Розробка інтелектуального методу планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах

Автор(и)

  • Сергій Олександрович Єнгаличев Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця, Україна https://orcid.org/0000-0001-5298-2251
  • Олексій Володимирович Леуненко Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця, Україна https://orcid.org/0000-0001-6864-0029
  • Вячеслав Вадимович Давидов Приватна установа “Університет науки, підприємництва та технологій”, Україна https://orcid.org/0000-0002-2976-8422

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.329263

Ключові слова:

розподілені обчислювальні системи, графові моделі, ресурсне планування, інтелектуальні системи управління

Анотація

Об’єктом дослідження є процес планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах. Розроблений метод використовує Graph Attention Network (GAT) для врахування ймовірнісні залежності між задачами та Proximal Policy Optimization (PPO) для динамічного керування розподілом задач у системі. Наукова проблема полягає у низькій ефективності управління ресурсами, особливо в умовах динамічного навантаження та значної невизначеності, що характерно для розподілених інформаційних систем. Розроблено інтелектуальний метод планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах, який ефективно поєднує графові моделі DAG (Directed Acyclic Graph) і GERT (Graphical Evaluation and Review Technique) з передовими алгоритмами штучного інтелекту. Крім того, використовується метод Байєса для оптимізації призначення задач обчислювальним вузлам. Використання запропонованого методу дозволило зменшити середній час виконання задач з 51.5 до 35.2 секунди, а стандартне відхилення навантаження між вузлами – з 0.47 до 0.22. Такі результати пояснюються гнучкістю моделей до непередбачуваних змін і можливістю самонавчання на основі накопичених даних. Особливістю методу є поєднання класичних графових моделей із ймовірнісною оцінкою та адаптивними механізмами штучного інтелекту, що дозволило не лише врахувати динаміку середовища, а й забезпечити точне реагування на зміну доступності ресурсів. Завдяки використанню GERT-графів алгоритм формує альтернативні шляхи планування у випадку збоїв або непередбачених затримок, а компоненти машинного навчання забезпечують самокорекцію рішень. Метод орієнтований на застосування в хмарних та IoT-інфраструктурах, де критичними є масштабованість, точність планування та стійкість до змін

Біографії авторів

Сергій Олександрович Єнгаличев, Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця

Аспірант

Кафедра кібербезпеки та інформаційних технологій

Олексій Володимирович Леуненко, Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця

Аспірант

Кафедра кібербезпеки та інформаційних технологій

Вячеслав Вадимович Давидов, Приватна установа “Університет науки, підприємництва та технологій”

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра інформаційних технологій та кібербезпеки

