Wyniki 1-10 spośród 44 dla zapytania: authorDesc:"Zbigniew Handzel"

Implementing the rate monotonic scheduling algorithm for heterogeneous processors

Czytaj za darmo! »

The paper discusses task scheduling issues in real-time systems with hard time constraints. In the paper, we propose to use rate monotonic scheduling for heterogeneous multiprocessor systems. Moreover, for the sake of load balancing we propose to use a genetic algorithm. Streszczenie. W artykule rozważono zagadnienia szeregowania zadań w systemach czasu rzeczywistego z ostrymi ograniczeniami czasowymi. Rozważono możliwości wykorzystania metody rate monotonic scheduling w przypadku heterogenicznych systemów wieloprocesorowych. Ponadto w celu równoważenia obciążenia poszczególnych jednostek obliczeniowych zaproponowano wykorzystanie algorytmu genetycznego. (Implementacja algorytmu szeregowania według monotonicznego tempa dla heterogenicznych procesorów). Keywords: task scheduling, multiprocessor systems, heterogeneous processors, genetic algorithms. Słowa kluczowe: szeregowanie zadań, systemy wieloprocesorowe, procesory heterogeniczne, algorytmy genetyczne. Introduction At present, real-time computer systems constitute a separate and well-defined class of industrial computer systems which differ in many important aspects from the general purpose computer systems. In the case of real-time computer systems with hard time constraints, the time of task performance is the most crucial parameter which requires a special consideration. In the case of hard realtime systems, it is not enough that a given task delivers results which are logically correct, but additionally these results must be delivered on time. If the logically correct results obtained during the computational process are delivered after the predefined time constraints, the obtained results are no longer valid. Moreover, if the time constraints are not met in the case of the hard real-time system, this can result in severe damages, catastrophes and serious economic losses or even a loss of human lives [1]. This is the main reason why real-time systems with hard time constrai[...]

Modifying the rate of evolution using the learning process

Czytaj za darmo! »

The paper discusses the issues concerned with the impact of learning process on the rate of evolution in evolutionary systems. In the paper we tried to answer the question whether it is possible to speed up the evolution by introduction of learning process of individuals. We also consider some practical consequences of the obtained results. Streszczenie. Artykuł dotyczy zagadnień wpływu procesu uczenia na tempo zachodzenia przemian w systemach ewolucyjnych. W szczególności w artykule starano się odpowiedzieć na pytanie, czy możliwe jest przyspieszenie ewolucji poprzez wprowadzenie procesu uczenia osobników. Rozważono także praktyczne konsekwencje uzyskanych wyników. (Wpływanie na tempo ewolucji z wykorzystaniem procesu uczenia). Keywords: evolutionary systems, learning process, the Baldwin effect. Słowa kluczowe: systemy ewolucyjne, proces uczenia, efekt Baldwina. Introduction Evolution and learning are two main processes that are most often examined within the Artificial Life (AL) domain [6]. The evolution and learning processes are considered both in the context of artificial [1] and natural systems, the behavior of which is simulated with the use of computers [4]. The processes of evolution and learning operate in different time scales, which are respectively the time of existence of a species that evolves on the span of consequent generations, and the time of life of an individual that is taught during a certain period. Moreover, evolution operates on the entire population while learning is applied only to some selected individuals [5]. Despite this it is a well-known fact that evolution and learning can interact with each other [3]. In particular, evolution can be accelerated or slowed down by learning, and this phenomenon is called the Baldwin effect [2]. The phenomena considered with the impact of learning on the rate of evolution are still not understood well enough. Moreover, there is no general theory that would be able[...]

Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych w optymalizacji wielokryterialnej na przykładzie zagadnienia ekonomicznego rozdziału obciążeń w systemie elektroenergetycznym DOI:Mirosław Gajer, Dariusz Jamróz


