Информационное, математическое и алгоритмическое обеспечение архитектуры когнитивного интернета вещей для информационно-измерительных и управляющих систем


Авторы

Сомов А. С.

АНО «Сколковский институт науки и технологий, сколтех», Москва, Россия

e-mail: a.somov@skoltech.ru

Аннотация

В статье анализируются практические аспекты создания прототипа архитектуры когнитивного интернета вещей для создания средств автоматизации интеллектуального мониторинга природной среды. Предложен ряд информационных технологий для реализации трех уровней архитектуры: сервисного уровня, уровня виртуальных составных объектов и уровня виртуальных объектов. Продемонстрирована математическая модель выполнения сервисного запроса путем поиска и подбора виртуальных составных объектов и соответствующих виртуальных объектов, которые создаются из объектов реального мира. Для предоставления последовательности действий выполнения сервисного запроса приведены алгоритм начальной загрузки архитектуры когнитивного интернета вещей и алгоритм запуска виртуальных составных объектов. Приведена оценка времени реализации сервисного запроса и времени создания виртуальных составных объектов на базе доступных виртуальных объектов. Разработанная архитектура когнитивного интернета вещей была применена на беспилотном летательном аппарате для аэромониторинга борщевика Сосновского. 

Ключевые слова:

алгоритмы, аэромониторинг, БПЛА, дрон, интернет вещей, информационно-измерительные системы, интеллектуальные системы, искусственный интеллект, математическая модель, набор датчиков, программное обеспечение

