Academic literature on the topic 'Метод побудови ПЗ'

Досліджено процес прогнозування дефектів у програмному забезпеченні (ПЗ) з використанням алгоритмів глибинного навчання. Показано, що цей процес складається з декількох основних етапів: пошук та підготовка даних, побудова абстрактного синтаксичного дерева (АСД), обхід дерева та кодування значень вершин у цілі числа, збалансування даних, побудова та навчання нейронної мережі. З'ясовано, що застосування цього процесу прогнозування дефектів у ПЗ може пришвидшити та полегшити пошук дефектів та відповідно знизити вартість їх виправлення. Встановлено, що передові алгоритми машинного навчання, які на цей момент використовуються на етапі побудови та навчання нейронної мережі, досі є недостатньо ефективними, щоб можна було застосовувати прогнозування дефектів у комерції, демонструючи нестабільну точність 40-60 %. За результатами досліджень встановлено, що застосування алгоритмів глибинного навчання дає точніші результати, ніж інші алгоритми машинного навчання. Для зниження дисперсії та підвищення середньої точності прогнозування запропоновано новий метод прогнозування дефектів у ПЗ на підставі поєднання двох останніх модифікацій алгоритмів глибинного навчання CNN та RNN за допомогою бінарного класифікатора логістична регресія. Проведено навчання нейронної мережі на наборі даних розміром 50 000 файлів вихідного коду, отриманих з 13-ти проєктів мовою Java. За результатами досліджень виявлено, що метод CNN+RNN в середньому дає на 10-9 % вищу точність, ніж RNN та на 2 % вищу точність, ніж CNN, що доводить доцільність використання поєднання алгоритмів глибинного навчання у задачі прогнозування дефектів. Проаналізовано точність методу CNN+RNN по кожному з ПЗ проектів з набору даних, унаслідок чого виявлено, що для 11-ти з 13-ти проєктів поєднання CNN+RNN дає не меншу точність, ніж окремо взяті CNN та RNN.

Розглянуто проблему побудови інтелектуальних інтерфейсів користувача (IUI). Хоча дослідження в галузі IUI проводять із часів перших розробок штучного інтелекту, на сучасному етапі розвитку інженерії програмного забезпечення існує небагато успішних рішень. Проаналізовано найвідоміші приклади реалізації IUI – проекти компанії Microsoft: The Office Assistant та Lumiere Project. Узагальнено недоліки цих реалізацій. Актуальним є розроблення концепції програмного забезпечення на підстаі підходу "мінімальної взаємодії", який охоплює використання інтелектуальних інтерфейсів. Важливою проблемою IUI, яка насамперед потребує вимагає вирішення, є порушення встановлених Usability-принципів для систем із класичним інтерфейсом. Допоміжним методом "пом'якшення" наслідків від порушення принципів до побудови інтерфейсів є чітке розділення адаптивного інтерфейсу і класичного. Як рішення запропоновано використовувати штучний інтелект у вигляді віддалених баєсових мереж; хмарних технологій для використання баєсових мереж у локальному ПЗ наживо та поповнення мережі знаннями, отриманих від окремих локальних користувачів; спілкування між мережею та локальним ПЗ за допомогою API. Метою розробленого програмного продукту є створення гнучкої та спрощеної системи високого рівня для імплементації аспектів IUI в ПЗ інших розробників. Цю мету реалізовано у вигляді REST API сервісу, який знаходиться на віддаленому сервері та призначений для побудови баєсових мереж. Перспективою розвитку представленого методу є врахування інших особливостей користувачів уже на рівні більш глибокого штучного інтелекту і передбачення можливих дій з погляду не тільки статистики, але й логіки.

Проведено аналіз сучасних проблем наукового оцінювання якості прикладного програмного забезпечення (ПЗ), результат якого дав змогу сформулювати рекомендації щодо модифікації наявних методів і засобів побудови ПЗ, технологій та моделей аналізу якості ПЗ. Розглянуто наявні методи та засоби оцінювання якості прикладного ПЗ та моделі управління його якістю. Описано методологію та обґрунтовано потребу застосування технології розроблення прикладного ПЗ через тестування (TestDrivenDevelopment – TDD) для підвищення якості та надійності його роботи. З'ясовано, що технологія TDD дає змогу: проводити модульне тестування та тестування функціональності ПЗ; виявляти помилки в процесі виконання ПЗ; проводити аналіз програмного коду щодо покриття тестами ПЗ.