  Celem niniejszego artykułu jest przestawienie propozycji zastosowania techniki obliczeniowej opartej na wykorzystaniu algorytmów ewolucyjnych na potrzeby rozwiązania zagadnienia ekonomicznego rozdziału obciążeń w systemie elektroenergetycznym. Algorytmy ewolucyjne swe powstanie zawdzięczają fundamentalnym odkryciom dokonanym w obszarze nauk biologicznych i stanowią zarazem udaną próbę przeniesienia praw rządzących doborem naturalnym i związaną z nim biologiczną ewolucją do świata maszyn cyfrowych [1, 2]. Na przestrzeni kilku ostatnich dekad w literaturze przedmiotu wielokrotnie już wykazano dużą skuteczność technik obliczeniowych opartych na zastosowaniu różnego typu algorytmów ewolucyjnych podczas rozwiązywania wszelkiego typu zagadnień obliczeniowych, w tym również tych szczególnie trudnych bądź takich, w przypadku których zawodzą znane dotychczas metody oparte na zastosowaniu klasycznej teorii optymalizacji [6, 7]. Obecnie pod pojęciem algorytmów bądź systemów ewolucyjnych rozumie się różnego typu techniki obliczeniowe imitujące procesy zachodzące podczas przebiegu biologicznej ewolucji [3]. Do tego typu technik obliczeniowych zalicza się, między innymi, algorytmy genetyczne, strategie ewolucyjne oraz techniki programowania genetycznego i ewolucyjnego [4]. Do pokrewnych technik obliczeniowych, w pewnym sensie mocno związanych z algorytmami ewolucyjnymi, zalicza się także algorytmy rojowe, mrówkowe i pszczele, a także algorytmy immunologiczne. Każdy system elektroenergetyczny stanowi w swej istocie niezwykle złożony obiekt techniczny, w którego skład wchodzą różnego typu urządzenia generujące moc elektryczną, elektroenergetyczne linie przesyłowo-rozdzielcze, a także wszelkiego rodzaju urządzenia odbiorcze [5]. Znamienną cechą każdego systemu elektroenergetycznego jest fakt, że w każdej chwili musi znajdować się w stanie równowagi, co sprowadza się do tego, że wartość mocy generowanej w urządzeniach wytwórczych musi być r[...]

Statystyczna analiza wzorów geometrycznych występujących na dysku z Fajstos DOI:10.15199/13.2016.3.8


  Artykuł dotyczy zagadnień związanych ze statystyczną analizą wzorów geometrycznych występujących na dysku z Fajstos. Przeprowadzone przez autorów obliczenia wskazują na intencjonalne wykonanie rozważanych artefaktów. Słowa kluczowe: dysk z Fajstos, wzory geometryczne, analiza statystyczna.Dysk z Fajstos jest obecnie powszechnie znanym artefaktem, który został odnaleziony w 1908 roku przez włoskiego archeologa L. Perniera, prowadzącego wykopaliska na Krecie w ruinach minojskiego pałacu położonego niedaleko miejscowości Fajstos. Od ponad stu lat obiekt ten rozpala wyobraźnię licznej rzeszy zarówno profesjonalnych badaczy, jak i przeróżnych amatorów - pasjonatów historii starożytnej i archeologii [1]. Dysk z Fajstos jest krążkiem z wypalonej gliny o średnicy około 16 cm, na którym z obydwu stron zostały odciśnięte zagadkowe znaki w liczbie 241, przy czym różnych typów znaków jest w sumie 45. Dość powszechnie przyjmuje się, że dysk z Fajstos zawiera pewien tekst zapisany w jakimś bliżej nieokreślonym języku naturalnym. W przeszłości podejmowane były już liczne próby odczytania rozważanego tekstu, ale żadna z nich nie zakończyła się bynajmniej sukcesem, a uzyskiwane przez różnych pasjonatów wyniki były najczęściej mocno kwestionowane przez środowiska naukowe. Niestety, wydaje się, że jak dotychczas nie uzyskano jeszcze ostatecznej odpowiedzi na pytanie, czym w ogóle jest dysk z Fajstos. Przeprowadzone przez autorów analizy statystyczne częstości występowania wyrazów o[...]

Analiza nieliniowych obwodów elektrycznych prądu stałego z wykorzystaniem obliczeń ewolucyjnych


