ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ, ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

Основные направления исследований: теоретические аспекты доказательного программирования и верификации программ, инструментальные средства разработки параллельных приложений, математическое моделирование составных частей систем компьютерного зрения, программные системы интеллектуальной обработки данных, методы оптимизации (специализации) программ, малые компьютерные системы с высоким доступом, компьютерная алгебра. Используемые методы: анализ уравнений в словах, частичные вычисления, суперкомпиляция, динамическое распараллеливание, гибридное программирование, лексический анализ и частичный грамматический разбор исходного кода, обработка и восстановление данных с помощью искусственных нейронных сетей, математическое моделирование, специализация интерпретаторов, аппаратная разработка узлов малых компьютерных систем. Описание выполненных исследований и полученных результатов: Развивалось направление по развитию методов доказательного программирования с помощью автоматических методов. Развитие системы программирования Рефал 5 как основного программного инструмент поддержки методов программного моделирования логики вычислительных систем и методов верификации и анализа соответствующих моделей средствами суперкомпиляции: реализована тестовая версия Рефал-5-ПѮ-0.1, поддерживающая unicode-символы; предложена модель динамической модульности в системе Рефал 5; реализован прототип онлайн суперкомпилятора программ на языке Рефал; описан класс Рефал-образцов, названный k-замкнутыми образцами, ранее не описанный в литературе; доказана теорема о нётеровости по вложению формальных языков, определяемых k замкнутыми образцами; построен ряд примеров пустых SMT-моделей, распознаваемых модельным суперкомпилятором MSCP-A, но не поддающихся анализу известными зарубежными SMT-решателями (SMT - satisfiability modulo theorie - задача выполнимости формул в теориях); получил развитие алгоритм обобщения параметризованных состояний Рефал-программы для MSCP-A; открыто новое бесконечное множество уравнений в словах; разработаны библиотеки программ на языках Haskell и Agda, воплощающие арифметику многочленов от одной переменной для области коэффициентов — произвольного коммутативного кольца с алгоритмически разрешимым равенством. Начата модернизация компилятора с языка Т с целью поддержки Т-конструкций в программах на современном диалекте языка C++20 для системы параллельного программирования OpenTS. Расширены возможности транспортной библиотеки параллельных вычислений OpenTS DMPI, используемой для реализации гибридных вычислений (комбинация динамического и статического распараллеливания) в среде OpenTS. Проведен теоретический расчет оптимальной конфигурации катадиоптрической стереосистемы, состоящей из двух плоских зеркал, в части ограничений на размер зеркал, на величину стереобазы, на возможность двойного отражения световых лучей и на возможность отражения в зеркалах самой видеокамеры. Новизна результатов заключается в том, что в более ранних исследованиях подобных стереосистем учитывалось меньшее количество возможных ограничений на оптимальность конструкции (как правило, угол обзора и стереобаза) и/или рассматривались частные случаи конфигураций подобных оптических систем. Формализована задача распределения функций контроля в рамках планирования работы экспериментального образца нейросетевой системы мониторинга состояния и поведения подсистем космических аппаратов по телеметрическим данным. Рассмотрена архитектура экспериментального образца, реализующего основные функции мониторинга (контроля и диагностики) подсистем космических аппаратов. Разработан и протестирован метод, направленный на выявление неисправностей и построение эмуляторов основных датчиков малого космического аппарата, отвечающих за телеметрию. Использовано прогнозирование на основе метода Берга и моделей искусственного интеллекта – байесовских сетей и нейросетевых комитетов, осуществляющих прогнозирование состояния объектов интереса в нестационарной среде. Разработан подход к оптимизации программ на объектно-ориентированных языках методом специализации с помощью частичных вычислений. Развитие методов частичных вычислений привело к созданию специализатора JaSpe, в котором решается в ряде случаев проблема полиморфизма, с которой не справляются специализаторы-предшественники. Выполнена аппаратная разработка узлов малых компьютерных систем с масштабированием и высоким доступом на основе одноплатных компьютеров собственной разработки, изготовлены опытные образцы узлов, проведены испытания. Предлагаемое решение является альтернативным существующим способам построения систем с масштабируемостью и высокой доступностью.