Список источников

  1. Toward autonomic internet of things: recent advances, evaluation criteria, and future research directions / Q.M. Ashraf, M. Tahir, M.H. Habaebi, J. Isoaho // IEEE Internet of Things Journal. 2023. Vol. 10, no. 16. P. 14725–14748. DOI 10.1109/JIOT.2023.3285359.
  2. Касатиков Н.Н., Брехов О.М., Николаева Е.О. Интеграция технологий искусственного интеллекта и интернета вещей для расширенного мониторинга и оптимизации энергетических объектов в умных городах // Труды МАИ : электрон. журн. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175929. DOI 10.34759/trd-2023-131-23.
  3. Воробьев А.А., Елесин И.А. Опыт разработки автоматизированной системы поддержки принятия решений на основе экспертных знаний // Приборы. 2024. № 10 (292). С. 9–16.
  4. Суриков К.А. Архитектура системы интернета вещей // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2022. № 3/2. C. 152–155. DOI 10.24412/2500-1000-2022-3-2-152-155.
  5. Дорожко И.В., Мусиенко А.С. Модель мониторинга технического состояния сложных устройств с применением искусственного интеллекта // Труды МАИ : электрон. журн. 2024. № 137. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=181885.
  6. Кузнецова С.В., Семенов А.С. Цифровые двойники в аэрокосмической промышленности: объектно-ориентированный подход // Труды МАИ : электрон. журн. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175930. DOI 10.34759/trd-2023-131-24.
  7. Разработка цифрового двойника наземной радионавигационной системы по принципам модельно-ориентированного проектирования с помощью математической среды моделирования Engee / М.Р. Цымбал, А.Е. Семичастнов, Д.А. Балакин, Н.Н. Удалов // Труды МАИ : электрон. журн. 2024. № 136. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=180679.
  8. Дорожко И.В. Применение алгоритмов машинного обучения байесовских сетей для решения задач диагностирования сложных технических систем с использованием дискретных диагностических признаков // Труды МАИ : электрон. журн. 2025. № 144. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=186315.
  9. Internet of things: converging technologies for smart environments and integrated ecosystems // River publishers series in communications / ed. by O. Vermesan, P. Friess. Aalborg, Denmark : River Publishers, 2013. P. 153–204. 
  10. IoT reference architecture / M. Bauer, M. Boussard, N. Bui et al. // Enabling things to talk: designing IoT solutions with the internet of things architectural reference model. Springer Berlin Heidelberg, 2013. P. 29–51.
  11. Weyrich M., Ebert C. Reference architectures for the internet of things // IEEE Software. 2016. Vol. 33. P. 112–116.
  12. Leveraging multi-domain links via the internet of things / A. Andrushevich, B. Copigneaux, R. Kistler et al. // Internet of things, smart spaces, and next generation networking / ed. by S. Balandin, S. Andreev, Y. Koucheryavy. Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2013. P. 13–24.
  13. Ziegler S., Crettaz C. IoT6 project in a nutshell // The Future Internet / ed. by A. Galis, A. Gavras. Berlin ; Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2013. P. 353–355.
  14. Test-enabled architecture for IoT service creation and provisioning / Suparna De, Francois Carrez, Eike Reetz et al. ; ed. by A. Galis, A. Gavras // The Future Internet. Berlin ; Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2013. P. 233–245.
  15. Deep reinforcement learning for autonomous internet of things: model, applications and challenges / Lei Lei, Yue Tan, Kan Zheng et al. // IEEE Communications Surveys Tutorials. 2020. Vol. 22, no. 3. P. 1722–1760.
  16. Far Azadeh Saeed Banaeian, Rad Ali Ismail. Internet of artificial intelligence (IoAI): the emergence of an autonomous, generative, and fully human-disconnected community // Discover Applied Sciences. 2024. Vol. 91, P. 1–16. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s42452-024-05726-3.
  17. Blockchain-empowered service management for the decentralized metaverse of things / T. Maksymyuk, J. Gazda, G. Bugar, V. Gazda, M. Liyanage, M. Dohler. // IEEE Access. 2022. Vol. 10. P. 99025–99037. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9885206.
  18. Web3-based decentralized autonomous organizations and operations: architectures, models, and mechanisms / Rui Qin, Wenwen Ding, Juanjuan Li, Sangtian Guan, Ge Wang, Yuhai Ren // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems. 2023. Vol. 53, P. 2073–2082. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9993805.
  19. Toward metaverse of everything: opportunities, challenges, and future directions of the next generation of visual/virtual communications / Saeed Banaeian Far, Azadeh Imani Rad, Seyed Mojtaba Hosseini Bamakan, Maryam Rajabzadeh Asaar // Journal of Network and Computer Applications. 2023. Vol 217. Art. 103675. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1084804523000942.
  20. Оськин К.И., Екимов К.А. Разработка испытательного комплекса для контроллера систем автоматизации // Приборы. 2024. №7 (289). С. 30–36.
  21. Сомов А.С. Моделирование архитектуры когнитивного интернета вещей для информационно-измерительных и автоматизированных систем // Труды МАИ : электрон. журн. 2025. № 142. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=185107.
  22. OWLIM: A family of scalable semantic repositories / B. Bishop, A. Kiryakov, D. Ognyanoff, I. Peikov, Z. Tashev, R. Velkov // Semantic Web Journal. 2010. Vol. 2, no. 1. P. 33–42.
  23. Pellet: A practical OWL-DL reasoner / E. Sirin, B. Parsia, B.C. Grau, A. Kalyanpur, Y. Katz // Journal of Web Semantics. 2007. Vol. 5, no. 2. P. 51–53.
  24. Miller G.A., Beckwith R., Fellbaum C., Gross D., Miller K. Introduction to WordNet: An on-line lexical database : technical report / Princeton University, Cognitive Science Laboratory. 1993. 86 p.
  25. Korb K.B., Nicholson A.E. Bayesian artificial intelligence. 2nd ed. CRC Press, 2010. 492 p. (Chapman & Hall/CRC Computer Science & Data Analysis).
  26. Dreyfus G. Neural networks : methodology and applications. Springer, 2005. 386 p.
  27. Drone-aided detection of weeds: transfer learning for embedded image processing / I. Koshelev, M. Savinov, A. Menshchikov, A. Somov // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2023. Vol. 16. P. 102–111.
  28. Somov A., Baranov A., Spirjakin D. A wireless sensor–actuator system for hazardous gases detection and control // Sensors and Actuators A: Physical. 2014. Vol. 210. P. 157–164. DOI 10.1016/j.sna.2014.02.025.
  29. Касатиков Н.Н., Фадеева А.Д., Брехов О.М. Мультагентная система для контроля объектов энергетического комплекса // Труды МАИ : электрон. журн. 2023. № 130. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=174622. DOI 34759/trd-2023-130-23.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход