т. 751. С. 371-381.
21. Kalyaev I., Kapustyan S., Ivanov D., Korovin I., Usachev L., Schaefer G. A Novel Method For Distribution Of Goals Among Uavs For Oil Field Monitoring. В сборнике: 2017 6th International Conference on Informatics, Electronics and Vision and 2017 7th International Symposium in Computational Medical and Health Technology, ICIEV-ISCMHT 2017 6. 2018. С. 1-4.
22. Гайдук А.Р., Капустян С.Г., Плаксиенко Е.А., Колоколова К.В. Мультиагентное управление механизмом параллельной структуры на основе декомпозирующего подхода. Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2018. № 1 (70). С. 51-66.
23. Гайдук А.Р., Капустян С.Г., Шаповалов И.О. Алгоритм управления движением группы мобильных роботов в условиях неопределенности. Инженерный вестник Дона. 2018. № 3 (50). С. 89.
24. Гайдук А.Р., Каляев И.А., Капустян С.Г., Шаповалов И.О. Синтез системы управления движением группы мобильных роботов в условиях неопределенности. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. № 4 (79). С. 112-122.
25. Каляев И.А., Капустян С.Г. Метод мультиагентного управления "умным" интернет-производством. Робототехника и техническая кибернетика. 2018. № 1 (18). С. 34-48.
26. Орда-Жигулина Д.В., Орда-Жигулина М.В. Принципы неинвазивного анализа крови на базе метода ОА проточной цитометрии с использованием технологии туманных вычислений. В сборнике: Суперкомпьютерные технологии (СКТ-2018) Материалы 5-й Всероссийской научно-технической конференции: в 2-х томах. 2018. С. 108-111.
27. Орда-Жигулина М.В. Применение распределенных вычислительных систем для анализа параметров свч-оптических модуляторов. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 9. С. 97-106.
28. Орда-Жигулина Д.В., Орда-Жигулина М.В., Старченко И.Б., Кравчук Д.А. Экспериментальная установка для исследования оптоакустической проточной цитометрии. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018. Т. 6. № 3 (22). С. 19-29.   

Основные результаты (2015-2019 гг.).

По направлениям «Методы и средства оптимизации информационных обменов в высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных системах», «Интеллектуальные системы управления, управление знаниями и системами междисциплинарной природы, человек в контуре управления», 34 «Теория информации, научные основы информационно-вычислительных систем и сетей, информатизации общества. Квантовые методы обработки информации», 39. «Архитектура, системные решения, программное обеспечение, стандартизация и информационная безопасность информационно-вычислительных комплексов и сетей новых поколений. Системное программирование».
2015 г.

• Были разработаны методы на основе архитектурных особенностей реконфигурируемых вычислительных систем (РВС), которые позволили преодолеть недостатки наиболее распространенных кластерных супер ЭВМ в части организации информационных обменов. Предложены подходы бесконфликтного обращения к узлам распределенной памяти в РВС, основанные на едином подходе к программированию как самой структуры РВС, так и организации информационных обменов между узлами ее распределенной памяти. Предлагаемые методы и процедуры основаны на разработке прикладных программ для РВС с использованием новых возможностей языка высокого уровня COLAMO.
• Был разработан ряд новых архитектур РВС на основе ПЛИС ориентированных на многоканальную цифровую обработку сигналов в реальном масштабе времени. Предложены и проанализированы два типа архитектур РВС на основе ПЛИС ориентированных на многоканальную цифровую обработку сигналов в реальном масштабе времени: Архитектура РВС для многоканальной обработки сигналов на принципах открытой масштабируемой архитектуры развиваемой в НИИ МВС ЮФУ. Архитектура РВС для многоканальной обработки сигналов на основе архитектурных решений и в конструктиве соответствующих базовой спецификации VITA 46.0 с поддержкой спецификации VITA 65 OpenVPX.

2016 г.

