Особливості розв’язання окремих задач розробки сервіс-орієнтованих мереж за допомогою динамічного програмування

Автор(и)

  • Ольга Олександрівна Кряжич Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України; Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя , Україна http://orcid.org/0000-0003-1845-5014
  • Вікторія Євгенівна Іцкович Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України; Київська міська державна адміністрація, Україна http://orcid.org/0000-0003-1351-8178
  • Катерина Сергіївна Ющенко Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-5183-816X
  • Олексій Миколайович Купрін Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-3730-4759

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274144

Ключові слова:

перебір рішень, лінійна цільова функція, обмеження, принцип оптимальності Беллмана, синтез, оптимізація, дискретна величина, датчик, моніторинг, аварійна ситуація

Анотація

Об’єктом дослідження є підхід до розв’язання задач розробки сервіс-орієнтованих мереж оповіщення при надзвичайних аварійних ситуаціях за допомогою динамічного програмування. Основною проблемою виступає складність алгоритмізації процесів, які описують досягнення оптимального рішення у багатоетапних нелінійних задачах. Визначені можливості застосування принципу оптимальності Беллмана для вирішення поставлених задач з метою їх застосування у сфері техніки і технологій. На базі функціонального рівняння Беллмана була розроблена модель оптимальної кількості датчиків системи моніторингу для оповіщення про аварійні ситуації.

Особливістю розробки є те, що з використанням класичного рівняння Беллмана пропонується вирішення задач різного технічного спрямування, за умови, що ресурсом визначається те, що дозволяє будь-яким чином оптимізувати роботу. Важливим при такому підході є планування дії як елементу деякої проблеми з доповненим станом. Після цього запропонована структура у формальному вигляді поширюється на інші об’єкти.

Була запропонована та розглянута задача, яка підтвердила математичні викладки, в результаті чого був отриманий оптимальний план заміни датчиків системи, а також винайдені можливості значного скорочення витрат. У розглянутому прикладі був отриманий оптимальний план заміни датчиків системи та доведена можливість скорочення витрат у 31,9 %.

Запропоноване було використане при розробці інформаційної технології моделювання сервіс-орієнтованої мережі на базі енергоефективних протоколів далекого радіусу дії, деякі виявлені особливості отримали подальший розвиток при проектуванні рекомендаційної системи видачі кредитів та розробці інтерактивної системи навчання персоналу.

Біографії авторів

Ольга Олександрівна Кряжич, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України; Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Кандидат технічних наук, старший дослідник, старший науковий співробітник

Відділ природних ресурсів

Доцент

Вікторія Євгенівна Іцкович, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України; Київська міська державна адміністрація

Аспірант, Заступник директора департаменту – начальник управління

Управління з питань цифровізації, стратегічного розвитку сфери цифровізації та захисту інформації

Відділ природних ресурсів

Департамент інформаційно-комунікаційних технологій виконавчого органу Київської міської ради

Катерина Сергіївна Ющенко, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України

Аспірант

Відділ інформаційно-комунікаційних технологій

Олексій Миколайович Купрін, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України

