Інститут фізико-технічних та комп'ютерних наук Чернівецького Національного Університету імені Юрія Федьковича

Кафедра програмного забезпечення комп’ютерних систем

Наукова робота кафедри

Наукова робота кафедри програмного забезпечення комп’ютерних систем виконується за кафедральною темою: “Динамічні системи: математичне моделювання та розробка програмних засобів” (державний реєстраційний номер 0110U005858 від 20.10.10 р.). У рамках цієї тематики сформувалися такі напрямки:

1. Клітинно-автоматне моделювання динамічних об`єктів. Науковий керівник - доцент Жихаревич В.В.

Запропоновано новий алгоритм розпізнавання символів на основі клітинних автоматів. Розроблено програму розпізнавання символів для англійського алфавіту.

На основі асинхронних клітинних автоматів виконано моделювання розподілу температури  в кристалі під час вирощування методом вертикальної зонної плавки. Побудовано температурні поля, визначено форму фронту кристалізації й границі розплав—полікристал, осьовий і радіальний градієнти в широких межах зміни геометричних і технологічних параметрів росту. Визначено оптимальну температуру нагрівача – 800 – 820 °С; вирівнювання фронту кристалізації спостерігається за низьких швидкостей руху розплавленої зони υ = 5 – 15 мм/год і товщини злитка d ≤ 24 мм. Однорідні за складом монокристали можна одержати, змінюючи ширину розплавленої зони в межах від 40 до 50 мм, при цьому радіальний градієнт температур не перевищує 3 К/см.  Запропоновано новий підхід до моделювання поверхневого натягу, реалізовано клітинно-автоматне моделювання турбулентних потоків.

Проведено дослідження можливості застосування клітинних автоматів для задачі завадостійкого декодування циклічних кодів. Для цього використано тришарову тороїдальну структуру клітинно-автоматного поля та розроблено алгоритм функціонування клітинних автоматів. Для реалізації запропонованих алгоритмів створено моделюючу програму. Вона дозволила оцінити ефективність клітинно-автоматних алгоритмів і провести експерименти щодо завадостійкого декодування циклічного (7,4)-коду. Показано можливість одночасного виявлення помилок у множині, що складається із семи отриманих циклічних кодів.

За результатами розробок опубліковано : 9 статей у наукових журналах; 9 тез конференцій.

Заплановано 1 кандидатську (асистент Миронів І.В.) та 1 докторську (доцент Жихаревич В.В.) дисертації. У 2014 році заплановано вступ асист. Мироніва І.В. до аспірантури.

Перспективи: розробка системи розпізнавання символів для української та російської мов; клітинно-автоматне моделювання процесів вирощування напівпровідникових кристалів (спільно з кафедрою неорганічної хімії); розробка клітинно-автоматної моделі процесів  транспорту інсуліну в капілярах (спільно з кафедрою загальної фізики — проф. Шайко-Шайковський О.Г. та медуніверситетом — доц. кафедри дитячої хірургії Сторожук С.М.).

2. Криптографія на основі клітинних автоматів. Науковий керівник — проф. Остапов С.Е. Група займається розробкою генераторів псевдовипадкових послідовностей на основі клітинних автоматів та дослідженням їх статистичних, швидкісних характеристик. Розроблено серію генераторів на основі класичних правил міжклітинної взаємодії та їх комбінацій, запропоновано власне правило міжклітинної взаємодії на основі додавання за модулем два. Розроблено систему захищеного передавання даних на основі потокових шифрів і доведено її ефективність. Швидкість генерування програмної реалізації генераторів осягає 260 Мб/с.

Спільно зі спеціалістами кафедри КСМ (асист. Гуржуй Р.Д.) розробляється програмно-апаратна реалізація захищеної системи обміну даними на основі програмованих логічних інтегральних схем.

Розробляється серія функцій хешування на основі клітинних автоматів з використанням сучасних підходів до їх проектування.

За результатами розробок опубліковано: 1 розділ колективної монографії; 7 статей у наукових журналах, 13 тез конференцій; підготовлено одну кандидатську дисертацію (асист. Чайка Л.О.).

3. Розробка програмного забезпечення для наукових досліджень. Науковий керівник - проф. Остапов С.Е. Наукова група: проф. Фочук П.М., доцент Халавка Ю.Б. (кафедра неорганічної хімії), асистент Д`яченко Л.І., Мінов Є.В. Розроблено програмно-апаратну систему аналізу дефектів вирощування напівпровідникових кристалів на основі розпізнавання ІЧ-фотографій. Розпізнаються об`ємні, лінійні та площинні дефекти вирощування. Запропоновано метод порівняння й аналізу програм розпізнавання на основі генерування “віртуального кристала” з наперед заданими властивостями дефектів вирощування та формування комплекту зображень із заданим кроком, придатних для розпізнавання іншими програмами. Показано ефективність такої системи порівняння.

