Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 20491 10.12737/article_5ac759c654b580.57101337 Технические науки Технические науки THE ARCHITECTURE OF THE NEUROPROCESSOR SYSTEMS FOR AUTOMATIC CONTROL OF MOBILE OBJECTS Архитектура нейропроцессоров для систем автоматического управления подвижными объектами Антимиров В. М. Antimirov V. М. Зольников Владимир Константинович Zolnikov V. K. Лавлинский Валерий Викторович Lavlinskiy V. Viktorovich Крюков В. П. Kryukov V. П. Кулай А. Ю. Kulay A. Ю. Савченко Андрей Леонидович Savchenko Andrey Леонидович Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина Ural Federal University named First President of Russia B. Yeltsin Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov АО «Научно-исследовательский институт электронной техники» Воронеж Россия АО «Научно-исследовательский институт электронной техники» Воронеж Russian Federation АО «Научно-исследовательский институт электронной техники» Воронеж Россия АО «Научно-исследовательский институт электронной техники» Воронеж Russian Federation АО «Научно-исследовательский институт микроприборов» (г. Москва) Россия АО «Научно-исследовательский институт микроприборов» (г. Москва) Russian Federation 10 4 4 10 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/20491/view

Статья посвящена анализу современных архитектур нейропроцессоров, направленных на решение задач, связанных с системами автоматического управления подвижными системами. Рассматривается системный подход для решения задач по формированию архитектур нейропроцессоров, с использованием особенностей и функций, реализуемых в виде аппаратной части. Оценивается сравнительный анализ подходов по реализации архитектур нейропроцессоров, применительно к системам автоматического управления подвижными системами. В данной статье приводятся архитектуры нейропроцессоров и нейросетевых вычислителей применительно к решению задач для бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Такого рода задачи для современных бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ) с традиционной архитектурой достаточно сложно реализуются в них.

Статья посвящена анализу современных архитектур нейропроцессоров, направленных на решение задач, связанных с системами автоматического управления подвижными системами. Рассматривается системный подход для решения задач по формированию архитектур нейропроцессоров, с использованием особенностей и функций, реализуемых в виде аппаратной части. Оценивается сравнительный анализ подходов по реализации архитектур нейропроцессоров, применительно к системам автоматического управления подвижными системами. В данной статье приводятся архитектуры нейропроцессоров и нейросетевых вычислителей применительно к решению задач для бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Такого рода задачи для современных бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ) с традиционной архитектурой достаточно сложно реализуются в них.

 Архитектура система автоматического управления нейропроцессор бесплатформенные навигационные системы бортовые цифровые вычислительные системы.

Бранец, В. Н. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем / В. Н. Бранец, И. П. Шмыглевский. - М. : Наука, 1992. - 280 с. Branec, V. N. Vvedenie v teoriyu besplatformennyh inercial'nyh navigacionnyh sistem / V. N. Branec, I. P. Shmyglevskiy. - M. : Nauka, 1992. - 280 s. Горбань, А. Н. Обобщенная аппроксимационная теорема и вычислительные возможности нейронных сетей / А. Н. Горбань // Сибирский журнал вычислительной математики. - 1998. - Т. 1, № 1. - С. 12-24. Gorban', A. N. Obobschennaya approksimacionnaya teorema i vychislitel'nye vozmozhnosti neyronnyh setey / A. N. Gorban' // Sibirskiy zhurnal vychislitel'noy matematiki. - 1998. - T. 1, № 1. - S. 12-24. Ясницкий, Л. Н. Введение в искусственный интеллект : учеб. пособие / Л. Н. Ясницкий. - М. : Издательский центр «Академия», 