• Был разработан метод синтеза структур реконфигурируемых вычислительных систем (РВС), обеспечивающий максимальную удельную производительность при ограниченном аппаратном ресурсе РВС. Разработаны программные средства (ПС), обеспечивающие возможность реконфигурации, в том числе в процессе решения задачи. Проведен анализ эффективности разработанных метода и средств синтеза структуры РВС.
• Была разработана система правил самоорганизации групп мобильных роботов (МР) при решении различных классов целевых задач с использованием моделей коллективного, роевого и стайного поведения. Правила самоорганизации для технических систем играют ту же роль, что и законы природы для естественных систем. Данные правила определяют модель группового поведения МР при решении группами различных целевых задач.
• Был разработан метод сокращения числа используемых каналов распределенной памяти РВС. Разработан метод сокращения используемых объемов распределенной памяти при решении задач линейной алгебры для плохо обусловленных матриц. Апробированы разработанные методы при реализации LU-разложения, метода Гаусса для систем линейных алгебраических уравнений и метода решения систем логических уравнений на РВС.

2017 г.

• Были разработаны новые методы организации информационных обменов в реконфигурируемых системах реального времени. Также разработаны программные средства организации информационных обменов в реконфигурируемых системах реального времени. Проведены исследование и анализ эффективности разработанных методов и программных средств.
• Были проведены экспериментальные исследования работоспособности и эффективности разработанных в ходе предыдущих этапов оригинальных методов и реализующих их алгоритмов обнаружения и сопровождения движущихся и статических целей с использованием графического представления данных. Также были показаны возможность масштабирования вычислительных ресурсов при применении данных методов и алгоритмов в реконфигурируемых системах, в том числе на базе ПЛИС. На основе анализа полученных результатов сформулированы рекомендации по их применению.
• Были разработаны имитационные программные модели самоорганизующегося группового управления мобильными роботами (МР) при решении различных классов целевых задач. Программные модели предназначены для проведения экспериментальных исследований работоспособности и эффективности разработанных на предыдущих этапах выполнения проекта моделей, методов и алгоритмов самоорганизующегося группового управления МР.
• Была усовершенствована структура распределенной ИУС. Синтезированы модели распределения вычислительных ресурсов как основа функционирования ИУС с использованием концепции «туманных» вычислений. Разработаны методы повышения надежности ИУС на основе концепции «туманных» вычислений, методы и алгоритмы диспетчирования ИУС.

2018 г.

• Были разработаны базовые стратегии поведения в группах (сообществах) агентов, основанные на принципах социального поведения людей, задействованных в выполнении общего группового задания. Были разработаны методы и алгоритмы децентрализованного диспетчирования ресурсов  СТС на базе стратегий социального поведения агентов: метод организации взаимодействия агентов ресурсов РС с помощью некоторого пассивного узла, подключаемого к информационному каналу и выполняющего роль «доски объявлений»; метод мультиагентного диспетчирования ресурсов для  РС различных классов при выполнении потока заданий, для каждого из которых Заказчиком установлен требуемый момент времени его выполнения, а также подробные алгоритмы функционирования агентов ресурсов; метод мультиагентного диспетчирования ресурсов в РС при отсутствии ограничений на время выполнения заданий.
• При разработке новых методов и средств систем мониторинга и прогнозирования опасных явлений были применены биологический мониторинг и технологии цифровой, что позволило улучшить характеристики уже существующих систем. Такой результат был достигнут за счет предложенного авторами «комбинированного» подхода к отбору при обработке исходных данных, разработки архитектуры системы в целом, а также подсистем сбора и хранения данных и следующих методов: метод обеспечения безопасности при взаимодействии открытых систем; метод снижения времени реакции системы на события, основанный на анализе сообщений в социальных сетях и масс-медиа, метод повышения надежности и живучести системы мониторинга ОЯ, который заключается в комплексном применении принципов работы систем криптовалют и принципов концепции туманных вычислений.

До 2015 г.

• Разработками являются ускоритель персонального компьютера "Мангуст" и реконфигурируемые ускорители персонального компьютера РУПК-50 "Фекда" и РУПК-25 "Мерак":

• Ускорители представляют собой функционально законченный блок, подключаемый с помощью платы сопряжения к персональному компьютеру, что позволяет за счет использования новейших информационных технологий решать задачу с максимально возможным распараллеливанием.
   

• Разработаны принципы создания системного программного обеспечения многопроцессорных реконфигурируемых вычислительных систем и средств разработки параллельных программ, включающих как графические методы описания различных вариантов распараллеливания и конвейеризации вычислений, так и языковые средства программирования вычислительных структур.
• Среда разработки схемотехнических решений для реконфигурируемых вычислительных систем на основе

параллельных логических интегральных схем (ПЛИС).