vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2021-48-4-90-99vdgtu-1002Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕCOMPUTER SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND MANAGEMENTФормирование потоков двоичных последовательностей с управляемой структурой «клеточными» автоматами в однородных регистровых средахFormation of streams of binary sequences with controlled structure of "cellular" automata in homogeneous register environmentsКадиевП. А.KadievP. A.

Кадиев Пашай Абдулгамидович, кандидат технических наук, профессор, кафедра управления и информатики в технических системах и вычислительной техники

367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Pashay A. Kadiev, Cand. Sci. (Eng.), Prof., Department of Management and Informatics in Technical Systems and Computer Engineering 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

islam-kadi@mail.ruНазаровК. К.NazarovK. K.

Назаров Кадыр Курбанович, аспирант, кафедра управления и информатики в технических системах и вычислительной техники 

367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Kadyr K. Nazarov, Postgraduate Student, Department of Control and Informatics in Technical Systems and Computer Engineering 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

nazarov.kadi@mail.ruКардашоваЗ. Г.KardashovaZ. G.

Кардашова Земфира Рашидовна, аспирант, кафедра управления и информатики в технических системах и вычислительной техники 

367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Zemfira R. Kardashova, Postgraduate Student, Department of Control and Informatics in Technical Systems and Computer Engineering 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

zeminda@yandex.ruДагестанский государственный технический университетРоссияDaghestan State Technical UniversityRussian Federation2021110220224849099Copyright © Кадиев П.А., Назаров К.К., Кардашова З.Г., 20222022Кадиев П.А., Назаров К.К., Кардашова З.Г.Kadiev P.A., Nazarov K.K., Kardashova Z.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1002

Цель. Целью исследования является разработка метода организации процесса формирования потоков регистровой структуры, представляющей собой клеточный автомат двоичных последовательностей с управляемой структурой «клеточными» автоматами в однородных регистровых средах. Метод. Для решения поставленной системной задачи построена модель процесса с целью определения факторов, позволяющих изменить последовательность следования элементов потока. Результат. При исследовании наиболее распространенных формирователей псевдослучайных потоков на основе линейных регистровых сред с сумматорами по модулю два в цепях обратной связи, представляющих собой «клеточные» автоматы, по таблицам состояний среды установлено, что факторами, определяющими структуру формируемых потоков двоичных последовательностей - последовательности следования состояний, являются начальное состояние регистра однородной среды и структура обратных связей, определяемая функцией переходов клеточного автомата. Вывод. Показано, что, варьируя начальным состоянием клеточного автомата и структурой обратных связей как инструментами управления, представляется возможным формировать двоичные псевдослучайные потоки состояний с различной структурой, различным порядком следования элементов потоков, приближая их характеристики к - случайным. Приведены примеры реализации процесса управления структурой потока, подтверждающие это предположение. Приведена типовая структура формирователя потоков с управляемой структурой на основе однородной.

Objective. Development of a method for organizing the process of forming flows register structure, patented by the author at the Department of DSTU, which is a cellular automaton of binary sequences with a controlled structure of "cellular" automata in homogeneous register environments. Method. To solve the set system problem, a process model was built in order to determine the factors that allow changing the sequence of flow elements. Result. When studying the most common generators of pseudo-random streams based on linear register media with modulo two adders in feedback circuits, which are "cellular" automata, it was established from the tables of environment states that the factors determining the structure of the generated streams of binary sequences are the sequence of states , are the initial state of the register of a homogeneous medium and the feedback structure determined by the transition function of the cellular automaton. Conclusion. It is shown that by varying the initial state of the cellular automaton and the structure of feedbacks as control tools, it seems possible to form binary pseudo-random streams of states with different structures, different order of flow elements, bringing their characteristics closer to random ones. Examples of the implementation of the flow structure control process are given, confirming this assumption. A typical structure of a stream shaper with a managed structure based on a homogeneous one is given.