2010. - 176 с. Yasnickiy, L. N. Vvedenie v iskusstvennyy intellekt : ucheb. posobie / L. N. Yasnickiy. - M. : Izdatel'skiy centr «Akademiya», 2010. - 176 s. Барский, А. Б. Нейронные сети : распознавание, управление, принятие решений / А. Б. Барский. - М. : Финансы и статистика, 2004. - 176 с. Barskiy, A. B. Neyronnye seti : raspoznavanie, upravlenie, prinyatie resheniy / A. B. Barskiy. - M. : Finansy i statistika, 2004. - 176 s. Ручкин, В. Н. Естественный параллелизм квантовых компьютеров и нейровычислителей / В. Н. Ручкин, В. А. Романчук, В. А. Фулин // Вестник Рязанского государственного университета им. С.А. Есенина. - 2013. - № 2 (39). - С. 148-157. Ruchkin, V. N. Estestvennyy parallelizm kvantovyh komp'yuterov i neyrovychisliteley / V. N. Ruchkin, V. A. Romanchuk, V. A. Fulin // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo universiteta im. S.A. Esenina. - 2013. - № 2 (39). - S. 148-157. Kozhemiako, V. The current status, element base and comparative analysis of characteristics neurochips / V. Kozhemiako, A. Kozhemiako, O. Vasylkiva // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2016. - № 2 (32). - С. 29-38. Kozhemiako, V. The current status, element base and comparative analysis of characteristics neurochips / V. Kozhemiako, A. Kozhemiako, O. Vasylkiva // Optiko-elektronnі іnformacіyno-energetichnі tehnologії. - 2016. - № 2 (32). - S. 29-38. Шахнов, В. А. Нейрокомпьютеры: архитектура и схемотехника / В. А. Шахнов, А. И. Власов, Ю. А. Поляков, А. С. Кузнецов // Приложение к журналу «Информационные технологии». - 2000. - № 9. - 25 с. Shahnov, V. A. Neyrokomp'yutery: arhitektura i shemotehnika / V. A. Shahnov, A. I. Vlasov, Yu. A. Polyakov, A. S. Kuznecov // Prilozhenie k zhurnalu «Informacionnye tehnologii». - 2000. - № 9. - 25 s. Kupershtein, L. M. The problem of fraud detection in telecommunication networks on the base of intelligent technologies / L. M. Kupershtein // Вiсник Вiнницького полiтехнiчного iнституту. - 2007. - № 5 (74). - С. 78-83. Kupershtein, L. M. The problem of fraud detection in telecommunication networks on the base of intelligent technologies / L. M. Kupershtein // Visnik Vinnic'kogo politehnichnogo institutu. - 2007. - № 5 (74). - S. 78-83. Локтюхин, В. Н. Методика структурного синтеза нейронов-преобразователей аналого-цифровой нейросети / В. Н. Локтюхин, А. В. Антоненко, С. В. Челебаев // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. - 2013. - № 4 (93). - С. 101-114. Loktyuhin, V. N. Metodika strukturnogo sinteza neyronov-preobrazovateley analogo-cifrovoy neyroseti / V. N. Loktyuhin, A. V. Antonenko, S. V. Chelebaev // Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. N.E. Baumana. Ser. Priborostroenie. - 2013. - № 4 (93). - S. 101-114. Копылов, С. А. Программный комплекс для обнаружения и диагностики аппаратных отказов в роботизированных морских подвижных объектах / С. А. Копылов, Р. В. Федоренко, Б. В. Гуренко, М. А. Береснев // Инженерный вестник Дона. - 2014. - Т. 30, № 3. - С. 48. Kopylov, S. A. Programmnyy kompleks dlya obnaruzheniya i diagnostiki apparatnyh otkazov v robotizirovannyh morskih podvizhnyh ob'ektah / S. A. Kopylov, R. V. Fedorenko, B. V. Gurenko, M. A. Beresnev // Inzhenernyy vestnik Dona. - 2014. - T. 30, № 3. - S. 48. Кульченко, А. Е. Моделирование перемещения подвижного объекта с адаптивным позиционно-траекторным управлением и контуром оценивания неизмеряемых параметров модели / А. Е. Кульченко, М. Ю. Медведев, В. А. Шевченко, В. С. Лазарев // Инженерный вестник Дона. - 2017. - Т. 44, № 1 (44). - С. 15. Kul'chenko, A. E. Modelirovanie peremescheniya podvizhnogo ob'ekta s adaptivnym pozicionno-traektornym upravleniem i konturom ocenivaniya neizmeryaemyh parametrov modeli / A. E. Kul'chenko, M. Yu. Medvedev, V. A. Shevchenko, V. S. Lazarev // Inzhenernyy vestnik Dona. - 2017. - T. 44, № 1 (44). - S. 15. Фоминов, И. В. Концепция многоуровневой