Iii региональная научно-практическая студенческая конференция

Список литературы

1. 
   Хаммер М., Чампи Дж. Реинжинринг корпорации: Манифест революции в бизнесе. Пер. с англ. – СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 1997. 332с.
   

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ

Существует множество определений онтологии, иногда противоречащих друг другу, но наиболее широко используемым является определение [1]: “Онтология – это явная спецификация концептуализации”. Здесь концептуализация означает абстрактное представление предметной области. Распространено также определение [2]: “Онтология – общее понимание некоторой области интереса”.

Онтология создается: 1) для совместного использования людьми или программными агентами общего понимания структуры информации, 2) для возможности повторного использования знаний, 3) отделения знаний в предметной области от оперативных знаний.

В онтологическом инжиниринге сложились следующие общепризнанные правила, которые помогут принять правильные проектные решения. Во-первых, не существует единственного правильного способа моделирования. Всегда есть жизнеспособные альтернативы. Во-вторых, процесс разработки онтологии должен быть итеративным. Онтология разрабатывается, затем проверяется и уточняется на основе анализа, будет ли она наглядной, расширяемой и простой в обслуживании. В-третьих, понятия в онтологии должны быть близки к физическим или логическим объектам и отношениям в предметной области.

Практически все модели онтологии в той или иной степени содержат: концепты (понятия, классы, сущности, категории); свойства концептов (слоты, атрибуты, роли); отношения между концептами (связи, зависимости, функции); дополнительные ограничения (аксиомы, фасеты).

Таким образом, вводя формальные описания понятий (в виде классов концептов) и отношений между ними, онтология задает структуры для представления реальных объектов и событий, существующих в некоторой предметной или проблемной области, и обеспечивает их взаимосвязи.

Разработка онтологий является творческой работой. Для создания сложной модели построения онтологической структуры мы использовали технологию структурно-функционального моделирования SADT, предполагающую описание процессов посредством IDEF0 диаграмм. Функционально-структурная модель разработки онтологии на верхнем уровне отражает основной контекст ─ взаимодействие моделируемого процесса с внешним миром (рис.1). На остальных уровнях производится декомпозиция процесса проектирования, и он представляется в виде функциональных блоков, отражающих выполнение конкретного действия. Для моделирования процесса разработки онтологий использовалось CASE средство BPWin.

Рис. 1. Контекст функционально-структурной модели разработки

Рассмотрим более подробно характеристику основных восьми этапов разработки онтологии предметной области (рис.2).

Рис. 2. Этапы разработки онтологии предметной области

Таксономия классов представляет собой дерево описываемых терминов, имеющих иерархическую структуру. Для проверки правильности создания классов и их отношений определяются узлы-братья в иерархии классов, то есть такие классы, которые являются прямыми подклассами одного и того же класса.

Таким образом, на базе данной модели была создана онтология предметной области трикотажа основовязаных переплетений, которая в дальнейшем будет использоваться при построении базы знаний интеллектуальной учебно-исследовательской системы автоматизированного проектирования трикотажа основовязаных переплетений.

1. 
   Uschold M., Gruninger M. Ontologies: Principles, methods and applications // Knowledge Engineering Review, Vol.11,No.2, pages 93–155, 1996.
   
2. 
   Gruber T. A translation Approach to Portable Ontology Specifications // Knowledge Acquisition Journal, vol. 5, pages 199-220, 1993.
   

Основные функции программы.

- Обработка данных любых структур.

- Визуализация скоплений количественных оценок растровых объектов.

- Количественная оценка качества сравнительных критериев в виде нормированной остаточной дисперсии отклонений.

- Сохранение результатов в локальную базу данных.

На рисунке 1 изображена структурная схема работы программы. Основным требованием работы является компоновка данных с использованием .Net ориентированных языков программирования. Помимо самих данных для работы программы визуальной оценки сравнительных критериев необходимо наличие динамических библиотек, описывающих данные произвольной структуры.

На рисунке 2 изображена экранная форма пользовательского интерфейса программы. Рабочую область условно можно поделить на две группы: спектры объектов по выбранному критерию и список имеющихся критериев. Каждый спектр по выбранному критерию соответствует растровому объекту соответствующего типа.

Рис. 1 – Структурная схема работы программы визуальной оценки эффективности

Рис. 2 – Экранная форма программы визуальной оценки количественных критериев.

Готовых программных решений на рынке программного обеспечения авторами не выявлено. Альтернативным подходом может служить расчет эффективности сравнительных критериев «вручную» для каждого отдельного случая.

С помощью данной программы можно отобрать наиболее подходящий критерий для сравнения растровых объектов. Хороший результат виден тогда, когда в каждой группе объектов данные сосредоточенны на небольшом отрезке значений. Программа универсальна. Позволяет визуализировать различные критерии на множественной выборке растровых объектов. Прикладное применение: выявление информативных признаков для задач распознавания и классификации изображений дефектов металлических отливок; отбор информативных признаков для сравнительного анализа характеристик медико-биологического препарата.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕГОАЛГОРИТМОВ
ВСТРАИВАНИЯ ДАННЫХ В АУДИОПОТОК
Рахман МД. Сахинур (ВолгГТУ, гр. ЭВМ-6)

Научный руководитель – Земцов А.Н.

