Разработка интеллектуальных систем и формальный анализ интерфейса диспетчера воздушного движения и пилота с вероятностными синхронизированными автоматами путем ветвящегося бисимуляционного моделирования

Руководитель проекта: Shazada Muhammad Umair Khan, PhD, ассоц. профессор Департамента интеллектуальный систем и кибербезопасности

Цель проекта: Целью этого проекта является создание интерфейса из вероятностного временного автомата (PTA) и выполнение формальной проверки посредством анализа бисимуляции ветвления. Основная цель — установить предсказуемое и безопасное взаимодействие оператора и автоматизированной системы как в условиях вероятностной неопределенности, так и в условиях строгих ограничений реального времени.

Задачи

  1. Исследование проверяет свойства системы с помощью анализа поведенческой эквивалентности, чтобы подтвердить, что целевая система ведет себя идентично эталонной системе, защищая ее от внешнего наблюдения или вторжения.
  2. Исследование определяет основные действия по проектированию пользовательского интерфейса для создания систематических и эффективных методов разработки.
  3. Исследование оценивает множественные подходы к взаимодействию с пользователем, изучая их отличительные особенности и практическое использование, а также их влияние на удобство использования.
  4. Исследование разрабатывает принципы проектирования для улучшения интерфейсов супервизорного управления и надежности пользовательского интерфейса за счет устранения состояний, подверженных ошибкам.
  5. Исследование будет опубликовано.

Эта работа устанавливает цели по повышению надежности, удобства использования и безопасности программной системы с акцентом на пользовательский интерфейс и поведение системы. Первая цель включает формальную проверку свойств с помощью поведенческой эквивалентности для защиты систем от внешнего наблюдения при сохранении конфиденциальности. Вторая и третья цели сосредоточены на проектировании пользовательского интерфейса и аспектах взаимодействия путем определения основных действий по проектированию и оценки множественных стилей взаимодействия для улучшения пользовательского опыта. Последняя цель направлена ​​на разработку сильных принципов проектирования, которые позволяют осуществлять контроль и предотвращать системные ошибки и сбои в пользовательских интерфейсах. Эти цели работают вместе, чтобы создавать программные системы, которые являются безопасными, ориентированными на пользователя и устойчивыми к сбоям.

Результаты

1. Все взаимодействия между диспетчером и пилотом, авионикой и надзорным контролем, полученные на этапе формализации требований, были преобразованы в 358-состояний Марковский процесс принятия решений (MDP), который точно моделирует вероятностный таймированный автомат. Глобальный таймер  использовал двадцатитактные циклы, где один тик равен полутора секундам, чтобы отразить реальные временные дедлайны (см. рисунок 1).

2. Составной MDP прошёл исследование в ширину, при котором достигнута сходимость за 23 итерации, выявив 946 вероятностных переходов. Уравнения Беллмана были решены методом итерации по значению для задач достижимости и ожидаемого вознаграждения, при этом остаточная ошибка снизилась ниже  подтверждая числовую корректность для как пессимистических, так и оптимистических стратегий планирования.

3. Всего было оценено шестнадцать PTCTL-свойств. Любая стратегия планирования — как враждебная, так и кооперативная — приводит к неизбежному завершению миссии, поскольку безусловная достижимость метки завершения доказала, что

Наихудшая вероятность ошибки:

означает, что ошибка происходила в 10 % запусков.
Наилучший случай:

показывает, что при определённых стратегиях планирования экипаж может полностью избежать отклонений.

4. Структура вознаграждений оценивала ожидаемое количество ошибок до завершения миссии.
Лучшая стратегия дала:

Худшая стратегия дала:

что подчёркивает влияние планирования на надёжность.

5. Структура вознаграждений  измеряла время завершения через количество тиков.

Минимальное значение:

Максимальное значение:

6. Цель обслуживания в пределах 10 тиков привела к ограниченной достижимости по времени:

Только 4.95 % трасс укладывались в срок из-за внутренних задержек подтверждения.

7. Инвариант безопасности:

обеспечивал отсутствие ошибок после завершения миссии.
Инвариант бисимуляции:

гарантировал согласованность наблюдаемого интерфейса с моделью авионики на протяжении всей симуляции.

8. Механизм вето у надзора работал корректно, так как:

при всех возможных враждебных стратегиях.

9. Графовая декомпозиция по алгоритму Косарайю выявила три сильно связные компоненты: ожидание, подтверждение и выполнение. Компонента подтверждения удерживала стационарное распределение вероятностей около 70 %, что видно по диагональной полосе на тепловой карте (рисунок 2) и широкой ленте на диаграмме Санки (рисунок 3).

10. Все вероятностные и наградные метрики сравниваются графически в виде столбчатой диаграммы на рисунке 4, показывая жёсткие границы вероятности завершения миссии и существенные колебания в ошибках и времени.

Полный количественный пакет обобщен в Таблице 1, которая представлена ​​рядом с Рисунком 2.

Метрика        

Интерпретация

Минимум

Максимум

P(F »completed» )

Неизбежное завершение миссии

1.000

1.000

P(F »user\_error» )

Риск по крайней мере одного поскальзывания

0.0000

0.1000

E[r_2∣F »completed» ]

Ожидаемые промахи до завершения

0.0000

2.10095

E[r_1∣F »completed» ]

Ожидаемые такты до завершения

21.0000

22.1095

P(F^(≤10) »completed» )

Миссия завершается в течение десяти тактов.

0.0000

0.0495

P(G(«completed» ⇒¬ »use» «r» _»e» «rror» ))

Безопасность после завершения

1.0000

1.0000

P(G »bisim\_ok» )

Эквивалентность интерфейса «завод-оборудование»

1.0000

1.0000

P(F »conflict» )

Разногласия между руководителем и предприятием

0.0000

0.000

Рисунок 1. Модульная структура системы вместе с точками синхронизации (16 состояний) формирует основу системы. Система содержит девять модулей PRISM, которые взаимодействуют посредством четырех широковещательных действий: вход, обратная связь, u_done и force_done, а также глобальный таймер t. Метод позиционирования Фрухтермана–Рейнгольда размещает вероятности перехода состояний на каждом краю визуальной компоновки.

Рисунок 2. Тепловая карта плотности переходов. Матрица организует три рабочих SCC — ожидание, подтверждение, отправка — в последовательные блоки, которые идут по диагонали. Интенсивность пикселей указывает на вероятность перехода; SCC подтверждения выглядит как самый яркий блок, содержащий ~70 % массы стационарной вероятности.

Рисунок 3. Диаграмма Сэнки потока вероятности. Размеры узлов на этой диаграмме показывают вероятности стационарного состояния трех SCC и состояния завершения. SCC подтверждения производит наибольшее количество потока к состояниям отправки и завершения, как указано толщиной ленты на диаграмме.

Столбчатая диаграмма на рисунке 4 показывает как вероятностные, так и метрики вознаграждения. Все восемь метрик нормализованы по максимальным значениям для облегчения прямого сравнения: вероятности завершения остаются на уровне единицы, ожидания ошибок и задержек демонстрируют более широкий диапазон, а ограниченная по времени достижимость подчеркивает производительность в условиях крайнего срока.

Команда

Shazada Muhammad Umair Khan

Руководитель проекта, PhD, ассоц. профессор Департамента интеллектуальных систем и кибербезопасности

Хасен Акбота

Исполнитель проекта, студентка 3-го курса Astana IT University

Мырзабек Камила

Исполнитель проекта, студентка 3-го курса Astana IT University

homescontents ataşehir escort ataşehir escort bostancı escort escort istanbul escort şişli escort istanbul eskort ataköy escort Marsbahis giriş Marsbahis ataşehir escort Marsbahis giriş Marsbahis küçükçekmece escort kadıköy escort marsbahis giris marsbahis casino marsbahis güncel adres marsbahis Şartsız deneme bonusu veren siteler Şartsız deneme bonusu veren siteler Deneme Bonusu Veren Siteler Yeni 2025 Deneme Bonusu Veren Siteler Deneme Bonusu Veren Siteler deneme bonusu veren siteler 2025 serifali eskort atasehir escort bayan bursa escort bursa eskort yenibosna escort umraniye escort teksert film izle film izle film izle film hd film sakarya escort sakarya escort
homescontents
https://www.fapjunk.com
gaziantep escort gaziantep escort
sakarya escort akyazı escort arifiye escort erenler escort eve gelen escort ferizli escort geyve escort hendek escort otele gelen escort sapanca escort söğütlü escort taraklı escort
sakarya escort akyazı escort arifiye escort erenler escort eve gelen escort ferizli escort geyve escort hendek escort karapürçek escort karasu escort kaynarca escort kocaali escort otele gelen escort pamukova escort sapanca escort söğütlü escort taraklı escort
Sakarya escort Sakarya escort Sakarya escort Sakarya escort Sakarya escort Sakarya escort Sapanca escort Sapanca escort Sapanca escort Sapanca escort Karasu escort
hd film izle