адаптации комплексных навигационных систем малых космических аппаратов / И. В. Фоминов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2015. - Т. 14, № 1. - С. 83-91. Fominov, I. V. Koncepciya mnogourovnevoy adaptacii kompleksnyh navigacionnyh sistem malyh kosmicheskih apparatov / I. V. Fominov // Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika S.P. Koroleva (nacional'nogo issledovatel'skogo universiteta). - 2015. - T. 14, № 1. - S. 83-91. Патент на изобретение. Нейропроцессор RU № 2473126 / В. М. Антимиров ; заявитель и патентообладатель ФГУП НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова. - № 2011143912/08 ; заявл. 28.10.11 ; опубл. 20.01.2013. Patent na izobretenie. Neyroprocessor RU № 2473126 / V. M. Antimirov ; zayavitel' i patentoobladatel' FGUP NPO avtomatiki im. akademika N.A. Semihatova. - № 2011143912/08 ; zayavl. 28.10.11 ; opubl. 20.01.2013. Патент на изобретение. Нейровычислитель RU №2553098 / В. М. Антимиров, Я. В. Антимиров, А. Ю. Вагин, А. С. Вдовин, Г. А. Смельчакова, А. С. Пентин, П. С. Яковлев ; заявитель и патентообладатель ФГУП НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова. - № 2013139423/08 ; заявл. 23.08.13 ; опубл. 10.06.2015. Patent na izobretenie. Neyrovychislitel' RU №2553098 / V. M. Antimirov, Ya. V. Antimirov, A. Yu. Vagin, A. S. Vdovin, G. A. Smel'chakova, A. S. Pentin, P. S. Yakovlev ; zayavitel' i patentoobladatel' FGUP NPO avtomatiki im. akademika N.A. Semihatova. - № 2013139423/08 ; zayavl. 23.08.13 ; opubl. 10.06.2015. Патент на изобретение. Источник питания RU № 2479100 / В. М. Антимиров ; заявитель и патентообладатель ФГУП НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова. - № 2011149893/07 ; заявл. 07.12.11 ; опубл. 10.04.2013. Patent na izobretenie. Istochnik pitaniya RU № 2479100 / V. M. Antimirov ; zayavitel' i patentoobladatel' FGUP NPO avtomatiki im. akademika N.A. Semihatova. - № 2011149893/07 ; zayavl. 07.12.11 ; opubl. 10.04.2013. Патент на изобретение. Резервированный источник тока RU №2512890 / В. М. Антимиров, А. С. Вдовин, А. А. Кузеванов, И. Г. Пронькин, В. А. Светлаков ; заявитель и патентообладатель ФГУП НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова. - № 2013110101/07 ; заявл. 06.03.13 ; опубл. 10.04.2014. Patent na izobretenie. Rezervirovannyy istochnik toka RU №2512890 / V. M. Antimirov, A. S. Vdovin, A. A. Kuzevanov, I. G. Pron'kin, V. A. Svetlakov ; zayavitel' i patentoobladatel' FGUP NPO avtomatiki im. akademika N.A. Semihatova. - № 2013110101/07 ; zayavl. 06.03.13 ; opubl. 10.04.2014. Патент на изобретение. Источник стабильного тока RU №2514136 / В. М. Антимиров, В. А. Светлаков, И. Г. Пронькин; заявитель и патентообладатель ФГУП НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова. - № 2013106624/08 ; заявл. 14.02.13 ; опубл. 27.04.2014. Patent na izobretenie. Istochnik stabil'nogo toka RU №2514136 / V. M. Antimirov, V. A. Svetlakov, I. G. Pron'kin; zayavitel' i patentoobladatel' FGUP NPO avtomatiki im. akademika N.A. Semihatova. - № 2013106624/08 ; zayavl. 14.02.13 ; opubl. 27.04.2014. Антимиров, В. М. Создание промышленной инфраструктуры разработки, производства и испытания вычислительных комплексов для систем управления двойного назначения / В. М. Антимиров, П. Р. Машевич, В. Н. Ачкасов // Авиакосмическое приборостроение. - 2005. - № 8. - С. 9-11. Antimirov, V. M. Sozdanie promyshlennoy infrastruktury razrabotki, proizvodstva i ispytaniya vychislitel'nyh kompleksov dlya sistem upravleniya dvoynogo naznacheniya / V. M. Antimirov, P. R. Mashevich, V. N. Achkasov // Aviakosmicheskoe priborostroenie. - 2005. - № 8. - S. 9-11. Антимиров, В. М. Современная методика и средства автоматизации проектирования микроэлектронных компонентов / П. Р. Машевич, В. Н. Ачкасов, В. М. Антимиров, Ю. К. Фортинский // Информационные ресурсы России. - 2005. - № 156. - С. 26. Antimirov, V. M. Sovremennaya metodika i