Предметом дослідження є методика побудови 3D-моделей місцевості на базі даних, отриманих за допомогою безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Об'єктом дослідження є процес створювання 3D-моделей місцевості, цифрових моделей рельєфу, ортофотопланів, звітів з параметрами реконструкції місцевості та параметрами зйомочної камери із використанням сучасного спеціалізованого програмного забезпечення (ПЗ) — сучасних цифрових фотограмметричних систем (ЦФС). Метою роботи є підвищення інформативності та актуалізації геоданих за допомогою методики створення фотограмметричних ЗD-моделей місцевості на основі інформації, отриманої по знімках з БПЛА, а також відеоматеріалів обльотів місцевості. Задля досягнення поставленої мети вирішено такі часткові задачі: виконання аналізу сучасних засобів отримання та обробки аерофотоінформації з точки зору можливості їх застосування для 3D-моделювання ситуації на місцевості; визначення основних фотограмметричних параметрів для побудови вимірювальних ЗD-моделей місцевості; розробка технологічних схем побудови фотограмметричних ЗDмоделей місцевості на основі комплексного використання просторових даних; розробка методики побудови 3D-моделі місцевості на базі отриманих даних за допомогою БПЛА. Висновки: виконано аналіз та вибір ПЗ, що задовольняє вимогам щодо застосування для 3D-моделювання ситуації на місцевості за даними з БПЛА; визначено основні фотограмметричні параметри для побудови вимірювальних ЗD- моделей місцевості за даними з БПЛА (сценарій зйомки для різних об'єктів; роздільна здатність; тип об'єктиву; параметри калібрування фотокамери); розроблено технологічні схеми побудови фотограмметричних ЗD-моделей місцевості на основі комплексного використання просторових даних аерофотозйомки та відеоданих; розроблено методичні рекомендації для побудови 3D-моделі місцевості за даними відео- та фотозйомки, отриманими з різних видів БПЛА; на підставі проведених досліджень розроблено методику побудови 3D-моделей місцевості на базі даних, отриманих за допомогою БПЛА. Методика дозволяє створювати 3D-моделі місцевості, цифрові моделі рельєфу, ортофотоплани, звіти з параметрами реконструкції місцевості та параметрами зйомочної камери. Запропоновану методику апробовано при побудові 3D-моделей місцевості реальних об'єктів: база відпочинку “Мис Доброї Надії” в Полтавській області, студентський гуртожиток Національного аерокосмічного університету ім. М. Є.Жуковського (ХАІ), територія Харківського національного університету ім. В. Н. Каразіна, піщаний кар'єр в Полтавській області.

Підготовка магістрів з програмної інженерії ведеться на базі освітньо-кваліфікаційного рівня бакалаврів з програмної інженерії. У зв’язку з цим майбутні магістри вже володіють навичками з розробки та тестування програмного забезпечення [4] і повинні отримати професійні компетентності, що дозволяють виконувати роботу наукового співробітника, як у галузі програмування, так і у інших галузях обчислень, та інженера у інших галузях інженерної справи, займаючи первинні посади: інженера з впровадження нової техніки та технологій; керівника виробничого або функціонального підрозділу; асистента вищого навчального закладу або викладача професійного навчального закладу.Таким чином, при підготовці магістрів з програмної інженерії передбачається посилення таких виробничих функцій, як організаційна, навчально-виховна, науково-дослідна та проектувальна. Кожна функція вимагає володіння певними вміннями згідно відповідної освітньо-кваліфікаційної характеристики. В табл. 1 показано зв’язок між виробничими функціями, типовими задачами в рамках кожної функції та уміннями, якими має оволодіти магістр з програмної інженерії.Таблиця 1Розподіл умінь магістрів з програмної інженерії згідно функцій ФункціяТипова задачаЗміст умінняОрганізаційнаКерівництво роботою виконавців та підрозділів по автоматизації обробки данихСпираючись на нормативні документи вміти: планувати та організувати роботу виконавців та підрозділів; виконувати контроль виконаних робіт по автоматизації обробки данихНавчально-виховнаОволодіння формами, методами та принципами організації навчального процесу у ВНЗСпираючись на відповідні підручники та методичне забезпечення вміти: підібрати потрібний зміст навчального матеріалу; використати оптимальні форми, методи і засоби навчання відповідно до програмиОволодіння основними дидактичними принципами педагогічних тех­нологій і процесів педагогічного проектуванняНа основі педагогічних знань вміти: контролювати і корегувати здобуті знання; застосовувати дидактичні принципи педагогічних технологійНа основі педагогічних знань вміти: застосовувати основні принципи комунікативної культури; застосовувати одержану інформацію у практичній і творчій діяльності; використовувати найновіші форми методи та прийоми у навчально-виховній діяльності на основі наукових знань, рекомендацій і комп’ютерної технікиНауково-досліднаДослідження існуючих технологій в ІС, розробка заходів по їх удосконаленню, та нових компонентівНа основі аналізу інформаційних систем (ІС) вміти: формулювати задачу дослідження; володіти