  Jednym z podstawowych zagadnień rozpatrywanych w ramach teorii obwodów elektrycznych jest wyznaczanie rezystancji zastępczej obwodów elektrycznych, stanowiących różnego typu układy połączeń elementów rezystywnych. Zwykle rozpatrywany fragment obwodu można sprowadzić do pewnej kombinacji szeregowych i równoległych połączeń jego elementów składowych, co pozwala na efektywne wyznaczenie jego rezystancji zastępczej. Jednak przyjęcie tego typu postępowania nie zawsze jest możliwe. Jako przykład tego typu sytuacji można wskazać obwody, które zostały przedstawione na rys. 1. Rys. 1. Obwody elektryczne, których rezystancji zastępczej nie da się sprowadzić do układu stanowiącego kombinację szeregowych i równoległych połączeń ich elementów składowych Fig. 1. Electrical circuits the effective resistance of which can not be calculated as the combinations of parallel or serial connections of their components W przypadku pierwszego z rozważanych obwodów występują dwa identyczne trójkąty równoboczne o wspólnej podstawie, przy czym rezystancja przewodnika stanowiącego bok takiego trójkąta wynosi R. Jak już uprzednio wspomniano, rezystancji zastępczej rozpatrywanego obwodu nie da się sprowadzić do układu stanowiącego kombinację połączeń szeregowych i równoległych oporników o rezystancji R. Rezystancję zastępczą rozpatrywanego układu można natomiast wyznaczyć, jeżeli poczynimy spostrzeżenie, że w gałęzi poziomej rozpatrywanego fragmentu obwodu w ogóle nie płynie prąd, ponieważ na skutek symetrii rozpatrywanego układu potencjały elektryczne obu końców gałęzi poziomej są równe. W związku z tym gałąź poziomą można z rozważanego obwodu bez żadnej szkody usunąć, gdyż nie będzie to miało jakiegokolwiek wpływu na wartości prądów płynących w pozostałych gałęziach tego obwodu. Po przeprowadzeniu takiej operacji łatwo jest już wyliczyć, że rezystancja zastępcza analizowanego fragmentu obwodu wynosi R. Podobnie w przypadku drugiego z prze[...]

Szeregowanie i alokacja zadań w heterogenicznym systemie wieloprocesorowym z wykorzystaniem obliczeń ewolucyjnych


  W dzisiejszych czasach technika mikroprocesorowa osiągnęła na tyle wysoki poziom, że dalsze istotne zwiększenie mocy obliczeniowej procesorów wydaje się już mało realne. Obecnie trwają prace nad wdrożeniem technologii półprzewodnikowych o rozmiarze charakterystycznym leżącym poniżej wartości 10 nanometrów, co w praktyce oznacza, że kanały tranzystorów polowych będą przyjmowały postać obszarów półprzewodnika o szerokości równej zaledwie kilkudziesięciu atomom krzemu ustawionych w szereg. Tak daleko posunięta miniaturyzacja sprawia, że w projektowaniu układów scalonych istotnym czynnikiem staje się ziarnista budowa materii, ponieważ założenie o zaniedbywanie małych rozmiarach atomu przestaje już obowiązywać. Oczywiście, naturalną barierę dalszego rozwoju układów scalonych stanowi sytuacja, w której kanał tranzystora polowego będzie składał się wyłącznie z jednego atomu krzemu, jednak osiągnięcie tej granicznej wartości nie wydaje się być na razie możliwe. Ponadto gdyby nawet taki skrajny stan osiągnięto, to tego rodzaju zminiaturyzowane do granic możliwości struktury półprzewodnikowe cyfrowych układów scalonych byłby bardzo podatne na uszkodzenia. Na dodatek prawdopodobnie uzysk produkcyjny poprawnie działających tego rodzaju układów scalonych nie byłby zbyt wysoki, co powodowałoby z pewnością kolejne problemy natury ekonomicznej, stawiające pod dużym znakiem zapytania opłacalność tego rodzaju przedsięwzięcia [1]. Zwiększać moc obliczeniową procesorów można także wprowadzając zmiany w ich architekturze, na przykład poprzez wyposażanie jednostki arytmetyczno-logicznej w alternatywne kolejki rozkazów bądź wprowadzanie nowych rozkazów będących w stanie szybko wykonywać złożone operacje realizowane dotychczas przez całą sekwencję innych rozkazów. Jednak wydaje się, że również w tym obszarze bardzo wiele już do tej pory osiągnięto, w związku z czym pojawienia się jakichś przełomowych rozwiązań nie należy się raczej w najbliższym c[...]