sredstva avtomatizacii proektirovaniya mikroelektronnyh komponentov / P. R. Mashevich, V. N. Achkasov, V. M. Antimirov, Yu. K. Fortinskiy // Informacionnye resursy Rossii. - 2005. - № 156. - S. 26. Ачкасов, В. Н. Создание промышленной и научной инфраструктуры корпоративной разработки, производства и испытания элементной базы, модулей и вычислительных комплексов для систем управления / В. Н. Ачкасов, В. М. Антимиров, П. Р. Машевич, Ю. К. Фортинский // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2005. - № 3-4. - С. 3-5. Achkasov, V. N. Sozdanie promyshlennoy i nauchnoy infrastruktury korporativnoy razrabotki, proizvodstva i ispytaniya elementnoy bazy, moduley i vychislitel'nyh kompleksov dlya sistem upravleniya / V. N. Achkasov, V. M. Antimirov, P. R. Mashevich, Yu. K. Fortinskiy // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Ser. Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2005. - № 3-4. - S. 3-5. Антимиров, В. М. Развитие управляющих вычислительных комплексов двойного назначения / В. М. Антимиров, В. Н. Ачкасов, П. Р. Машевич, Ю. К. Фортинский // Приводная техника. - 2005. - № 3. - С. 8. Antimirov, V. M. Razvitie upravlyayuschih vychislitel'nyh kompleksov dvoynogo naznacheniya / V. M. Antimirov, V. N. Achkasov, P. R. Mashevich, Yu. K. Fortinskiy // Privodnaya tehnika. - 2005. - № 3. - S. 8. Антимиров, В. М. Особенности применения нейросетевых структур и их элементов для повышения производительности бортовых цифровых вычислительных систем / В. М. Антимиров, А. Б. Уманский, А. С. Вдовин, И. В. Гришанова, Т. В. Рогачева // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. - 2016. - Т. 17, № 2. - С. 276-288. Antimirov, V. M. Osobennosti primeneniya neyrosetevyh struktur i ih elementov dlya povysheniya proizvoditel'nosti bortovyh cifrovyh vychislitel'nyh sistem / V. M. Antimirov, A. B. Umanskiy, A. S. Vdovin, I. V. Grishanova, T. V. Rogacheva // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M. F. Reshetneva. - 2016. - T. 17, № 2. - S. 276-288. Лавлинский, В. В. Теоретические основы моделирования проектируемых объектов электронной компонентной базы для синтеза виртуальной реальности в виде воздействий тяжёлыми заряженными частицами / В. В. Лавлинский // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 4. - С. 24-32. Lavlinskiy, V. V. Teoreticheskie osnovy modelirovaniya proektiruemyh ob'ektov elektronnoy komponentnoy bazy dlya sinteza virtual'noy real'nosti v vide vozdeystviy tyazhelymi zaryazhennymi chasticami / V. V. Lavlinskiy // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 4. - S. 24-32. Лавлинский, В. В. Теоретические исследования моделирования проектируемых объектов электронной компонентной базы для синтеза виртуальной реальности при воздействии тяжёлыми заряженными частицами / В. В. Лавлинский // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 4. - С. 33-35. Lavlinskiy, V. V. Teoreticheskie issledovaniya modelirovaniya proektiruemyh ob'ektov elektronnoy komponentnoy bazy dlya sinteza virtual'noy real'nosti pri vozdeystvii tyazhelymi zaryazhennymi chasticami / V. V. Lavlinskiy // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 4. - S. 33-35. Лавлинский, В. В. Методы проектирования информационных объектов автоматизации для систем технологической подготовки производства на основе синтеза виртуальной реальности в условиях нечеткого представления контролируемых параметров / В. В. Лавлинский, Е. Е. Обручникова, Ю. С. Сербулов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7, № 7. - С. 8-11. Lavlinskiy, V. V. Metody proektirovaniya informacionnyh ob'ektov avtomatizacii dlya sistem tehnologicheskoy podgotovki proizvodstva na osnove sinteza virtual'noy real'nosti v usloviyah nechetkogo predstavleniya kontroliruemyh parametrov / V. V. Lavlinskiy, E. E. Obruchnikova, Yu. S. Serbulov // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2011. - T. 7, № 7. - S. 8-11.