Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск
Том 38, № 3: часть 4. май-июнь
Скачать выпуск PDF
7-36
Аннотация

В статье рассматриваются различные подходы к реализации механизма управления доступом на основе жетонов (capability-based security) в ядрах операционных систем, обсуждается, как принятые разработчиками решения влияют на производительность и безопасность конечных систем. Описывается реализация модели доступа с помощью жетонов в микроядре общего назначения Sol, которая позволяет обеспечить высокую производительность на современных многопроцессорных системах при сохранении гибкости использования и удовлетворении всех требований безопасности, присутствующих в других реализациях. Данная реализация механизма безопасности разработана для обеспечения высокой масштабируемости на современных многоядерных микропроцессорах при сохранении функций безопасности, присущих другим современным решениям. Ключевым элементом архитектуры является хранилище жетонов, построенное на основе управляемого пользователем сжатого префиксного дерева и подсчета ссылок, которые обеспечивают быстрые и масштабируемые операции без блокировок. Архитектура поддерживает ограниченные жетоны, структуру пространства имен жетонов без ограничения набора поддерживаемых политик, отзыв доступа к конкретным объектам, а также многопоточные операции, при этом сохраняя низкие накладные расходы. Для решения проблемы управления ресурсами при потенциальном наличии циклических ссылок предлагаются два метода: первый ограничивает вложенность узлов сжатого префиксного дерева ациклическим графом, а второй вводит механизм для восстановления потерянных ссылок на потоки, который также оказывается полезным для эмуляции пространства имен идентификаторов процессов POSIX.

37-58
Аннотация

Языковые виртуальные машины (ВМ) обычно используются в инфраструктуре систем программирования для объектно-ориентированных языков высокого уровня. Такие языки пользуются популярностью среди разработчиков и исследователей благодаря следующим особенностям: кроссплатформенности, автоматическому управлению памяти (сборке мусора) и изолированной средой исполнения программы, которая, совместно с верификатором кода загружаемых классов, гарантирует определенный уровень безопасности исполняемой программы. В настоящее время существует большое количество как архитектур системы команд ВМ, так и их реализаций. В данном обзоре приводятся список архитектур ВМ и список популярных реализаций ВМ. В статье иллюстрируется схема работы типовой ВМ. Разработка ВМ – сложный процесс, в ходе которого могут совершаться ошибки. Для обеспечения качества реализации ВМ процесс разработки обязательно включает в себя этап тестирования. В обзоре рассматриваются подходы, нацеленные на тестирование ВМ, и производится их сравнение. Рассматривается возможность использования методов тестирования, приведенных в обзоре, для функционального тестирования реализаций существующих и разрабатываемых архитектур ВМ.

59-70
Аннотация

В работе исследуется задача обеспечения устойчивости информационных систем при воздействии аномально высокой нагрузки, характерной для распределённых атак типа «отказ в обслуживании» (DDoS). Предложена безразмерная детерминированная динамическая модель, основанная на теории массового обслуживания и описывающая взаимосвязанную динамику длины очереди запросов, уровня адаптивной защиты и загрузки вычислительных ресурсов – центрального процессора и сетевого канала. Модель учитывает нелинейный эффект насыщения скорости обработки при перегрузке, что отражает реальное снижение эффективности серверной инфраструктуры при росте числа одновременных запросов. Ключевым элементом является алгоритм адаптивной защиты, реализованный через пороговый оператор, который активируется только при превышении критического уровня очереди и автоматически отключается после нормализации нагрузки. Такой подход минимизирует риск блокировки легитимного трафика и исключает ложные срабатывания в штатном режиме работы. Выполнен анализ устойчивости на основе спектра матрицы Якоби, подтвердивший асимптотическую устойчивость системы при условии, что интенсивность штатного трафика не превышает пропускную способность обработки. Численное моделирование выполнено для трёх типов сценариев: кратковременного всплеска интенсивности, многоэтапной атаки с повторяющимися волнами и скрытой атаки типа с последующим резким усилением. Для повышения адекватности модели в неё введён механизм условного вовлечения резервных вычислительных ресурсов, активируемый только после завершения атаки и при сохраняющейся перегрузке. Валидация модели на данных публичного набора данных CICDDoS2019 подтвердила её приемлемую точность: достигнуто качественное и количественное соответствие. Полученные результаты демонстрируют практическую применимость модели для проектирования систем прогнозирующей защиты в облачных и распределённых средах, а также для оптимизации параметров адаптивных механизмов в реальных информационных инфраструктурах.