Sztuczny język lojban utworzony w celu zapewnienia naturalnej komunikacji człowieka z maszyną


  Dalekosiężnym celem badań prowadzonych w dziedzinie sztucznej inteligencji jest umożliwienie efektywnej komunikacji człowieka z maszyną z wykorzystaniem w tym celu języka naturalnego. Badania prowadzone w tej dziedzinie mają ostatecznie doprowadzić do powstania głosowych systemów dialogowych, dzięki którym będzie możliwe przeprowadzenie z pozytywnym skutkiem rozmowy z komputerem "ludzkim głosem" w pewnym obszarze tematycznym. W budowie tego rodzaju systemów można wyróżnić trzy zasadnicze bloki. Pierwszym z nich jest moduł rozpoznawania mowy. W ostatnich latach poczyniono w tym obszarze znaczne postępy, jednak rozpoznawanie mowy ciągłej wypowiadanej przez dowolne osoby wciąż pozostaje dużym wyzwaniem technicznym. Kolejnym blokiem wyróżnianym w budowie tego typu systemów jest moduł interpretacji języka naturalnego, dzięki któremu komputer jest w stanie "zrozumieć" kierowane do niego treści, formułowane w języku naturalnym. Za pośrednictwem rozważanego bloku komputer generuje również wypowiedzi w języku naturalnym przeznaczone dla użytkownika. Wreszcie ostatnim - trzecim - blokiem głosowych systemów dialogowych jest moduł syntezy mowy, dzięki któremu z zadanego tekstu generowany jest sygnał dźwiękowy, kierowany już bezpośrednio do użytkownika. Prace badawcze prowadzone w dziedzinie komunikacji człowieka z maszyną w języku naturalnym mają już stosunkowo długą historię [1]. Jednak jak dotychczas realizacja swobodnego dialogu człowieka z komputerem przy wykorzystaniu języka naturalnego pozostaje wciąż niedoścignionym ideałem, charakterystycznym raczej dla popularnych powieści typu science-fiction niż stosowanych w praktyce rozwiązań technicznych. Prowadzone prace nad przetwarzaniem języka naturalnego wpisują się także w szerszy nurt prac nad opracowaniem, tzw. komputerów piątej generacji. Jako cechy charakterystyczne tego typu systemów wymienia się ich zdolność do rozpoznawania, interpretacji i generowania mowy ludzkiej. Ponadto [...]

Zastosowanie hybrydowego operatora mutacji w obliczeniach ewolucyjnych


  Obecnie algorytmy ewolucyjne stanowią już dobrze ugruntowaną technikę obliczeniową, która wykorzystywana jest powszechnie na potrzeby rozwiązywania różnego typu zagadnień optymalizacyjnych [1]. Dużą zaletą algorytmów ewolucyjnych jest fakt, że są one metodą obliczeniową wymagającą minimum wiedzy o rozwiązywanym zagadnieniu [2]. Bowiem w celu zastosowania algorytmu ewolucyjnego należy tylko zdefiniować sposób kodowania rozwiązań na materiale genetycznym osobników oraz określić postać funkcji dopasowania, która pozwala rozstrzygnąć, które z dwóch różnych rozwiązań reprezentowanych przez odmienne osobniki jest lepsze [3, 4]. Niestety, w praktyce okazuje się, że zdefiniowanie odpowiedniego sposobu kodowania rozwiązań oraz określenie postaci funkcji dopasowania nie jest bynajmniej zadaniem łatwym, o czym świadczą między innymi prace [5-14]. Jeżeli chodzi o różne sposoby kodowania rozwiązań, to najstarszym ze znanych jest kodowanie binarne, w przypadku którego każdy z genów ewoluującego osobnika może przyjąć tylko jedną z dwóch dopuszczalnych wartości, czyli zero lub jeden [1-4]. Jednak na pewnym etapie badań nad algorytmami ewolucyjnymi zdano sobie sprawę, że w wielu przypadkach jest znacznie korzystniej, gdy na potrzeby kodowania wykorzystane zostaną liczby całkowite. W takim przypadku każdy z genów osobnika jest liczbą całkowitą zawartą w pewnym przedziale od N1 do N2. Z kolei w przypadku niektórych zagadnień optymalizacyjnych można zastosować kodowanie oparte bezpośrednio na wykorzystaniu liczb rzeczywistych, które oczywiście w komputerze reprezentowane są przez najbliższe im co do wartości liczby wymierne, co wiąże się ze skończoną dokładnością reprezentacji liczb w maszynach cyfrowych. W takim przypadku każdy z genów osobnika jest w istocie liczbą wymierną zawartą w pewnym przedziale od W1 do W2. Ponadto okazuje się, że istnieją także złożone zagadnienia optymalizacyjne, w przypadku których korzystnie byłoby zastosować hyb[...]

