ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

На основе теории условно оптимальной обработки информации разработаны модели и алгоритмы для интегрированной оперативной обработки результатов прецизионных инерциальных радио- и оптических измерений. Разработаны математические методы анализа характеристик функционирования систем массового обслуживания (СМО) с входящими потоками, отличными от пуассоновских (в частности, для марковских), и «нестандартными» дисциплинами обслуживания. Предложены алгоритмические методы и вычислительные процедуры расчета характеристик этих СМО. Полученный результат ориентирован на важнейшие практические применения при анализе современных и перспективных информационно-телекоммуникационных компьютерных систем на базе технологий высокоскоростной передачи и коммутации данных. (ИПИ РАН)

Разработаны методы оптимизации архитектуры высокопроизводительных вычисли­тельных систем с распределенной памятью; для систем реального времени ОС-2000 –методология создания прикладного программного обеспечения и комплекс прикладных программ (гибридные интегральные схемы, системы управления базами данных и др.); архитектура отладочного комплекса для сложных гетерогенных целевых систем; концепция базовых серверов безопасности на основе стандарта ISO 15408. (НИИСИ РАН)

Разработана конструкция узкополосного оптического фильтра, имеющего форму полосы отражения/пропускания, близкую к прямоугольной. Созданы узкополосные отражающие фильтры (коэффициент отражения R > 98%, полоса отражения - 0.4 – 0.8 нм) для телекоммуникационного диапазона длин волн 1.5 мкм, включающие одномодовое кварцевое волокно с боковой полировкой и периодическую рельефную брэгговскую решетку, расположенную в области распространения моды волокна. (ИПЛИТ РАН)

Разработан онтолого-ориентированный многоагентный подход «Сеть Источников Знаний» к построению систем интеграции знаний из распределённых источников, обеспе­чивающий решение задач логистики знаний в GRID среде. (СПИИРАН)

Создана математическая модель уравнений с отклоняющимся аргументом макроэко­номической динамики в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений с карлемановским сдвигом аргумента, исследованы качественные и структурные свойства такой модели. (ИИПРУ КБНЦ РАН)

Разработана открытая трехуровневая информационно-измерительная и управляющая система, организованная по модульному принципу и сочетающая традиционные методы управления и принципы нечеткой логики. Система может использоваться в автоматизиро­ванных информационно-управляющих комплексах. (ИАиЭ СО РАН, КТИ ВТ СО РАН)

Предложено представительное подмножество (С-light) языка С, для которого разра­ботана полная структурная операционная семантика, выделено ядро (С-light-kernel) и раз­работана для него аксиоматическая семантика, созданы правила перевода из языка С-light в язык C-light-kernel. Реализована экспериментальная система верификации C-light про­грамм. Разработана формальная модель объектно-ориентированной базы данных, опреде­лена объектная алгебра для оптимизации запросов к базе данных. Разработаны методы и алгоритмы автоматического расположения графов на плоскости, сочетающие высокие скорость работы и наглядность получаемых изображений для граф-моделей. Созданы сис­тема HIGRES для поддержки визуальной обработки иерархических графовых моделей и универсальный редактор атрибутированных графов VEGRAS. (ОИСИ СО РАН)

Построен алгоритм численного решения интегральных уравнений минимальной размерности скалярной задачи дифракции. Разработаны алгоритмы приближенного реше­ния методом конечных разностей нестационарных 1-D, 2-D, 3-D задач расчета темпера­турных полей искусственных сооружений в вечномерзлых грунтах. (ВЦ ДВО РАН)
Искусственный интеллект, системы распознавания образов, принятия реше­ний при многих критериях
Разработан инструментальный пакет фонетической поддержки процесса распознава­ния речи или синтеза речи по тексту, содержащий программный модуль хранения и быст­рого доступа к фонетическому словарю произношений, обеспечивающий иерархический и сетевой доступ по акустическим признакам возможных произношений, а также программу генерации указанного словаря со всеми нормативными формами произношения и акусти­ческими признаками слов. (ИСА РАН)

Выдвинута и экспериментально подтверждена новая гипотеза о внутренней организации экспертных знаний в слабоструктурированных предметных областях. Исходя из постулата о целостном характере знаний эксперта, обоснована новая модель принятия решений, основанных на совокупности подсознательных решающих правил. Для этого случая предложены методы создания полных непротиворечивых баз экспертных знаний в задачах порядковой и номинальной классификации. (ИСА РАН)

Для поддержки процессов принятия решений созданы модели, методы, многоагент­ная архитектура и информационная технология разработки систем распределенной обра­ботки разнородных данных различных источников. (СПИИРАН)