методикою системного аналізу; моделювати та оптимізувати інформаційні системиВизначення актуальності наукового дослідженняВикористовуючи знання та результати аналізу наукових досліджень предметної області, вміти: обґрунтувати проблему дослідження; сформулювати парадигму, та границі дослідження; визначити мету та задачі дослідженняВизначення предмету і об’єкту дослідженняНа основі визначеної мети, задач дослідження вміти обґрунтувати предмет та об’єкт дослідженняПроектувальнаПрограмування прикладних задач мовами високого рівняУміти знаходити спільні і від’ємні риси різних систем програмування, розуміти основи побудови мов програмування високого рівня, використовувати ретроспективний аналіз для прогнозування розвитку і впровадження власних програмНавчальний план підготовки магістрів прийнято розділяти на окремі дисципліни. Так, наведені в табл. 1 уміння частково формуються під час вивчення дисциплін гуманітарної та соціально-економічної підготовки («Філософські проблеми наукового пізнання», «Вища освіта і Болонський процес», «Основи наукових досліджень»), а також при вивченні наступних дисциплін професійної та практичної підготовки:1. Інженерія ПЗ для паралельних та розподілених систем.2. Технології проектування та створення сучасних корпоративних мереж.3. Експертні технології для систем підтримки прийняття рішень.4. Розробка і дослідження інформаційних систем.5. Проектування, моделювання та аналіз інформаційних систем.6. Методи обробки експериментальних даних та планування експерименту.У той же час визначені у освітньо-кваліфікаційній характеристиці вміння є міждисциплінарними і формування їх відбувається під час вивчення не окремих дисциплін, а всього циклу підготовки. Міждисциплінарна інтеграція в рамках навчальної програми магістрів може відбуватися за наступними напрямками:1) посилення професійної зорієнтованості дисциплін гуманітарної та соціально-економічної підготовки;2) посилення діяльнісного підходу до вивчення дисциплін циклу професійної та практичної підготовки, активне застосування методів проектів та контекстного навчання, елементів проблемного навчання та навчання у співпраці [6];3) фундаменталізація підготовки магістрів програмної інженерії.В роботі С. О. Семерікова [7] підкреслюється, що подальша фундаменталізація підготовки фахівців повинна бути спрямована на педагогічну інтеграцію, подолання розриву між знаннями, отриманими студентами при вивченні різних навчальних дисциплін за рахунок істотного розвитку міжпредметних зв’язків, а одним із факторів фундаменталізації професійної підготовки фахівців з інформаційних технологій є фундаменталізація засобів навчання через надання їм властивостей мобільності. Підвищення мобільності можна досягти шляхом технологічного насиченням навчального процесу мобільними засобами ІКТ та шляхом уніфікації структури навчального матеріалу – подання його у вигляді окремих незалежних блоків, що називають навчальними об’єктами [9].Інтенсивне використання засобів ІКТ у вищій школі доцільне в умовах комбінованого навчання [8], яке передбачає системну інтеграцію традиційних та інноваційних технологій, зокрема, технологій електронного, дистанційного та мобільного навчання. Прагнення зробити навчальний процес більш гнучким, відкритим та мобільним зумовило зростання інтенсивності використання хмарних технологій у навчанні.Хмарні технології – найбільш перспективний на сьогодні напрям розвитку мобільних ІКТ [10] – передбачають доступ окремих користувачів до великого масиву легкодоступних віртуальних ресурсів (апаратних, програмних платформ та послуг) незалежно від пристрою, що використовується для доступу [2]. Обсяг хмарних ресурсів, що надається користувачу, може динамічно змінюватись, пристосовуючись до його потреб, що робить хмарні технології оптимальним інструментом забезпечення повсюдного та повсякчасного доступу до освітніх послуг.Детальному огляду впливу на вищу освіту тих змін, що пов’язані з поширенням хмарних технологій в сучасній ІТ-індустрії, присвячено дослідження авторів дослідницького об’єднання EDUCASE [1]. В дослідженні [5] розглянута реалізація ІТ-інфраструктури університету на основі хмарних технологій (рис. 1). Рис. 1. Архітектура хмари для університетів (за З. С. Сейдаметовою) Дослідження М. Ю. Кадемії та В. М. Кобисі [3] підтверджують, що технології хмарних обчислень є розвиненим засобом реалізації проектного методу навчання та формування у студентів навичок колективної роботи. В роботі Ю. В. Триуса [11] підкреслено, одним з реальних шляхів підвищення якості підготовки майбутніх ІТ-фахівців є розробка та впровадження у навчальний процес ВНЗ інноваційних технологій навчання, в основу яких покладено органічне поєднання традиційних та комп’ютерно орієнтованих форм, методів і засобів навчання, зокрема й хмарних технологій.