71-82
Аннотация

Понимание того, как ландшафт функции потерь нейронной сети изменяется при увеличении размера обучающего набора, имеет ключевое значение для определения достаточного объема данных. Ранее этот вопрос в основном рассматривался локально – через разложение второго порядка в окрестности одной точки минимума и анализ сходимости на основе свойств матрицы Гессе. Подобные исследования позволяют оценить скорость сходимости, но дают лишь точечное представление о ней. В настоящей работе предлагается подход к оцениванию сходимости поверхности через усреднение по распределению. Рассматриваются гауссовские распределения, центрированные в локальных минимумах, применяется метод Монте-Карло для практической оценки сходимости. Теоретические результаты показывают, что сходимость в среднем по распределению имеет тот же асимптотический порядок, что и локальная, но дает более надежное представление о стабильности. Экспериментальные результаты на задачах классификации изображений подтверждают эти выводы и демонстрируют, как архитектурные решения – такие как нормализация, dropout и глубина сети – влияют на процесс сходимости. Таким образом, результаты данной работы обобщают методы локального анализа сходимости, обеспечивая более сильные гарантии и практические инструменты для оценки достаточности обучающего набора.

83-100
Аннотация

В последние годы на рынке мобильных операционных систем наблюдается тенденция создания альтернативных платформ, ориентированных на собственные языки программирования и инструменты разработки. Компании стремятся снизить зависимость от существующих решений на базе операционных систем (ОС) Android и iOS, развивая собственные экосистемы. Одним из примеров подобного подхода является система HarmonyOS NEXT компании Huawei, которая полностью абстрагировалась от ОС Android и функционирует в собственной экосистеме, включающей в свой состав оригинальные языки программирования, собственные среды разработки и независимый магазин приложений. Платой за независимость на первом этапе является является бедное наполнение пользовательскими приложениями: для Android и iOS количество приложений измеряется миллионами, а для Harmony OS NEXT – несколькими тысячами. Очевидно, что проблема наполнения экосистемы приложениями является очень актуальной задачей. В данной работе предлагается подход к наполнению экосистемы HarmonyOS NEXT путем автоматизированного портирования Android-приложений. Подход заключается в систематической трансляции компонентов исходного Kotlin-приложения в соответствующие компоненты на языке программирования ArkTS, являющимся нативным для клиентских приложений в HarmonyOS NEXT, с сохранением исходной логики и структуры программы. Самым сложным для портирования компонентом являются библиотеки. Для их переноса в работе применяется подход автоматизации портирования библиотек на основе спецификаций, заданных на языке LibSL. Видимое поведение библиотек Android и HarmonyOS NEXT описывается в виде поведенческих спецификаций, на основе которых проверяется логическая совместимость двух библиотек и, в случае успеха, синтезируется цепочка вызовов ArkTS-библиотеки, заменяющая исходный вызов библиотеки Kotlin. Проверка совместимости и синтез осуществляются с привлечением SMT-солвера. Предложенный подход был реализован в виде прототипа инструмента, который был апробирован на простых Android-приложениях. Тестируемые приложения были успешно портированы в эквивалентные по поведению приложения ArkTS.