Розроблено програмно-апаратну систему трекінгу наночастинок та доведено її ефективність для аналізу систем наночастинок. 

Заплановано кандидатську дисертацію асист. Д`яченко Л.І., яка у 2013 році вступила до аспірантури.

За результатами розробок опубліковано: 5 статей у наукових журналах; 8 тез конференцій. Матеріалів, що рецензуються в SCOPUS – 1. Подано проект на держфінансування (“Розробка програмно-апаратної системи для дослідження параметрів колоїдних розчинів наночастинок металів”, керівник — проф. Остапов С.Е.).

4. Дослідження статистичних характеристик складних мереж. Наукові керівники: проф. Остапов С.Е. та prof. I.Kanovsky, MaxSternAcademicCollegeofEmekYezreel, Israel. Розроблено програмне забезпечення для збирання та аналізу інформації веб-сторінок всесвітньої WWW-мережі. Запропоновано новий метод сканування мережі, який полягає в її “зондуванні” з багатьох точок входу, що дозволяє ефективно розпаралелити роботу. Доведено адекватність методу та проскановано більше 1,2 млн. веб-сторінок таких доменів: edu.ua; ac.il; net.ua. Показано, що рівень розвитку досліджених українських сегментів мережі відповідає світовим тенденціям і не містить суттєвих відмінностей від стандартних статистичних характеристик, що дозволяє стверджувати, що наявність тут спамерських кластерів малоймовірна.

За результатами розробок опубліковано : 1 стаття в науковому журналі, 4 тез конференцій.

Заплановано кандидатську дисертацію (асистент Кириченко О.Л.). Планується вступ до аспірантури за спеціальністю 05.13.05.

Перспективи: статистичний аналіз інших доменів всесвітньої мережі; статистичний аналіз фізичної мережі (провайдер Langate); розробка моделі розповсюдження вірусів у мережах з різною топологією та рекомендації з оптимізації топології. Дослідження статистичних закономірностей мереж автомобільних доріг України.

Заплановані проекти

1. Програмно-апаратна система для дослідження параметрів нанооб`єктів.

Проект належить до сфери комп’ютерних інформаційних технологій і спрямований на розв’язання важливої прикладної задачі дослідження параметрів наночастинок металів та колоїдних розчинів шляхом створення нової комплексної програмно-апаратної системи. На основі методу нанотрекінгу будуть розроблені та оптимізовані моделі, методи та алгоритми для опису нанотрекінгу частинок металів у колоїдних розчинах, увперше в Україні буде розроблено програмно-апаратне забезпечення, яке дозволить автоматизувати цей процес.

Розроблена система має певну соціально-економічну значущість і може бути ефективно використана в кількох суміжних галузях науки: медицині (вивчення біосистеми екзосом, перспективних наносистем для транспортування ліків при терапії білками та РНК); біології (дослідження субмікронних агрегацій протеїнів у сироватках людської крові та плазми); матеріалознавстві (нематичні рідкі кристали); біохімії, токсикології (дослідження наночастинок токсичних матеріалів у рідинах живих організмів); біофізиці (мікротермометричні та мікровіскозіметричні дослідження) тощо.

Учасники проекту: кафедра неорганічної хімії та кафедра програмного забезпечення комп`ютерних систем.

 

2. Розробка моделей і методів дослідження транспорту інсуліну в організмі людини.

Проект передбачає реалізацію фундаментального завдання — розробку моделей і методів транспортування інсуліну та  інших складних молекул еритроцитами крові людини для можливого пояснення механізмів виникнення діабету ІІ типу. На основі методу асинхронних клітинних автоматів буде розроблено моделі, які пояснюють механізми транспортування та вивільнення еритроцитами крові людини інсуліноподібних речовин з подальшим передаванням їх клітинам тканин. Порівняння результатів моделювання з експериментом та літературними даними дозволять зробити висновок про адекватність запропонованих моделей та розробити підходи до лікування діабету ІІ типу.

Учасники проекту: кафедра дитячої хірургії Чернівецької державної медичної академії, кафедра загальної фізики та кафедра програмного забезпечення комп`ютерних систем Чернівецького національного університету ім. Ю. Федьковича.