потоки псевдослучайных последовательностейуправление структурой потока«клеточные» автоматыячейки однородных регистровых средфункция переходовструктура обратных связейstreams of pseudo-random sequencesflow structure control"cellular" automatacells of homogeneous register mediatransition functionfeedback structureReferencesЕвсютин О.О., Россошек С.К. Использование клеточных автоматов для решения задач преобразования информации // Доклады ТУСУРа. 2010. № 1. Часть 1.Evsyutin O.O., Rossoshek S.K. The use of cellular automata for solving information transformation problems. Doklady TUSUR. 2010; 1. Part 1. (In Russ)Хамухин А.А. Применение ячеек однородной структуры для вычисления непрерывного вейвлет-преобразования // Известия Томского политехнического университета. 2010. № 5. С. 149-153.Khamukhin A.A. Application of cells of a homogeneous structure for calculating continuous wavelet transform. [Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta] Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2010; 5: 149-153. (In Russ)Матюшкин И.В. Перспективы развития современных средств проектирования клеточных автоматов // Информационные технологии. 2011. № 4. http://is.ifmo.ru/works/2011/Matyshkin-Perspektivy-IT-04-2011.pdfMatyushkin I.V. Prospects for the development of modern means of designing cellular automata. Information technologies. 2011; 4. http://is.ifmo.ru/works/2011/Matyshkin-Perspektivy-IT-04-2011.pdf (In Russ)Лиманова Н.И., Мамзин Е.А. Высокопроизводительные клеточные автоматы с реконфигурируемым шаблоном //Вектор науки Тольяттинского государственного университета, 2011. №1(15). с. 28-30.Limanova N.I., Mamzin E.A. High-performance cellular automata with a reconfigurable template. [Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta] Vector of Science Togliatti State University. 2011; 1(15): 28-30. (In Russ)Мамзин Е.А. Высокопроизводительные клеточные автоматы с реконфигурируемым шаблоном и их применение для моделирования неоднородных динамических систем. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Тольяттинский гос. ун-т. 2011.Mamzin E.A. High-performance cellular automata with a reconfigurable template and their application for modeling inhomogeneous dynamic systems. Abstract of a dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. Togliatti state un-t. 2011. (In Russ)Сухинин Б.М. Разработка и исследование высокоскоростных генераторов псевдослучайных равномерно распределенных двоичных последовательностей на основе клеточных автоматов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. МВТУим. Н.Э. Баумана, 2011.Sukhinin B.M. Development and research of high-speed generators of pseudo-random uniformly distributed binary sequences based on cellular automata. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. MVTUim. N.E. Bauman, 2011. (In Russ)Кучеренко И.В. Обратимые клеточные автоматы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. МГУ, 2012.Kucherenko I.V. Reversible cellular automata. Abstract of a dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. Moscow State University, 2012. (In Russ)Долгушин Д.Ю. Многофакторное моделирование автотранспортных потоков на основе клеточных автоматов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Омск: Тюмен. гос. ун-т, 2011.Dolgushin D.Yu. Multifactorial modeling of traffic flows based on cellular automata. Auto-abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Omsk: Tyumen. State. Un-t, 2011. (In Russ)Бандман О. Л. Инварианты клеточно-автоматных моделей реакционно-диффузионных процессов // Прикладная дискретная математика. 2012. № 3 (17). С.108-120.Bandman OL Invariants of cellular automata models of reaction-diffusion processes [Prikladnaya diskretnaya matematika] Applied Discrete Mathematics. 2012; 3 (17):108-120. (In Russ)Бандман О.Л. Режимы функционирования асинхронных клеточных-автоматов, моделирующих нелинейную пространственную динамику//Прикладная дискретная математика. 2015. № 1 (27). С.105-119.Bandman O.L. Modes of functioning of asynchronous cellular automata modeling nonlinear spatial dynamics. [Prikladnaya diskretnaya matematika] Applied Discrete Mathematics. 2015; 1(27):105-119. (In Russ)Шалыто А.А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов. СПб.: Наука, 2000. 780 с.Shalyto A.A. Logical control. Methods for hardware and software implementation of algorithms. SPb [Nauka] Science. 2000; 780. (In Russ)Бабаш А.В. Приближенные модели конечных автоматов//Обозрение прикладной и промышленной математики. 2005. Т. 12. Вып. 2. С. 108-117.Babash A.V. Approximate models of finite state machinesю. [Obozreniye prikladnoy i promyshlennoy matematiki] Review of applied and industrial mathematics. 200; 12(2): 108-117. (In Russ)Сперанский Д. В. Эксперименты с линейными и билинейными конечными автоматами. Саратов: СГУ, 2004-. 144с.Speranskiy D.V. Experiments with linear and bilinear finite automata. Saratov: SSU, 2004; 144. (In Russ)Кадиев П.А., Кадиев И.П., Губа А.