Wykorzystanie obliczeń ewolucyjnych do analizy stanów nieustalonych w nieliniowych obwodach elektrycznych


  Stany nieustalone powstają każdorazowo w obwodach elektrycznych posiadających elementy pojemnościowe bądź indukcyjne podczas operacji załączania źródeł zasilania lub wykonywania innych operacji łączeniowych prowadzących do zmiany struktury wzajemnych połączeń elementów składowych obwodu [1]. Analiza stanów nieustalonych mających miejsce w nieliniowych obwodach elektrycznych należy do najbardziej skomplikowanych zagadnień rozpatrywanych w ramach badań prowadzonych w obszarze teorii obwodów elektrycznych. W takim wypadku najczęściej nie istnieją rozwiązania analizowanych problemów w postaci analitycznej, tylko poszukiwać ich należy wykorzystując w tym celu odpowiednie metody numeryczne [2]. Ze względu na różnego typu nieliniowości elementów składowych obwodów elektrycznych trudno jest wskazać metody numeryczne, które byłby w pełnie uniwersalne i nadawały się do analizy stanów nieustalonych występujących w każdego rodzaju obwodach nieliniowych [3]. Autorzy artykułu zaproponowali oryginalne podejście, polegające na wykorzystaniu na potrzeby analizy stanów nieustalonych w nieliniowych obwodach elektrycznych techniki obliczeniowej opartej na wykorzystaniu algorytmów ewolucyjnych. Zastosowanie obliczeń ewolucyjnych w celu analizy stanów nieustalonych zostało zilustrowane na przykładzie wybranego obwodu nieliniowego o odpowiednio prostej strukturze. Analizowany obwód nieliniowy Niech dany będzie obwód nieliniowy, taki jak przedstawiono na rys. 1, składający się z szeregowo połączo[...]

Analiza filtrów Butterwortha wyższego rzędu metodą obliczeń ewolucyjnych


  Filtry aktywne są to układy elektroniczne, których zadaniem jest przepuszczanie sygnałów o częstotliwościach mieszczących się w określonym paśmie i jednocześnie tłumienie wszelkich sygnałów o częstotliwościach leżących poza tym pasmem [1]. Filtry aktywne charakteryzują się znacznie większą stromością zboczy ich charakterystyk amplitudowych w porównaniu z filtrami pasywnymi, do budowy których standardowo wykorzystywane są jedynie cewki i kondensatory [2]. Jednak w celu budowy filtrów aktywnych należy użyć, jak sama ich nazwa wskazuje, pewnych półprzewodnikowych elementów aktywnych [3, 4]. Filtry aktywne można zrealizować wykorzystując w tym celu wzmacniacze operacyjne [5]. Domykając pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego za pomocą różnych kombinacji wzajemnych połączeń rezystorów i kondensatorów, można otrzymać filtr charakteryzujący się odmienną liczbą biegunów, od czego zależy stromość zbocza jego charakterystyki amplitudowej [6]. Dwubiegunowy filtr aktywny Butterwortha Na rysunku 1 pokazano schemat dwubiegunowego dolnoprzepustowego filtra aktywnego, zrealizowanego w układzie Butterwortha. W układzie tym wzmacniacz operacyjny pełni rolę wtórnika napięciowego. (5) Zgodnie z literaturą przedmiotu [7] 3-decybelowa częstotliwość graniczna rozważanego filtra dolnoprzepustowego wyraża się wzorem: (6) Przy czym pomiędzy pojemnością C, a pojemnościami kondensatorów C1 i C2 zachodzą następujące związki: C1 = 1,414C i C2 = 0,7071C. Załóżmy, że chcemy uzyskać filtr dolnoprzepustowy o 3-decybelowej częstotliwości granicznej f3db równej 1 kHz przy wartości rezystancji R równej 1kΩ. W tym wypadku, korzystając ze wzoru (20), możemy wyznaczyć wartość pojemności kondensatora C, która wynosi 0,1592 μF. Następnie wyliczamy wartość pojemności kondensatora C1, która wynosi 0,2252 μF, oraz wartość pojemności kondensatora C2, która wynosi 0,1126 μF. Charakterystyka amplitudowa rozważanego filtra zosta[...]

 Strona 1  Następna strona »