Посилання

  1. Mikhav, V., Semenov, S., Meleshko, Y., Yakymenko, M., Shulika, Y. (2023). Constructing the mathematical model of a recommender system for decentralized peer-to-peer computer networks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (9 (124)), 24–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286187
  2. Meleshko, Y., Raskin, L., Semenov, S., Sira, O. (2019). Methodology of probabilistic analysis of state dynamics of multi­dimensional semi­Markov dynamic systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (102)), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184637
  3. Rama Krishna, M. S., Mangalampalli, S. (2023). A Systematic Review on Various Task Scheduling Algorithms in Cloud Computing. EAI Endorsed Transactions on Internet of Things, 10. https://doi.org/10.4108/eetiot.4548
  4. Sreenath, M., Vijaya, P. A. (2023). Comparative Study of Scheduling Algorithms for Multiprocessor Systems. 2023 International Conference on Intelligent and Innovative Technologies in Computing, Electrical and Electronics (IITCEE), 713–718. https://doi.org/10.1109/iitcee57236.2023.10091017
  5. Pachipala, Y., Sureddy, K. S., Kaitepalli, A. B. S. S., Pagadala, N., Nalabothu, S. S., Iniganti, M. (2024). Optimizing Task Scheduling in Cloud Computing: An Enhanced Shortest Job First Algorithm. Procedia Computer Science, 233, 604–613. https://doi.org/10.1016/j.procs.2024.03.250
  6. Semenov, S., Lymarenko, V., Yenhalychev, S., Gavrilenko, S. (2022). The Data Dissemination Planning Tasks Process Model Into Account the Entities Differentity. 2022 12th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), 1–6. https://doi.org/10.1109/dessert58054.2022.10018695
  7. Sinnen, O. (2006). Task Scheduling for Parallel Systems. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0470121173
  8. Semenov, S., Mozhaiev, O., Kuchuk, N., Mozhaiev, M., Tiulieniev, S., Gnusov, Y. et al. (2022). Devising a procedure for defining the general criteria of abnormal behavior of a computer system based on the improved criterion of uniformity of input data samples. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (120)), 40–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.269128
  9. Semenov, S., Liqiang, Z., Weiling, C. (2020). Penetration Testing Process Mathematical Model. 2020 IEEE International Conference on Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T), 142–146. https://doi.org/10.1109/picst51311.2020.9468039
  10. Jayswal, A. K., Lobiyal, D. K. (2022). A Comparative Study of Task Scheduling Metaheuristic Algorithms in Cloud Computing. 2022 12th International Conference on Cloud Computing, Data Science & Engineering (Confluence), 118–123. https://doi.org/10.1109/confluence52989.2022.9734189
  11. Pereira, I., Madureira, A., Costa e Silva, E., Abraham, A. (2021). A Hybrid Metaheuristics Parameter Tuning Approach for Scheduling through Racing and Case-Based Reasoning. Applied Sciences, 11 (8), 3325. https://doi.org/10.3390/app11083325
  12. Parizad, A., Hatziadoniu, C. (2022). Deep Learning Algorithms and Parallel Distributed Computing Techniques for High-Resolution Load Forecasting Applying Hyperparameter Optimization. IEEE Systems Journal, 16 (3), 3758–3769. https://doi.org/10.1109/jsyst.2021.3130080
  13. Savita, K., Gaurav, S., Bhawna, S. (2023). Hybrid Machine Learning Model for Load Prediction in Cloud Environment. International Journal of Performability Engineering, 19 (8), 507. https://doi.org/10.23940/ijpe.23.08.p3.507515
  14. Fang, Z., Ma, T., Huang, J., Niu, Z., Yang, F. (2025). Efficient Task Allocation in Multi-Agent Systems Using Reinforcement Learning and Genetic Algorithm. Applied Sciences, 15 (4), 1905. https://doi.org/10.3390/app15041905
  15. Liu, Z., Guo, M., Bao, W., Li, Z. (2024). Fast and Adaptive Multi-Agent Planning under Collaborative Temporal Logic Tasks via Poset Products. Research, 7. https://doi.org/10.34133/research.0337
  16. Kumar, H., Tyagi, I. (2020). Hybrid model for tasks scheduling in distributed real time system. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 12 (2), 2881–2903. https://doi.org/10.1007/s12652-020-02445-6
  17. Yanamandram Kuppuraju, S., Sankaran, P., Patil, S. (2025). Hybrid Task Scheduling Using Genetic Algorithms and Machine Learning for Improved Cloud Efficiency. International Journal For Multidisciplinary Research, 7 (2). https://doi.org/10.36948/ijfmr.2025.v07i02.39380
  18. Torres-Toledano, J. G., Sucar, L. E. (1998). Bayesian Networks for Reliability Analysis of Complex Systems. Progress in Artificial Intelligence – IBERAMIA 98, 195–206. https://doi.org/10.1007/3-540-49795-1_17
  19. Attar, S. F., Mohammadi, M., Pasandideh, S. H. R. (2025). A Bayesian network approach to production decisions by incorporating complex causal factors. Journal of Management Science and Engineering, 10 (2), 262–278. https://doi.org/10.1016/j.jmse.2025.03.002
  20. Huang, M.-C. (2024). A Sender-Initiated Fuzzy Logic Contrnol Method for Network Load Balancing. Journal of Computer and Communications, 12 (08), 110–122. https://doi.org/10.4236/jcc.2024.128007
  21. Semenov, S., Zhang, L., Cao, W., Bulba, S., Babenko, V., Davydov, V. (2021). Development of a fuzzy GERT-model for investigating common software vulnerabilities. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (114)), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243715
  22. Moskalenko, V., Kharchenko, V., Semenov, S. (2024). Model and Method for Providing Resilience to Resource-Constrained AI-System. Sensors, 24 (18), 5951. https://doi.org/10.3390/s24185951
Розробка інтелектуального методу планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-25

Як цитувати

Єнгаличев, С. О., Леуненко, О. В., & Давидов, В. В. (2025). Розробка інтелектуального методу планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(9 (135), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.329263

Номер

Розділ

Інформаційно-керуючі системи