101-118
Аннотация

Несмотря на успехи моделей автоматического распознавания речи на различных наборах данных и языках, применение моделей в повседневной жизни не позволяет использовать их в различных сценариях, например, звонки с нестабильным сетевым соединением или телефонные каналы с помехами. В данной работе был разработан и представлен специализированный тестовый набор русскоязычной речи, ключевой особенностью которого является репрезентативный набор данных с контролируемыми деградациями сигнала, вызванными нестабильным интернет-соединением. На предложенном наборе была проведена апробация и сравнительный анализ современных подходов к распознаванию речи. Для количественной оценки степени искажений использовался автоматизированный метод, основанный на анализе совокупности акустических характеристик сигнала и нейросетевых метрик. Полученные результаты позволяют выявить методы, наиболее устойчивые к акустическим деградациям.

119-130
Аннотация

В статье рассматривается проблема разноместного парадигматического ударения в марийских языках в исторической и современной перспективе. Правила постановки ударения в современных луговом и горном марийский языках общеизвестно. Но северо-западный марийский с этой точки зрения изучен недостаточно. Ранее было показано, что в первой горномарийской грамматике А.Альбинского (1837 год) и в рукописи Евангелия на северо-западном марийском (1821 год) было выявлено разноместное ударение, которое зависело от типа спряжения. Оно различалось в глаголах I и II спряжения в формах 3-го лица настоящего и прошедшего неочевидного времени. Во второй части статьи анализируются современные данные, собранные в экспедиции 2025 года в 8 яранских и шарангских говорах северо-западного марийского языка. Экспериментально-фонетический анализ, выполненный с помощью программы Praat, показал, что в яранских говорах ударение в глагольной парадигме настоящего времени является квантитативным и сохраняет связь с типом спряжения. В формах 1 и 2 лица множественного числа настоящего времени в глаголах I спряжения максимальная длительность маркирует гласный основы, тогда как в глаголах II спряжения - гласный аффикса. Таким образом, северо-западные марийские говоры демонстрируют устойчивое сохранение двух акцентных парадигм в глаголе. Эти данные согласуются с материалами мордовских, самодийских, пермских и мансийских языков и подтверждают реконструкцию прауральского разноместного ударения. Особую ценность представляет тот факт, что у современных носителей северо-западного марийского, несмотря на отсутствие кодифицированной грамматики, письменности и словарной традиции, акцентные парадигмы продолжают сохраняться в живой речи.

131-144
Аннотация

В статье представлен RFCB (Russian Function-Calling Benchmark) — русскоязычная адаптация одно- и многоходовых подмножеств тестового набора BFCL (Berkeley Function-Calling Leaderboard), предназначенного для оценки способности больших языковых моделей вызывать внешние функции. Пользовательские запросы, описания функций и строковые значения переведены на русский язык; идентификаторы функций, JSON-схемы и типизированные поля сохранены без изменений. Проведена оценка закрытых и открытых моделей разного размера. Предложен обучающий конвейер, собирающий траектории выполнения задач и поддерживающий три режима оптимизации: дообучение с учителем (SFT), прямую оптимизацию предпочтений (DPO) и групповую относительную оптимизацию политики (GRPO). Конвейер построен на модифицированной платформе FTRL с параллельным исследованием нескольких траекторий решения задачи. Представлены результаты межъязыкового сопоставления по одноходовым показателям, по успешности многоходовых задач (оцениваемой по итоговому состоянию окружения), по устойчивости к длинному контексту и отсутствующим данным, а также по вычислительной эффективности. Одноходовая точность остаётся близкой к исходной при устойчивом отставании русскоязычной версии от английской, тогда как многоходовая оценка выявляет заметные преимущества увеличения размера модели и применения методов обучения с подкреплением (DPO, GRPO). Наилучший результат даёт обучение методом GRPO, причём на русскоязычной версии показатели превосходят английские на 6,5 процентных пункта, обращая вспять типичное межъязыковое отставание.

145-156
Аннотация

Настоящая работа посвящена сравнительному анализу порождения глагольного эллипсиса большими языковыми моделями (LLM) и человеком. Актуальность исследования обусловлена необходимостью понимания того, насколько современные нейросети способны воспроизводить сложные и контекстно-зависимые лингвистические феномены, характерные для естественной речи. В ходе исследования был проведен серийный эксперимент, в котором модели GigaChat, YandexGPT и Gemini преобразовывали полные предложения в эллиптические. Для коррекции ошибок генерации и улучшения контекстуализации использовался метод RAG (Retrieval-Augmented Generation). Отмечается, что LLM, в отличие от людей, демонстрируют более строгое формальное следование инструкции по исключению глагола. Результаты показывают сходство стратегий LLM и человека. Исследование поднимает вопрос о валидности существующих метрик для оценки подобных лингвистических задач.

157-174
Аннотация

Большие языковые модели (LLMs) всё чаще интегрируются в диалоговые системы, где понимание эмоциональных сигналов является ключевым для поддержания связных, увлекательных и безопасных взаимодействий. В этом исследовании оценивается, насколько эффективно современные инструктивные LLM могут распознавать эмоции только по тексту без тонкой настройки под конкретную задачу. Мы тестируем несколько семейств LLM с открытым весом (количество параметров <15B) по четырем стратегиям запроса – базовая, контекстная, на примерах и комбинированная стратегия, объединяющая контекстные данные и примеры с разметкой – на основе двух английских наборов данных (IEMOCAP, MELD) и одного набора данных на русском языке (RESD). Результаты экспериментов показывают, что оптимальная стратегия поиска подсказок зависит от набора данных: семантически избыточные данные, такие как IEMOCAP, больше всего выигрывают от демонстрации нескольких кадров, в то время как MELD выигрывает в основном от включения истории диалога (лучшее значение 60.3% WF1 с контекстом). Эксперименты с надежностью показывают, что LLM-системы в значительной степени нечувствительны к изменению порядка нескольких примеров, но производительность существенно снижается при повреждении пространства меток, что указывает на то, что согласованное пространство меток имеет большее значение, чем порядок примеров или их правильных классов. Кросс-языковая оценка выявляет заметное снижение качества на русскоязычном RESD, что подчёркивает устойчивый разрыв между пониманием эмоций на английском и русском языках в современных LLM. Полученные выводы свидетельствуют о том, что LLM без дообучения выступают в качестве сильных базовых решений, основанных только на промптах, для распознавания эмоций, однако всё ещё заметно уступают специализированным системам, обученным с учителем.

175-190
Аннотация

В данной работе рассматривается комплексный подход для выявления парафраз в текстах медицинских инструкций, объединяющий современные методы обработки естественного языка (NLP), снижения размерности и кластерного анализа эмебеддингов названий вершин семантического графа, который строится для решения задачи поиска взаимодействий лекарственных средств при полифармакотерапии. Наилучшие результаты продемонстрировала комбинация multilingual-модели distiluse_base_multilingual с алгоритмом UMAP и агломеративной кластеризацией. Особенностью методики стало применение стратегии уменьшения размерности с последующим добавлением информации о классе, что позволило сохранить семантические взаимосвязи и улучшить качество кластеризации. Проведенный сравнительный анализ различных языковых моделей (включая Clinical Modern BERT, paraphrase-multilingual и rubert-tiny) выявил преимущества модели distiluse_base_multilingual по показателям точности и вычислительной эффективности. Визуализация результатов подтвердила способность метода к четкому выделению смысловых кластеров, а использование JSON-формата для хранения результатов обеспечило их удобную интеграцию в практические приложения. Разработанный метод позволяет автоматизировать обработку медицинских текстов для унификации терминологии в инструкциях к лекарствам.