Предложен и исследован новый класс динамических моделей, использующих экспертные знания. На основе таких моделей разработаны и реализованы инструментальные программные средства – ядро новой технологии построения ди­намических интеллектуальных систем. (ИПС РАН)

Для оценки уровня безопасности горных выработок разработана методика компью­терного моделирования геомеханического состояния окружающего массива горных по­род, которая обеспечивает возможность расчёта и отображения зон возможных разруше­ний горных выработок произвольной формы. (ИИММ КНЦ РАН)

Для стационарной и нестационарной двумерных задач Навье – Стокса вязкой не­сжимаемой жидкости методом конечных элементов построены устойчивые вариационно- разностные схемы с использованием простых конечных элементов: билинейных внутри области и линейных вблизи криволинейной границы для скоростей и кусочно-постоянных для давления с вычислительной фильтрацией. (ИВМ СО РАН)

Развита логическая теория функциональной адаптивности управляемых систем со структурной реконфигурацией на базе конструктивных логических исчислений, с примерами применения для автоматизации синтеза работоспособных структур при отказах систем в задачах управления движущимися объектами. (ИДСТУ СО РАН)
Системы автоматизации, математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов. CALS-технологии
Исследованы новые вариационные задачи математической физики и теории колебаний, основанные на общем принципе существования критических точек седлового типа у гладких функционалов. Разработаны непрерывные алгоритмы приближенного построения седловых критических точек гладких функционалов, исследована их сходимость, приведены их модификации для приближенного определения вынужденных периодических колебаний квазилинейных потенциальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений. (ИСА РАН)

Получены достаточные условия асимптотической экспоненциальной устойчивости положения равновесия динамической системы с энтропийным оператором в предположении, что этот оператор удовлетворяет условию Липшица. Предложена идея аппроксимации исходной задачи, которая гарантирует липшициевость энтропийного оператора. Cформулированы условия позитивности и ограниченности решений рассматриваемого класса динамических систем. Полученные теоретические результаты применены для построения моделей демо-экономического развития, динамических методов восстановления изображений по проекциям, моделей и методов анализа больших стохастических сетей. (ИСА РАН)

Показано, что структурные объекты, относящиеся к различным областям знаний и описываемые неориентированными графами, возможно описывать системой диофантовых уравнений. Разработаны требования к электронным базам знаний; определены их состав и структура для решения задач компьютерной подготовки производства (КПП): словарь понятий прикладной области; виды отношений, блоки принятия решений; установление значений в диалоге, параметризированная машинная графика и т.д. (ИКТИ РАН)

Разработаны математические модели и информационные технологии, позволяющие провести оценку потребностей в финансовых ресурсах при переходе комплектования воинских должностей по контракту. (СПИИРАН)

Разработан вычислительный алгоритм моделирования генераторных схем для программ автоматизации схемотехнического проектирования. (ИППМ РАН)

Разработан метод концептуального проектирования динамических моделей сложных систем, который позволил снизить трудоемкость динамического моделирования соци­ально-экономических систем регионального уровня. (ИИММ КНЦ РАН)

Разработана и апробирована информационная технология проектирования систем поддержки принятия решений по управлению промышленно-экологической безопасно­стью градообразующих предприятий. (ИИММ КНЦ РАН)

Создана система автоматизированного проектирования (САПР) нелинейных сетевых систем. (НИИ ПМА КБНЦ РАН)

Создан автоматизированный лазерный диагностический комплекс для бесконтакт­ного измерения геометрических параметров колесных пар вагонов и контроля (на основе «бесконтактного штангенциркуля») сползания буксы с шейки оси. Опытный образец сдан в эксплуатацию. (КТИ НП СО РАН)

Информационная система “Конференция” разработана для автоматизации рутинных операций при проведении совещаний, конференций и симпозиумов. База данных использует технологию “клиент–сервер”. Система реализована под WWW сервером Apache. (ИВТ СО РАН)

Разработаны многозначные логики степеней правдоподобия гипотез, порождаемых посредством автоматизированных правдоподобных рассуждений. Разработанный метод автоматического порождения гипотез в базах фактов с неполной информацией реализо­ван в интеллектуальной системе для решения задач медицинской диагностики на основа­нии баз фактов историй болезни. (ВИНИТИ)
Нейроинформатика и биоинформатика
Разработана модель оптической ассоциативной памяти на основе известного в нелинейной оптике процесса параметрического четырехволнового смешения. Элементная база сети - параметрические нейроны с q дискретными состояниями; с ростом q увеличивается помехозащищенность сети и объем нейросетевой памяти (в q² раз большая, чем у стандартных нейросетевых архитектур). (ИОНТ РАН)