В. Ячейка однородной среды. Патент РФ2059284. Опубл. 27.04.96. Бюл.№14Kadiev P.A., Kadiev I.P., Guba A.V. Cell of a homogeneous medium. RF Patent 2059284. Publ. 04/27/96. Bulletin No. 14 (In Russ)Кадиев П.А., Кадиев И.П., Губа А.В. Ячейка однородной полиномиальной ветвящейся среды. РФ 2129297. Опубл. 20.04.99. Бюл.№11Kadiev P.A., Kadiev I.P., Guba A.V. Cell of a homogeneous polynomial branching medium. RF 2129297. Publ. 20.04.99. Bul. No. 11. (In Russ)Кадиев П.А., Кадиев И.П., Губа А.В. Ячейка однородной полиномиально-вычислительной среды. Патент РФ 2129298..Опубл. 20.04.99. Бюл.№11.Kadiev P.A., Kadiev I.P., Guba A.V. Cell of a homogeneous polynomial computing environment. Patent RF 2129298. Publ. 20.04.99. Bulletin No. 11. (In Russ)Кадиев П.А. Кадиев И.П. Однородная регистровая среда с программируемой структурой. Патент РФ №2449347 РФ, опубл. 27.04.2012г.Kadiev P.A. I.P. Kadiev Homogeneous register environment with programmable structure. RF patent №2449347 RF, publ. 04/27/2012(In Russ)Кадиев П.А Однородные регистровые среды с программируемой структурой. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №35 Т.4 2014, с.108-1012Kadiev PA Homogeneous register environments with programmable structure. [Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki] Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Science. 2014; 4 (35):108-1012. (In Russ)Кадиев П.А., Омаров Г.О. Генератор псевдослучайных последовательностей импульсов на однородной среде с программно меняющейся структурой. Патент РФ №2331915 Опубликовано 20.08.2008 Бюл. №23Kadiev P.A., Omarov G.O. Generator of pseudo-random pulse sequences on a homogeneous medium with a programchanging structure. RF Patent No. 2331915 Published on 08/20/2008 Byull. No. 23 (In Russ)Кадиев П.А., Кадиев И.П. Генератор псевдослучайных последовательностей. Патент РФ № 2557764. 29. 06. 2015г.Kadiev P.A., Kadiev I.P. Generator of pseudo-random sequences. RF patent No. 2557764 29.06. 2015. (In Russ)Астафьев Г.Б, Короновский А.А,. Храмов А.А. Клеточные автоматы. Саратов: Изд–во «Колледж», 2003. 24 с. https://docplayer.com/26519252-G-b-astafev-a-a-koronovskiy-a-e-hramov-kletochnye-avtomaty.htmlAstafiev G.B., G.B. Koronovsky A.A., Khramov A.E. Cellular automata. Saratov: College Publishing House, 2003; 24. https://docplayer.com/26519252-G-b-astafev-a-a-koronovskiy-a-e-hramov-kletochnye-avtomaty.html (In Russ)Наумов Л.А., Шалыто А.А. Клеточные автоматы. Реализация и эксперименты//Мир ПК. 2003. № 8. http://is.ifmo.ru/works/klet/Naumov L.A., Shalyto A.A. Cellular automata. Implementation and Experiments//PC World. 2003;8. http://is.ifmo.ru/works/klet/(In Russ)Наумов Л.А., Шалыто А.А. Классификация структур, порождаемых одномерными двоичными клеточными автоматами из точечного зародыша //Известия РАН. Теория и системы управления. 2005. № 5. с.137-145.Naumov L.A., Shalyto A.A. Classification of structures generated by one-dimensional binary cellular automata from a point embryo. [Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya] Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Theory and control systems. 2005; 5:137-145. (In Russ)Шидловский С.В. Ячейка однородной среды. Патент РФ на изобретение № 2251140 // Бюл. изобр. 2005. № 12.Shidlovsky S.V. Cell of a homogeneous medium. RF patent for invention No. 2251140 // Bul. fig. 2005; 12. (In Russ)Кудрявцев В.Б., Подколзин А.С. Клеточные автоматы//Интеллектуальные системы. Т. 10. вып. 1-4, 2006. http://intsys.msu.ru/magazine/archive/v10(1-4)/podkolzin-657-692.pdfKudryavtsev V.B., Podkolzin A.S. Cellular automata. [Intellektual'nyye sistemy.] Intelligent systems. 2006;10(1-4) http://intsys.msu.ru/magazine/archive/v10(1-4)/podkolzin-657-692.pdf(In Russ)Каляев И.А., Гайдук А.Р. Однородные нейроподобные структуры в системах выбора действий интеллектуальных роботов. М.: Янус-К, 2000.Kalyaev I. A., Gaiduk A. R. Homogeneous neural-like structures in systems of choice of actions of intelligent robots. –M .: Yanus-K, 2000. (In Russ)Аладьев В.З., Хунт Я.Ю., Шишаков М.Л. Математическая теория классических однородных структур. Таллин-Гомель, 1998.Aladiev V.Z., Hunt Ya.Yu., Shishakov M.L. Mathematical theory of classical homogeneous structures. Tallinn-Gomel, 1998. (In Russ)Степанцов М.Е. Применение клеточных автоматов для математического моделирования динамических процессов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. МГУ, 1998.Stepantsov M.E. Application of cellular automata for mathematical modeling of dynamic processes. Abstract of a dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. Moscow State University, 1998. (In Russ)Кузьмин А. С., Куракин В. Л., Нечаев А. А. Псевдослучайные и полилинейные последовательности //Труды по дискретной математике. Т. 1. М.: Научное изд-во ТВП, 1997. С.139-202.Kuzmin AS, Kurakin VL, Nechaev AA Pseudo-random and multilinear sequences. Proceedings on discrete mathematics. Scientific publishing house TVP. 1997; 1:139-202. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.