Таким чином, аналіз доступних на сьогодні методичних підходів до використання хмарних засобів подання навчальних матеріалів та організації спільної роботи суб’єктів навчального процесу показав, що вони найбільш природно реалізують принципи комбінованого навчання та надають можливість приділити додаткову увагу формуванню специфічних професійних умінь магістрів з програмної інженерії. Хмарні технології мають стати провідним засобом підготовки магістрів з програмної інженерії з урахуванням їх доцільності для системної реалізації принципів комбінованого навчання та об’єктно-орієнтованого підходу до подання навчального матеріалу.Фундаменталізація навчання магістрів з програмної інженерії відбувається за рахунок інтеграції різних навчальних дисциплін, розвитку міжпредметних зв’язків та посилення діяльнісного підходу до вивчення дисциплін циклу професійної підготовки, активного застосування інноваційних методів навчання у співпраці на основі хмарних технології.Проведений аналіз надає можливість визначити такі напрями подальших досліджень:1. Виділити засоби і методи хмарних технологій навчання, використання яких спрямоване на реалізацію комбінованого навчання магістрів з програмної інженерії з урахуванням особливостей їх підготовки.2. Розробити методику використання хмароорієнтованих засобів у процесі комбінованого навчання магістрів з програмної інженерії.3. Локалізувати та допрацювати хмароорієнтоване програмне забезпечення для реалізації методики комбінованого навчання магістрів з програмної інженерії.4. Дослідити методи проектування та застосування навчальних об’єктів у комбінованому навчанні магістрів з програмної інженерії з використанням хмароорієнтованих засобів.5. На основі методики використання хмароорієнтованих засобів у процесі комбінованого навчання магістрів з програмної інженерії розробити методичне забезпечення дисциплін «Технології проектування та створення корпоративних мереж» та «Інженерія програмного забезпечення паралельних та розподілених систем».6. Експериментально перевірити вплив організації навчального процесу за методикою комбінованого навчання з використанням хмароорієнтованих засобів на рівень сформованості професійних компетентностей магістрів з програмної інженерії.

Дана дисертація розглядає один з можливих способів автоматизації процесу кур’єрської доставки - доставку посилок кінцевому отримувачу за допомогою безпілотних апаратів, які б могли виконувати такі завдання у дуже короткий час, незалежно від завантаженості доріг та систем громадського транспорту. Така система дозволяє суттєво знизити час доставки вантажу кінцевому користувачу, зменшити обсяг інфраструктури, необхідної для підтримки її працездатності та скоротити кількість обслуговуючого персоналу. Також повна автоматизація процесу доставки дозволяє знизити вплив людського фактору на якість обслуговування. На даний момент вже реалізовано кілька таких систем, проте жодна з них не є повністю безпечною та не відповідає всім вимогам до системи автоматичної кур’єрської доставки. Також жодна з цих розробок не має архітектури, що повністю покриває функціонал екосистеми безпілотного літального апарату. Також в даній роботі була досліджена низка готових архітектурних рішень, призначених для побудови аналогічного програмного забезпечення, взятих зі схожих наукових досліджень. Проте жодна з них також не відповідає всім поставленим вимогам до даного програмного забезпечення, або має суттєві недоліки, що перешкоджає її програмній реалізації, впровадженню або застосуванню на практиці. У зв’язку з усіма вище переліченими факторами було прийняте рішення про розробку власної архітектури для реалізації програмного комплексу екосистеми вантажного безпілотного літального апарату. А для підтвердження працездатності цієї архітектури і доведення її ефективності було розроблене відповідне програмне забезпечення із застосуванням запропонованого методу розробки. Метою даного наукового дослідження є розробка методу побудови програмного забезпечення екосистеми вантажного безпілотного літального апарату, такого, що покращить та удосконалить існуючі підходи до програмування БПЛА як з точки зору процесу їх впровадження, так і з точки зору використання кінцевого продукту. Основні задачі, які були виконані під час проведення даного дослідження: ˗ вивчення і аналіз готових впроваджених програмних продуктів-аналогів з метою виявлення їх основних переваг та недоліків; ˗ вивчення і аналіз аналогічних наукових досліджень з метою дослідження шляхів вирішення основних задач побудови програмного забезпечення БПЛА; ˗ створення власного методу побудови програмного забезпечення вантажного БПЛА, враховуючи результати попереднього дослідження предметної області; ˗ написання програмного забезпечення на основі даного методу, аналіз його основних переваг та недоліків, та доведення його ефективності. Об’єктом даного наукового дослідження є архітектура програмного забезпечення екосистеми вантажного БПЛА та підходи до реалізації даної архітектури. Предметом дослідження є методи та способи побудови програмного забезпечення екосистеми вантажного БПЛА. Під час проведення даного дослідження був використаний метод systematic mapping study (систематичний огляд літератури) для вивчення і аналізу предметної області даного дослідження з текстових джерел інформації та метод case study (метод ситуативного аналізу) для аналізу розробленого методу побудови програмного забезпечення. Наукова новизна отриманого методу побудови програмного забезпечення полягає у тому, що в ньому вперше БПЛА розглядається як актор екосистеми безпілотних літальних апаратів і вперше для цієї екосистеми була розроблена архітектура програмного забезпечення. Також вперше було введене саме поняття екосистеми безпілотних літальних апаратів. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що був розроблений простий, ефективний та комплексний підхід до вирішення задачі з побудови програмного забезпечення вантажного БПЛА, який досить легко може бути застосований для вирішення комерційних задач із адресної доставки малогабаритних вантажів. Результати цього дослідження були представлені на VІ Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених та студентів «Інформаційні системи та технології управління» (ІСТУ-2021). Дана дисертація складається з реферату, вступу, основної частини що поділяється на 4 розділи, висновків та додатків що включають в себе лістинг програмного коду та графічні матеріали. Основна частина даної роботи містить 105 сторінок, 28 рисунків, 18 таблиць та 19 посилань.
This dissertation considers one of the possible ways to automate the courier delivery process - delivery of parcels to the final recipient using unmanned aerial vehicles, which could perform such tasks in a very short time, regardless of the congestion of roads and public transport systems. This system can significantly reduce the time of delivery of goods to the end user, reduce the amount of infrastructure needed to maintain its efficiency and reduce the number of service personnel. Also, full automation of the delivery process reduces the impact of the human factor on the quality of service. Currently, several such systems have been implemented, but none of them is completely secure and does not meet all the requirements for an automatic courier system. Also, none of these developments has an architecture that fully covers the functionality of the unmanned aerial vehicle ecosystem. Also in this work, a number of ready-made architectural solutions designed to build similar software, taken from similar research. However, none of them also meets all the requirements for this software, or has significant shortcomings that prevent its software implementation, implementation or application in practice. In connection with all the above factors, it was decided to develop its own architecture for the implementation of the software package of the ecosystem of cargo unmanned aerial vehicles. And to confirm the efficiency of this architecture and prove its effectiveness, appropriate software was developed using the proposed method of development. The purpose of this research is to develop a method for building software ecosystems of unmanned aerial vehicles, one that will improve and enhance existing approaches to UAV programming both in terms of the process of their implementation and in terms of use of the final product. The main tasks that were performed during this study: ˗ study and analysis of ready-implemented software products-analogues in order to identify their main advantages and disadvantages; ˗ study and analysis of similar research to explore ways to solve the main problems of building UAV software; ˗ creation of own method of construction of the software of the cargo UAV, taking into account results of preliminary research of subject area; ˗ writing software based on this method, analyzing its main advantages and disadvantages, and proving its effectiveness. The object of this research is the software architecture of the cargo UAV ecosystem and approaches to the implementation of this architecture. The subject of the research is the methods and ways of building the software of the cargo UAV ecosystem. During this study, the method of systematic mapping study was used to study and analyze the subject area of this study from textual sources of information and the method of case study to analyze the developed method of software construction. The scientific novelty of the obtained method of software construction is that for the first time the UAV is considered as an actor in the ecosystem of unmanned aerial vehicles and for the first time a software architecture was developed for this ecosystem. Also, for the first time, the very concept of the unmanned aerial vehicle ecosystem was introduced. The practical significance of the obtained results is that a simple, effective and comprehensive approach for solving the problem of building a UAV software was developed, which can easily be used to solve commercial problems of targeted delivery of small cargo. The results of this study were presented at the VI All-Ukrainian scientificpractical conference of young scientists and students "Information Systems and Control Technologies" (ISCT-2021). This dissertation consists of an abstract, introduction, main part divided into 4 sections, conclusions and appendices that include a list of program code and graphics. The main part of this work contains 105 pages, 28 figures, 18 tables and 19 references.