Разработана по методу autonomous adaptive control (AAC) бионическая нейронопо­добная система управления, построенная на базе специальных нейроноподобных элемен­тов, исследовано ее применение для адаптивного управления мобильным роботом. Она может рассматриваться как модель простейшей нервной системы. (ИОНТ РАН)

Получены принципиально новые алгоритмы поиска регуляторных сигналов в геномах бактерий, а также для поиска горизонтальных переносов генов в ходе их исторического развития, реализованные для последовательной и параллельной вычислительных архитектур. На этой основе с использованием алгоритма поиска альтернативных и консервативных вторичных структур РНК показано, что биосинтез рибофлавина и тиамина регулируется за счет образования альтернативных вторичных структур РНК, причем один и тот же структурный механизм действует на разных функциональных уровнях – аттенюации (преждевременной терминации) транскрипции и ингибирования инициации трансляции. При анализе биотинового регулона впервые обнаружен сигнал регуляции транскрипции, общей для бактерий и архей. (ИППИ РАН)

Развита трехмерная математическая модель речевого тракта, найдены адекватные критерии оптимальности в решении динамической обратной задачи, обеспечившие существенное продвижение в восстановлении формы речевого тракта по измеренным акустическим параметрам речевого сигнала. Это решение необходимо для создания принципиально новых систем синтеза речи по тексту, автоматического распознавания речи и экономной передачи речевого сигнала в каналах связи. (ИППИ РАН)

Разработан и апробирован метод неинвазивной локации ишемических очагов в сердце на основе биофизического и информационного анализа электрокардиографических сигналов, регистрируемых при помощи предложенной модификации электрокардиографической измерительной системы Франка. Метод может быть использован для кардиологической диагностики, наблюдения за состоянием сердечно-сосудистой системы и как составная часть системы телемедицины. (ИППИ РАН)

Разработана информационная технология для исследования электрической активности мозга, устойчивая к возмущениям и позволяющая классифицировать функциональное состояние пациента и оценивать функциональную зрелость головного мозга. (СПИИРАН)

Исследованы связи между колмогоровской сложностью и энтропией Шеннона, раз­работан колмогоровский вариант метода «условной независимизации», получены обоб­щения информационного неравенства Жанга - Юнга для шенноновской энтропии и колмо­горовской сложности. Доказано, что задача поиска оптимального интерполирующего многочлена со случайным выбором узлов интерполяции принадлежит классу pac-learning. Проведены численные эксперименты, подтверждающие эффективность эвристики Рисса­нена для решения данной задачи. (ИППИ РАН)

Изучена связь принципа больших уклонений для траекторий стохастических процес­сов и порожденных ими инвариантных мер. Результаты нашли применение при изучении диффузионных процессов и процессов, порожденных задачами теории массового обслуживания. (ИППИ РАН)

Для задачи восстановления в опто-акустической томографии построен параметрикс в случае пространства нечетной размерности, разработан алгоритм восстановления опто-акустических томограмм в трехмерном пространстве, основанный на использовании полученного параметрикса в качестве оператора восстановления. Создана математическая модель трехмерной опто-акустической томографии и проведен ряд численных экспериментов. Применение данного алгоритма дает возможность создания нового класса приборов медицинской диагностики. (ИППИ РАН)

Разработан таблично-управляемый постпроцессор для С-компилятора, преобра­зующий последовательный код в параллельный для архитектур с явным параллелизмом на уровне команд. Подготовлен обзор методов генерации эффективного кода. (НИИСИ РАН)

Для оптоволоконных магистралей компьютерных систем масштаба «город-район» разработан коммутирующий модуль с поддержкой устойчивости к низкому качеству электропитания. (ИПС РАН)

Разработаны методы и алгоритмы для конструктивного обучения с учителем сигма-пи нейронов (SPN) и сигма-пи нейромодулей (SPNMO), которые обладают свойством мас­штабируемости. (НИИ ПМА КБНЦ РАН)
Архитектура, системные решения и программное обеспечение информационно-вычислительных комплексов новых поколений
Разработана архитектура микропроцессора «Эльбрус-Е2К», позволяющая (по срав­нению с зарубежными микропроцессорами высшей производительности) увеличить скорость вычислений в 2 раза на целочисленных и в 4 раза на вещественных задачах.

