Разработки СО РАН - каталог программ

На данной странице представлен каталог программ, включенных в Фонд алгоритмов и программ Сибирского отделения РАН. Полный каталог программ и БД, включенных в Фонд, а также любые выборки по научным центрам, объединенным ученым советам и др. вы можете найти на данной странице.

2013-04-08
Оценка уязвимости узлов оптических сетей с коммутацией блоков

Назначение - Оценка восприимчивости базовых узлов сети с оптической коммутацией блоков (Optical Burst Switchning Network, OBS) к атакам типа "наводнение пакетами"

Область применения - Современные мультисервисные сети. Исследование отказоустойчивости

Используемый алгоритм - Алгоритмы разрушающего воздействия описаны в следующих публикациях:

  1. Vladimir V. Shakhov. DDoS flooding attacks in OBS networks // IEEE 7th International Forum on Strategic Technologies (Tomsk, Sept 18-21, 2012). p.704-707.
  2. V. Vokkarane and J. Jue, “Burst segmentation: an approach for reducing packet loss in optical burst switched networks,” Optical Networks Mag., vol. 4, no. 6, pp. 81–89, Nov./Dec. 2003.

Алгоритмы функционирования базового узла OBS сети описаны в источниках

  1. Vladimir V. Shakhov. Method for multi channel assignment in optical burst switching network. Патент, USA, Publication number: US2006/0153218 A1, Publication date : July 13, 2006.
  2. Y. Chen, C. Qiao, and X. Yu, “Optical burst switching: a new area in optical networking research,” IEEE Network, vol. 18, no. 3, pp. 16–23, May 2004.
  3. L. Peng, C. Youn, W. Tang, and C. Qiao, “A Novel Approach to Optical Switching for Intradatacenter Networking,” J. Lightw. Technol., vol. 30, no. 2, pp. 252–266, January 2012.
  4. C. Y. Li, P. K. A. Wai, and V. O.-K. Li, “Performance improvement methods for Burst-switched networks,” J. Opt Commun. Net., vol. 3, no. 2, pp. 104–116, February 2011.

Оценка уязвимости узла OBS сети производится с использованием систем массового обслуживания, в частности использовались системы вида M/M/1/n, M/M/n/n и их модификации. Оценка надежности маршрута отправитель-получатель производится с использованием метода Мура-Шеннона.

Функциональные возможности - Предложенные средства позволяют оценивать уязвимость узлов к атакам типа "наводнение", организованным с помощью пакетов данных (bursts), а также к атакам, реализованным с использованием служебного канала и генерации фальшивых пакетов-заголовоков (header packets). Реализация процедуры оценки надежности маршрута с использованием шаблонов классов позволяет обеспечить масштабируемость программы и проводить вычисления для любого количества опорных узлов OBS сети.

Инструментальные средства создания - MSVC 2008
2013-04-03
Перестановочный тест на GPU

Назначение   Программа предназначена для проведения перестановочных тестов. Разработанные методы применяются для  случаев, когда нет возможности получить истинные повторения наблюдений. Программа позволяет формировать так называемые "псевдовыборки".  На основе этих псевдовыборок можно получить необходимые характеристики искомого параметра: оценки математического ожидания, дисперсии, доверительного интервала. 

Область применения   Представленный вариант позволяет проводить перестановочный тест в задачах генетики, но при небольшой переработке или соблюдении шаблона входного файла можно решать задачи из другой области.

Используемый алгоритм   Использованы известные алгоритмы: алгоритм генерации случайных чисел, параллельный алгоритм для сбора и обработки статистических данных. Предложен оригинальный подход для увеличения эффективности параллельной реализации, базирующийся на матрично-векторных операциях линейной алгебры.

Функциональные возможности - Формирование массивов входных данных из текстовых файлов. Проведение перестановочного теста с заданными параметрами (количество перестановок, общее число итераций). Формирование выходного текстового файла с полученными результатами статистик. Реализация на графическом процессоре позволяет получить ускорение на больших задачах в 100 раз.

Общая идеология перестановочных тестов заключается в следующем:
1.рассчитывается наблюдаемое для реальных выборок значение статистики G0;
2.осуществляется случайная перестановка значений между выборками;
3.для новых выборок рассчитывается значение статистики Gu. Индекс u отвечает номеру перестановки;
4.процедуры перестановки и расчета статистики 2) - 3) повторяются U раз;
5.p-значение определяется как доля значений Gu, превышающих G0.

Во вложенных файлах представлено:  рис. 1 - образец входного файла с выделением важных элементов; рис. 2 - общая структура выполнения программы с сопоставлением функциональных блоков аппаратным ресурсам; рис. 3 - образец выходного файла; рис. 4 - производительность параллельной и последовательной версий программы на двух различных задачах.

Инструментальные средства создания - Microsoft Visual Studio 2008, NVIDIA CUDA
2013-03-29
Программа расчёта интенсивности электрического и магнитного поля световой волны в многослойных полупроводниковых структурах

Назначение. Программа предназначена для автоматизированного расчёта  интенсивности электрического и магнитного поля световой волны в многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структурах.

Область применения. Фотолюминесцентные исследования полупроводниковых материалов. Математическое моделирование интенсивности электрического и магнитного поля световой волны в в многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структурах.