Аспірант

Відділ інформаційно-комунікаційних технологій

Посилання

  1. Minu, M. (1990). Matematicheskoe programmirovanie. Teoriia i algoritmy. Moscow: Nauka. Gl. red. fiz.mat. lit., 488.
  2. Dreyfus, S. (2002). Richard Bellman on the Birth of Dynamic Programming. Operations Research, 50 (1), 48–51. doi: https://doi.org/10.1287/opre.50.1.48.17791
  3. Bellman, R. E, Kalaba, R. E. (1959). Dynamic Programming and Feedback Control. RAND Corporation, 1778.
  4. Dreyfus, S. (2003). Richard Ernest Bellman. International Transactions in Operational Research, 10 (5), 543–545. doi: https://doi.org/10.1111/1475-3995.00426
  5. Kamien, M. I., Schwartz, N. L. (1991). Dynamic Optimization: The Calculus of Variations and Optimal Control in Economics and Management. Amsterdam: Elsevier, 259–263.
  6. Cormen, T. H., Leiserson, C. E., Rivest, R. L., Stein, C. (2001). Introduction to Algorithms. MIT Press & McGraw-Hill, 1184.
  7. Giegerich, R., Meyer, C., Steffen, P. (2004). A discipline of dynamic programming over sequence data. Science of Computer Programming, 51 (3), 215–263. doi: https://doi.org/10.1016/j.scico.2003.12.005
  8. Meyn, S. (2007). Control Techniques for Complex Networks. Cambridge University Press. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9780511804410
  9. Boyd, S. P., Vandenberghe, L (2004). Convex Optimization. Cambridge University Press, 727. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9780511804441
  10. Sniedovich, M. (2006), Dijkstra's algorithm revisited: the dynamic programming connexion. Journal of Control and Cybernetics, 35 (3), 599–620.
  11. Vasilev, O. M. (2022). Programuvannia movoiu Python. Ternopіl: Navchalna kniga – Bogdan, 504.
  12. Dreyfus, S. (2002). Richard Bellman on the Birth of Dynamic Programming. Operations Research, 50 (1), 48–51. doi: https://doi.org/10.1287/opre.50.1.48.17791
  13. Bellman, R. (2003). Dynamic programming (Dover ed). Mineola: Dover Publications, 384.
  14. Jones, M., Peet, M. M. (2021). A generalization of Bellman’s equation with application to path planning, obstacle avoidance and invariant set estimation. Automatica, 127, 109510. doi: https://doi.org/10.1016/j.automatica.2021.109510
  15. Jones, M., Peet, M. M. (2021). Extensions of the Dynamic Programming Framework: Battery Scheduling, Demand Charges, and Renewable Integration. IEEE Transactions on Automatic Control, 66 (4), 1602–1617. doi: https://doi.org/10.1109/tac.2020.3002235
  16. Dixit, A. K. (1990). Optimization in economic theory. Oxford: Oxford University Press, 164.
  17. Miao, J. (2014). Economic Dynamics in Discrete Time. MIT Press, 134.
  18. Kriazhych, O. O., Itskovych, V. Ye. (2022). Internet rechei v upravlinni skladnymy systemamy. Naukovi pidsumky 2022 roku. Kharkiv: PC TECHNOLOGY CENTER, 19.
  19. Kuprin, O. M. (2022). Algorithmization of processes in recommendation systems. Mathematical Machines and Systems, 1, 71–80. doi: https://doi.org/10.34121/1028-9763-2022-1-71-80
  20. Yushchenko, K. S. (2022). Approach to automating the recruitment process using 3D resumes. Mathematical Machines and Systems, 2, 29–39. doi: https://doi.org/10.34121/1028-9763-2022-2-29-39
  21. Kryazhych, O., Kovalenko, O. (2019). Examining a mathematical apparatus of Z-approximation of functions for the construction of an adaptive algorithm. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (4 (99)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.170824
  22. Trofymchuk, O., Adamenko, O., Trysniuk, V. (2021). Heoinformatsiini tekhnolohii zakhystu dovkillia pryrodno-zapovidnoho fondu. Instytut telekomunikatsii ta hlobalnoho informatsiinoho prostoru, Ivano-Frankivskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet nafty ta hazu. Ivano-Frankivsk: Suprun V. P., 343.
Особливості розв’язання окремих задач розробки сервіс-орієнтованих мереж за допомогою динамічного програмування

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-28

Як цитувати

Кряжич, О. О., Іцкович, В. Є., Ющенко, К. С., & Купрін, О. М. (2023). Особливості розв’язання окремих задач розробки сервіс-орієнтованих мереж за допомогою динамічного програмування. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(4 (121), 34–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274144

Номер

Том 1 № 4 (121) (2023): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Olha Kryazhych, Victoria Itskovych, Kateryna Iushchenko, Oleksii Kuprin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.