191-206
Аннотация

В работе приведены результаты численно-экспериментального исследования процессов сопряжённого теплообмена в монолитных алюминиевых профилях, применяемых в конструкции маслоохладителей. Цель исследования – выполнить валидацию моделей вычислительной гидродинамики (CFD-моделей) по данным лабораторных испытаний, а также провести кроссплатформенное сопоставление результатов, полученных с помощью открытого программного пакета для вычислительной гидродинамики OpenFOAM v10 и модуля ANSYS CFX 2023 R1, при согласованной физико-математической постановке. В численной части реализованы трёхмерные CFD-модели профилей с учётом теплопроводности алюминиевого тела и конвекции на внешней поверхности. Использована модель турбулентности SST и стационарная постановка задачи сопряжённого теплообмена. В экспериментальной части испытан полноразмерный маслоохладитель при скорости воздушного потока 6 м/с, температуре воздуха 20 °C и температуре воды 80 °C. Получены зависимости перепада температуры теплоносителя от геометрических параметров профиля. Наибольшую эффективность показал тонкостенный профиль 45тн, наименьшую – толстостенный 45тл. Кроссплатформенная верификация показала согласованность результатов между платформами, а валидация по эксперименту подтвердила адекватность выбранных физических моделей и численных схем для оценки интегральных характеристик теплообмена. При этом оценена точность моделирования: для OpenFOAM среднее расхождение составило 4 %, а для ANSYS CFX 6 %. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации геометрии алюминиевых профилей и проектировании компактных теплообменных аппаратов.

207-216
Аннотация

Представлена программная реализация многоуровневого метода расчёта силовых характеристик гребных винтов, основанного на обобщённом профиле Жуковского и каскадной модели взаимодействия лопастей. Разработанный алгоритм позволяет выполнять последовательный расчёт аэродинамических характеристик от одиночного профиля до полной лопасти винта, с учётом отрыва потока и взаимного влияния профилей в решётке. В основу метода положены аналитическое решение задачи обтекания одиночного профиля без отрыва и численная схема определения точек отрыва по критерию Кочина-Лойцянского. Для расчёта решёток профилей применяются как методы подобия, так и схема граничных элементов с экспоненциальной сходимостью. Расчёт полного винта осуществляется методом каскадов с интегрированием аэродинамических характеристик по радиусу лопасти. Разработанный программный комплекс обеспечивает снижение времени расчёта примерно в 10 000 раз по сравнению с методами CFD. Реализованная модульная архитектура позволяет использовать полученные результаты в составе систем оптимизационного проектирования и в качестве входных данных для моделей типа Actuator Line Model.

217-228
Аннотация

Магнитогидродинамические процессы играют важнейшую роль в большом количестве физических явлений и технических процессов, связанных с течениями проводящих жидкостей. Большое значение для астрофизики имеет возбуждение магнитного поля за счет свойств турбулентных движений – так называемый механизм динамо. Как правило, он описывается с помощью усреднения уравнений магнитной гидродинамики и введения альфа-эффекта. Возможность генерации магнитного поля в таком случае определяется нарастанием его малых возмущений со временем. Рост или затухание магнитного поля определяется знаком действительных частей его собственных значений (или знаком в случае, если они действительны). Одной из самых интересных задач является возможность возбуждения магнитного поля в диске. Подобная модель хорошо определяет поведение магнитного поля в галактиках и в аккреционных дисках, которые окружают компактные астрофизические объекты (черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды). В простейшем случае диска пренебрежимо малой толщины задача на собственные значения может иметь даже аналитическое решение. Вместе с тем, если говорить о дисках конечной толщины, это приводит к возможности решения задачи только с использованием асимптотических приближений. Если же диск расширяется к краям (что весьма характерно как для галактик, так и для аккреционных дисков), то решить эту задачу возможно, по-видимому, лишь численно. В настоящей работе представлены результаты численного поиска собственных значений для возбуждения магнитного поля в расширяющемся диске. С этой целью дифференциальный оператор заменяется конечно-разностным, а его собственные значения ищутся с помощью обратного степенного метода. В таком случае задачу можно решать с использованием метода немонотонной прогонки. Представлены старшие собственные значения и собственные функции для различных моделей расширения диска.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)