Используемый алгоритм. Расчёт интенсивости электрического и магнитного поля световой волны в многослойных структурах осуществляется классическим методом матриц переноса и подробно описан в [1]. В дополнение к классическому методу матриц переноса, в использованном алгоритме применяются специальные формулы для расчёта отражения, пропускания и поглощения для слоёв материала, которые являются квантовыми ямами (формулы приведёны в [2]).

1. Борн М. Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. Перевод с англ.  М.: изд-во «Наука», 1973. 713 с.

2. Kavokin A., Malpuech G. Thin films and nanostructures: Vol. 32 Cavity Polaritons. Elsevier, 2003. 246 p.

В качестве входных данных программа использует текстовые файлы, описывающие  для каждого из слоёв структуры толщину и коэффициент преломления. Для слоёв, являющихся квантовыми ямами, через текстовый файл вводятся резонансная частота экситона,  величины радиационного и нерадиационного затухания.  Угол падения световой волны вводится через командный пользовательский интерфейс.

Функциональные возможности. Программа позволяет получать значение интенсивности электрического и магнитного поля световой волны в различных точках многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структур.

Инструментальные средства создания:  MathSoft MATLAB R2011b.
2013-03-27
Программа расчёта спектров отражения, пропускания и поглощения многослойных полупроводниковых структур

Назначение. Программа предназначена для автоматизированного расчёта спектров отражения, пропускания и поглощения многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структур.
Область применения. Фотолюминесцентные исследования полупроводниковых материалов. Математическое моделирование спектров отражения, пропускания и поглощения многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структур.
Используемый алгоритм. Расчёт интенсивости электрического и магнитного поля световой волны в многослойных структурах осуществляется классическим методом матриц переноса и подробно описан в [1]. В дополнение к классическому методу матриц переноса применяются специальные формулы для расчёта отражения, пропускания и поглощения для слоёв материала, которые являются квантовыми ямами, приведённые в [2]. 

1. Борн М. Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. Перевод с англ.  М.: изд-во «Наука», 1973. 713 с.

2. Kavokin A., Malpuech G. Thin films and nanostructures: Vol. 32 Cavity Polaritons. Elsevier, 2003. 246 p.

В качестве входных данных программа использует текстовые файлы, описывающие спектральную зависимость коэффициента поглощения для каждого из слоёв структуры.   Кроме этого для каждого из слоёв с использованием текстовых файлов вводятся  его толщина и коэффициент преломления. Для слоёв, являющихся квантовыми ямами, через текстовый файл вводятся резонансная частота экситона,  величины радиационного и нерадиационного затухания.  Угол падения световой волны вводится через командный пользовательский интерфейс.

Функциональные возможности. Программа позволяет получать спектры отражения, пропускания и поглощения многослойных (в том числе содержащих квантовые ямы)  полупроводниковых структурв. 

Инструментальные средства создания:  MathSoft MATLAB R2011b.
2013-03-26
Программа, реализующая метод конфлюентного анализа в катодолюминесцентной микроскопии для идентификации параметров двумерной диффузии экситонов в прямозонных полупроводниках

Назначение. Программа предназначена для получения точечных и интервальных оценок коэффициента латеральной диффузии экситонов в прямозонных полупроводниковых материалах (как однородных, так и содержащих квантовые ямы) по результатам автоматизированного анализа зависимости интенсивности спада катодолюминесцентного излучения от времени с использованием метода конфлюентного анализа. 

Область применения. Идентификация электрофизических параметров полупроводниковых материалов  при обработке результатов физического эксперимента в растровой электронной микроскопии, а также при бесконтактной диагностике качества полупроводниковых материалов в промышленном производстве.

Используемый алгоритм.

Алгоритм метода конфлюентного анализа подробно описан в [1]. Это итеративный метод оценки параметров функциональных зависимостей, заключающийся в поочередной минимизации функционалов метода наименьших квадратов (МНК) и метода ортогональной регрессии. Такой подход приводит к минимизации суммы квадратов наикратчайших расстояний от экспериментальных точек до кривой регрессии, что позволяет учитывать погрешности измерений аргумента функции, тогда как в МНК минимизируется сумма квадратов отклонений при фиксированных значениях абсцисс экспериментальных точек, что позволяет учитывать погрешности лишь в измерении значений самой функции.

Функция распредления экситонов, генерированных зондом растрового электронного микроскопа в образце, получена авторами в результате аналитического решения уравнений диффузии экситонов (стационарного и нестационарного) [2]. В качестве функции генерации использовалось функция плотности нормального распределения. Окончательное расчётное выражение для зависимости интенсивности катодолюминесценции от времени (для случая гашения люминесценции) получено авторами в результате аналитического интегрирования функции распределения экситонов [2]. 

1. Грешилов А. А. Анализ и синтез стохастических систем. Параметрические модели и конфлюентный анализ. М.: Радио и связь, 1990. 320 с.

2. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Christen J. и др. Двумерная диффузия и катодолюминесценция экситонов, генерированных электронным пучком в полупроводниковом материале: результаты математического моделирования// По­верх­ность. Рент­геновские, син­хро­тронные и нейтронные исследования. 2011. № 11. С. 35-40.

В качестве входных данных программа использует текстовые файлы, описывающие зависимость интенсивности спада катодолюминесценции от времени.  Данные о  материале образца (время жизни экситонов и др.) и о начальном приближении, используемом в алгоритме конфлюентного анализа, вводятся через командный пользовательский интерфейс.

Функциональные возможности. Программа позволяет получать точечные и интервальные оценки коэффициента латеральной диффузии экситонов. 

Инструментальные средства создания:  MATLAB R2010a.