Волгоградский государственный технический университет

Тел. (8442) 23-04-64, naif216@yahoo.com
В современных системах электронного документооборота информация всегда представляется в сжатом виде, но чем более совершенными становятся методы сжатия, тем меньше остается возможностей для встраивания посторонней информации. Стеганография является очень молодой наукой и в настоящее время находится на этапе своего формирования – ведется разработка новых, робастных методов встраивания сообщений. Среди основных причин наблюдающегося всплеска интереса к стеганографии можно выделить принятые в ряде стран ограничения на использование криптографии, а также проблему защиты авторских прав на различных произведений в компьютерных сетях. Развитие теории и практики алгоритмов сжатия мультимедийной информации привело к изменению представлений о технике внедрения информации с помощью стеганографических методов.

На основе проведенного анализа работ исследователей в данной предметной области было установлено, что на данный момент отсутствуют эффективные средства сравнения различных подходов к встраиванию данных в аудиопоток.

Цель данной работы заключается в количественном сравнении независимых стегоалгоритмов с помощью набора критериев.

Необходимо отметить, что требования к конкретным стегосистемам цифровых водяных знаков различаются в зависимости от их практической направленности. Например, низкие временные затраты могут быть жизненно необходимы для обеспечения работы стегосистемы в режиме реального времени в составе некоторой сложной информационной системы.

Очевидно, что после применения стегоалгоритма, полученный встраиванием цифрового водяного знака аудиосигнал будет отличаться от исходного . Для оценки вносимых в исходный аудиосигнал стегоалгоритмом изменений используется мера отношения уровня сигнала к уровню шума:


Оценка достоверности восстановленного после проведения атаки на стегосистему цифрового водяного знака w(n) длиной B бит осуществляется на основе вычисления коэффициента битовых ошибок BER (Bit Error Rate). BER определяется как отношение неправильно принятых бит информации к полному числу передаваемых бит:

В работе проведен сравнительный анализ пяти стегоалгоритмов, основанный на критериях восприятия, вычислительной сложности и стойкости к различным видам атак. Исследование стегоалгоритмов проводилось для различных классов аудиосигналов, имеющих различные спектральные свойства. Процесс внесения различными видами атак искажений в аудиосигнал, содержащий встроенное сообщение, носит управляемый с помощью критериев BER и SNR характер. На рисунке 1 показана зависимость коэффициента битовых ошибок от степени сжатия по стандарту MPEG Layer 3.

Рис. 1. Зависимость коэффициента битовых ошибок от степени сжатия по стандарту MPEG Layer 3.

1. 
   Грибунин, В.Г. Цифровая стеганография / В.Г. Грибунин, И.Н. Оков, И.В. Туринцев – М. : СОЛОН-Пресс, 2002. – 272 с.
   
2. 
   Hartung F. Multimedia watermarking techniques / Proceedings of the IEEE, 1999 – vol. 87, no. 7. – pp. 1079 – 1107.
   
3. 
   Davis J. Protecting intellectual property in cyberspace / IEEE Technology and Society Magazine, 1998. – vol. 17, no. 2. – pp. 12 – 25.
   

Тем не менее, высокоэффективные технологии также легко позволяют незаконно копировать, модифицировать и распространять мультимедийный контент, без учета авторских прав собственности. Одним из последних примеров указанной проблемы являются споры в отношении пиратства к высококачественной музыке через Интернет в формате MP3.

Отчасти описанную проблему защиты цифровых медиа-данных можно решить, используя цифровые водяные знаки, поскольку она позволяет создателям встраивать в исходный аудиосигнал информацию, подтверждающую авторство.

Анализ литературы показывает практически полное отсутствие методов встраивания данных в аудиопоток, устойчивых к различным атакам.

В данной работе предлагается модифицировать фазовую составляющую сегмента аудиосигнала в зависимости от внедряемых данных. Фаза последующих сегментов согласовывается с ним для сохранения разности фаз. Результат встраивания данных в аудиопоток с помощью разработанного метода показан на рисунке 1.

Встроенное в исходный аудиопоток сообщение может пройти ряд операций обработки, например, может быть подвергнуто сжатию, квантованию, фильтрации и другим преобразованиям.

В цифровых системах потери качества при обработке измеряются коэффициентом битовых ошибок. Для заданного коэффициента битовых ошибок необходимо определенное отношение уровня сигнала к уровню шума на входе информационного блока. Таким образом, разработанный стегоалгоритм должен гарантировать, что встраивание данных искажает исходный аудиопоток незначительно, т.е. не обнаруживается при восприятии слушателем.

Другими словами, коэффициент битовых ошибок определяет минимальное значение отношения уровня сигнала к уровню шума, необходимое для удовлетворительного представления сигнала со встроенным сообщением.

Рис. 1. Результат встраивания цифрового водяного знака в аудиопоток.

Проведенные эксперименты показали значительное улучшение качества сигнала при использовании метода модификации фазовых составляющих по сравнению с другими методами встраивания данных в аудиопоток.

1. Грибунин, В.Г. Цифровая стеганография / В.Г. Грибунин, И.Н. Оков, И.В. Туринцев – М. : СОЛОН-Пресс, 2002. – 272 с.

2. Bender, W. Techniques for Data Hiding / W. Bender, D. Gruhl, N. Morimoto // IBM Systems Journal, 1996. – vol.35, no.3. – pp. 313-336.

3. Johnson, N. Information Hiding: Steganography and Watermarking – Attacks and Countermeasures. – NY.: Kluwer Academic Pub, 2000. – 200p.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПУСНОЙ СЕТИ
С НЕОДНОРОДНЫМИ СРЕДАМИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Салах Зеяд Мохсен (ВолгГТУ, гр. ЭВМ-6)

Научный руководитель – Скакунов В.Н.

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Тел.:(8442) 24-81-67; факс (8442) 23-41-21 e-mail svn@vstu.ru
Процесс построения (проектирования) сети представляет собой упрощенное моделирование не наступившей действительности и включает в себя следующие основные этапы: анализ задач; проектирование физической структуры (топология, активное оборудование); проектирование; инфраструктуры и развертывание.

Можно перечислить, как минимум три технологии беспроводной передачи данных:Bluetooth, ZigBee и WiFi, в разной степени пригодных для построения сетей относительно небольших размеров.

Bluetooth. Технология Bluetooth (стандарт IEEE 802.15) стала первой технологией, позволяющей организовать беспроводную персональную сеть передачи данных. Она позволяет осуществлять передачу данных и голоса по радиоканалу на небольшие расстояния (10-100 м) в нелицензируемом диапазоне частот 2,4 ГГц и соединять ПК, мобильные телефоны и другие устройства при отсутствии прямой видимости. Основное назначение Bluetooth - замена проводного последовательного соединения. Технологией Bluetooth определены следующие основные профили: профиль общего доступа, профиль взаимодействия с беспроводными телефонами, профиль удаленного доступа, профиль локальной сети, профиль синхронизации и ряд других услуг.

Технология ZigBee. Появление технология ZigBee обусловлено, прежде всего тем, что для некоторых приложений, например, для удаленного управления освещением или системы охраны и сигнализации, либо считывания информации с датчиков, основными критериями при выборе технологии беспроводной передачи является энергопотребление аппаратной части и ее низкая стоимость, но в тоже время допускается относительно низкая пропускная способность, так как в большинстве случае электропитание датчиков осуществляется от встроенной батареи, время работы от которой должно превышать несколько месяцев и даже лет.

Технология Wi-Fi. В настоящее время существует целое семейство, к которому относятся спецификации IEEE 802.11 (Wi-Fi) с буквенными индексами a ,b ,c ,d ,g ,h ,I ,j ,k ,l ,m ,n ,o ,p ,r ,s ,u ,v , u .Наибольшее распространение получили беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b, IEEE 802.11g и IEEE 802.11a. Их сравнение представлено в таблице 1.
Таблица 1 – Анализ стандартов 802.11


В таблице 2 приведены основные характеристики рассмотренных технологий. По основным показателям в большинстве приложении может оказаться технология Wi-Fi.

Таблица 2 – Анализ беспроводных технологий

Организация доступа через беспроводные каналы в этом случае оправдано при достаточно большом числе пользователи в публичных местах: научных библиотеках, читальных залах, лекционных и лабораторных аудиториях. В качестве примера приведен фрагмент сети в главном учебном корпусе, который можно развернуть на базе дисплейных классов ВЦ, кафедр и конференц-зала университета (рис. 1).

Рис .1 Фрагмент сети с применением беспроводных технологий

Помимо этого, беспроводная связь может быть незаменимой при проектировании сети по временным схемам, когда предполагается достаточно частая модернизация сети, вызванная перепланировкой помещений, изменением их функционального назначения. Идеальным приложением беспроводной связи в этом случае было бы проектирование распределительной сети в новом высотным корпусе ВолгГТУ. Один из возможных вариантов показан на рис. 2. Магистральные каналы и межэтажные соединения строятся по кабельным технологиям (оптоволокно, витая пара). Активное оборудование – маршрутизаторы, коммутаторы третьего и второго уровня, точки доступа может быть от разных производителей: компаний Cisco, D-link, Zyxel.

Рис.2 Структурная схема сети высотного корпуса

В перспективе возможно применение систем с другими средами передачи данных для построения сети (оптоволокно, витая пара). Для этого в качестве основных показателей при масштабировании сети необходимо учесть прежде всего предоставляющиеся возможности по:

- увеличению дальности передачи информации,

- увеличению помехоустойчивости,

- снижению стоимости оборудования.