Search

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности работы автоматических систем интеллектуального анализа данных, основанных на мета-обучении. Цель исследования состоит в разработке автоматической системы мета-обучения с поддержкой выбора оптимального алгоритма решения задачи и вычисления оптимальных параметров его функционирования. Методы исследования: индуктивное моделирование, методы статистической обработки результатов. В результате исследования проведена систематизация известных систем мета-обучения на основании выработанных классификационных признаков, учитывающих внутреннюю организацию систем. Сформулированы требования к реализации автоматической системы мета-обучения. Предложен способ построения системы мета-обучения, удовлетворяющей всем сформулированным требованиям и производящей накопление мета-знаний, построение на их основе мета-моделей, выбор оптимального алгоритма из набора доступных и вычисление оптимальных параметров его функционирования. Разработана объектно-ориентированная архитектура программной платформы для реализации любой из систем мета-обучения, представленных в систематизации. Эффективность реализованной автоматической системы мета-обучения с использованием алгоритмов методов группового учета аргументов проверена экспериментально при решении набора задач, относящихся к классу задач прогнозирования временных последовательностей (1428 временных последовательностей из тестового набора, известного под названием "M3 Competition"). The relevance of the work is caused by necessity of increasing efficiency of automatic data mining systems based on meta-learning. The main aim of the study is to design an automatic meta-learning system supporting selection of optimal algorithm for problem solving and calculation of optimal parameters of its functioning. The methods used in the study: inductive modeling, methods of statistical analysis of results. Results: The known meta-learning systems were integrated based on produced classification features taking into account internal structure of systems. The author has stated the requirements for implementation of the automatic meta-learning system and has offered the way to build a meta-learning system satisfying all stated requirements and accumulating meta-knowledge, building meta-models on its basis, selecting optimal algorithm from a set of available ones and calculating optimal parameters of its functioning. The object-oriented architecture of a software framework for implementation of any meta-learning system presented in the systematization was developed. The efficiency of the implemented automatic meta-learning system using algorithms of group method of data handling was experimentally examined being applied to solution of problems related to the short-term time series forecasting (1428 time series from the testing set known as "M3 Competition").

В предыдущих работах автором была предложена универсальная программная платформа, позволяющая реализовать известные алгоритмы метода группового учета аргументов, базисы, методы обучения и критерии селекции моделей. В статье приводится решение актуальной задачи увеличения производительности этой платформы. На основе проведенного обзора существующих архитектур вычислительных систем для параллельной обработки данных и программных систем индуктивного моделирования с поддержкой параллельных вычислений выработаны требования к подсистемам параллельных вычислений и управления памятью программной платформы. С использованием методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования разработана объектно-ориентированная структура этих подсистем, приведены особенности их работы для каждой из указанных архитектур вычислительных систем. Производительность параллельной реализации комбинаторного алгоритма метода группового учета аргументов на базе программной платформы оценена экспериментально для многоядерных процессоров. In previous works the author has proposed a universal software framework that allows implementing the known algorithms of group method of data handling, model bases, training methods and model selection criteria. This paper introduces the solution of a topical problem of increasing the performance of the framework. Based on the review of existing computing architectures for parallel data processing and software systems for inductive modeling supporting parallel computations the author has worked out the requirements for the subsystems of parallel computing and memory management of the software framework. Using the methodology of object-oriented analysis and design the author developed the object-oriented structure of these subsystems and introduced the specifics of their operation on each of the mentioned computing architectures. The performance of the parallel implementation of the combinatorial group method of data handling algorithm on basis of the software framework was evaluated experimentally for multi-core processors.