Реализована и отлажена версия компилятора с указанных языков в коды микропро­цессора Е2К. Достигнуты уровни оптимизации -О1 и -О2 с возможностью профилирова­ния программ. Надежность оптимизированного кода достаточна для трансляции задач тестовых пакетов SPEC92, SPEC95. Компилятор работает на платформах SPARC/Solaris, Intel/Solaris, Intel/Linux. Разработана схемотехника с автоматическим восстановлением исходного состояния, которая по быстродействию превосходит зарубежные аналоги, и малосигнальная парафазная схемотехника, позволяющая существенно снизить потребляе­мую мощность и увеличить быстродействие микропроцессора. (ИМВС РАН)

Разработана нетрадиционная архитектура комбинированного варианта организации многопоточного рекуррентного обработчика сигналов (РОС) фон-неймановско-го/рекуррентно-потокового типа на уровне логического проекта для эффективной реали­зации алгоритмов обработки и передачи голосовой и цифровой информации в области те­лефонных частот, что позволяет реализовать многопроцессорный вариант РОС на одном полузаказном кристалле типа ПЛИС (PLD – Programmable Logic Device) и получить опти­мальное соотношение цена/производительность. Разработано построение административ­ной службы кластера, основанное на описании его поведения с помощью графа состоя­ний, что позволяет эффективно формализовать ее разработку и тестирование. (ИПИ РАН)

Разработана архитектура программируемого вычислительного сопроцессора с явным параллелизмом и вычислительного узла на его основе. С помощью программной эмуля­ции определены оптимальные соотношения параметров сопроцессора, вычислительного узла и коммуникационной системы перспективной супер-ЭВМ, ориентированной на задачи 3-мерного моделирования и обработки сигналов. Разработаны архитектура и логическая модель СБИС интеллектуального многоканального каскадируемого коммутатора Ethernet 100 Мбайт -1 Гбайт. Технические решения защищены четырмя патентами РФ. Разработан комплект из 9 отечественных СБИС, включающий микропроцессоры, системные и интерфейсные контроллеры, позволяющий конструировать законченные встроенные ЭВМ, рабочие станции и серверы. (НИИСИ РАН)

Создан коммуникационный модуль с динамической архитектурой и пропускной спо­собностью 40 Гбит/с. для машин с динамической архитектурой. (СПИИРАН)
Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров. Материалы для микро- и наноэлектроники. Микросистемная техника. Твердотельная электроника
Разработана технология ионного синтеза скрытых в кремнии слоев силикатных стекол различного состава, открывающая новые возможности в создании структур кремний-на-изоляторе (КНИ). По сравнению с традиционным SIMOX-процессом образование новой химической фазы приводит к снижению уровня оборванных связей в скрытом диэлектрическом слое и позволяет существенно уменьшить тепловой бюджет постимплантационной обработки, улучшая характеристики и снижая стоимость микроэлектронных приборов. Становится возможным создание структур с вертикальной архитектурой и более высокой степенью интеграции.

Разработан способ групповой сборки и герметизации интегральных схем на кремниевой пластине. Способ основан на процессе термомиграции алюминиевых зон сквозь объем кремния под воздействием градиента температуры. При этом основание, крышка корпусов ИС представляют собой монолитную конструкцию из монокристаллического кремния. (ИМИ РАН)

Решена задача управления распределением плотности в нелегированных структурах AlGaN/GаN с двумерным электронным газом при пассивации поверхности кремнием. В результате разработаны и изготовлены первые российские широкозонные СВЧ транзисторы с Т-образным затвором. Использование управления распределением плотности электронов в технологии изготовления таких мощных транзисторов в 2 раза увеличило их выходную мощность и коэффициент полезного действия. (ИПТМ РАН)

Впервые экспериментально показана возможность формирования упорядоченной структуры микропор в кремнии с помощью остросфокусированного ионного пучка. Доза облучения в каждой точке чрезвычайно мала (Е ~10 см), что позволяет за разумное время сформировать массив центров инициирования роста микропор в кремнии. Управление формированием массива упорядоченных структур открывает новые перспективы широкого использования этого материала в качестве двумерных фотонных кристаллов, фильтров, базовых структур микроэлектромеханических систем, топливных элементов, химических реакторов и т.п. (ИПТМ РАН)

Разработана технология формирования затворов нанотранзисторов с длинами, меньшими 100 нм, с применением промышленной фотолитографии (i-линия). Получены структуры с длиной затвора 35-40 нм. Разработан оригинальный маршрут создания крем­ниевых нанотранзисторов на КНИ. (ФТИАН)

Восстановлены профили распределения структурных характеристик квантовых ям In_xGa_1-xAs и Si_1-хGe_х в полупроводниковых матрицах GaAs и Si соответственно. Показана высокая чувствительность метода к изменениям параметров многослойных структур, содержащих квантовые ямы. В совершенных структурах многослойных систем можно с помощью только одного метода двухкристальной рентгеновской дифрактометрии фиксировать меньшие межатомного расстояния смещения атомных слоев. (ФТИАН)

Разработаны принципы создания интеллектуальной самонастраивающейся элемент­ной базы для многопроцессорных систем с программируемой архитектурой и структурно-процедурной организацией вычислений, обеспечивающие автоматическую реконфигура­цию системы и высокую скорость адаптации системы под структуру задачи. (НИИ МВС ТРТУ)

На основе матричного фотоприемного устройства с размерностью 128х128 элемен­тов на МДП-структурах InAs-SiO₂-Si₃N₄-In₂O₃ cоздан тепловизионный микроскоп для термографических исследований микро- и макрообъектов., в котором без дополнительной математической обработки достигнуто пространственное разрешение 6 мкм на длине волны l=3мкм (наилучшее достижение в области применения инфракрасных приемников излучения). (ИФП СО РАН)

Разработана технология получения КНИ-пластин с пленками монокристаллического кремния толщиной до 1 нм (метод DeleCut), на основе которых созданы КНИ-полевые транзисторы микронного, субмикронного и нанометрового размеров, обладающие повышенной радиационной и температурной стойкостью (выше 10 Мрад и до 350 град.С). Изготовлены n-канальные КНИ-МОП транзисторы с длиной канала 50 нм, шириной 10 нм и толщиной подзатворного окисла 10 нм. (ИФП СО РАН)

Разработаны промышленные технологии применения ультрадисперсных порошков (нанопорошков) высокопрочных тугоплавких химических соединений (нитриды, карбо­нитриды, бориды, оксиды) с размерами частиц до 100 нм, получаемых плазмохимическим синтезом и взрывным методом. Разработана технология изготовления с использованием нанопорошков многоцелевого алюминиевого композита с волокнистой структурой. (ИВМ СО РАН)

Завершена разработка и введен в опытную эксплуатацию кластерный технологический комплекс для мелкосерийного производства СБИС с проектными нормами 0,5 мкм. Изготовлены экспериментальные образцы 32-разрядного RISC-процессора отечественной разработки. (НИИСИ РАН, РНЦ «Курчатовский институт»)

Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и СВЧ-связь

Двумерное и квазитрехмерное моделирования технологии и электрофизических характеристик приборо-зарядной связи (ПЗС) дают физические ограничения, определяющие минимальные размеры элемента при проектной норме 0,25 мкм. Показано, что для 4-фазных ПЗС с размерами пиксела 3х3мкм физическим ограничением являются шумы фото- и термогенерации, переноса, перезарядки ловушек и выходных устройств. Эффекты дифракции фотонов на окнах с малой апертурой, туннельное просачивание и диффузионное испарение носителей не проявляются при данных размерах. (ИППМ РАН)

Разработана методология оптимального проектирования новой элементной базы на КМОП-ФД элементах. Разработаны аналитические и численные модели, проведено двумерное моделирование и оптимизация фоточувствительности и разрешающей способности при заданных ограничениях (зарядовая емкость, шумы и т.д.). (ИППМ РАН)

Изготовлены фазовые дифракционные оптические элементы, предназначенные для оптического разложения анализируемого когерентного светового поля одновременно по нескольким функциям Цернике и их специальным линейным суперпозициям, позволяющим определить амплитуду и фазу коэффициентов разложения. Эксперименты дали среднее квадратичное отклонение восстановленной амплитуды и фазы светового поля от постоянного значения, равное 18%. Максимальное абсолютное отклонение волнового фронта от плоского составило десятую часть от длины волны. (ИСОИ РАН)

Разработаны 0,2мкм-технология сверхмощных транзисторов на эпитаксиальных структурах n+-n-GaN с удельной выходной мощностью 1,5 Вт/мм, 0,25мкм-технология мощных полевых транзисторов на широкозонной гетеросистеме AlGaN/GaN с двумерным электронным газом (максимальный рабочий ток I_d^max>1A/mm, максимальная удельная крутизна 140 мС/мм, предельная частота усиления по току 20 ГГц и удельная выходная мощность Р_вых^уд@ 2 Вт/мм в Х-диапазоне частот). (ИСВЧПЭ РАН)