Архитектуры и модели систем высокопроизводительной обработки информации - Основные результаты

Алгоритмы и программные средства удалённой и распределенной обработки в мультипроцессорной системе изображений топологии интегральных микросхем на полупроводниковой пластине. Разработаны эффективные алгоритмы и программные модули построения изображения оригинала топологии на полупроводниковой пластине. Программный комплекс предназначен для использования при разработке оригиналов топологии СБИС для обнаружения дефектов топологии, которые приводят к формированию дефектов в процессе

[задание ПР5.1 (3СТ/05-222) «Разработать и внедрить программный комплекс моделирования процессов фотолитографии для систем автоматического контроля оригиналов топологии СБИС, ориентированный на кластерные высокопроизводительные мультипроцессорные вычислительные системы» (2005-2008, ГР № 2006507) по программе Союзного государства «Развитие и внедрение в государствах-участниках Союзного государства наукоемких компьютерных технологий на базе мультипроцессорных вычислительных систем» («Триада»)]

Система подготовки топологической информации для микрофотонаборных генераторов изображений. В ходе работы над системой были разработаны и программно реализованы методы покрытия прямоугольниками специальных топологических объектов; метод разбиения множества простых контуров на классы, содержащие пересекающие контуры; метод установления отношения включения между контурами; методы преобразования информации (объединение пересекающихся контуров; объединение пересекающихся прямоугольников; выделения односвязных и многосвязных топологических объектов); метод покрытия прямоугольниками произвольных многосвязных топологических объектов; метод анализа полученных покрытий на корректность; метод покрытия внутренних областей многосвязного топологического объекта, обнаруженных при его анализе на корректность.

[задание 3-07 «Разработать программную систему подготовки топологической информации для микрофотонаборных генераторов изображений» (2006-2010, ГР № 2007184) ГНТП «Передовые информационные и телекоммуникационные технологии»]

Технология прозрачного запуска приложений, ориентированных на выполнение в среде ОС Scientific Linux в операционном окружении Fedora Core. Разработанная технология и программные средства позволяют интегрировать ресурсы Республиканского суперкомпьютерного центра коллективного пользования в инфраструктуру ГРИД-систем, построенных с использованием в качестве основной ОС дистрибутива Scientific Linux. Разработана документация по установке и настройке сервисов запуска приложений и интеграции ресурсов РСКЦ в ГРИД-среду.

Система контроля топологии ПП. Данная система реализована под ОС Linux и Windows XP на языке программирования С++. В качестве объекта обработки выступает тестовое изображение ПП, полученное с помощью оптической системы. Для нахождения дефектов также используется эталонное изображение, полученное из файла векторного описания ПП, используемого на этапе ее производства. Результат работы системы представляет собой файлы, содержащие информацию об АЭ и дорожках ПП и их дефектах на тестовой ПП растровом (bmp-файлы) и векторном виде (con-файлы). Система представляет собой один исполняемый файл pcb, в который интегрированы все программные модули. Для работы в среде Linux необходим сервер графической системы X-window, графическая библиотека QT версия 3.0 или выше, для работы в среде Windows XP - Microsoft .NET Framework SDK v.2.0 и программное обеспечение, обеспечивающее работу с библиотеки QT. Система выполняет следующие функции: интерактивное формирование списка реперных корректирующих элементов на эталонной ПП, заданной в формате Gerber; автоматический поиск корректирующих элементов на тестируемой ПП; автоматическая коррекция геометрических искажений растрового изображения тестируемой ПП по реперным точкам; интерактивное формирование списка эталонных АЭ; автоматический контроль соответствия КП тестируемой ПП данным эталонной ПП; формирование списков дефектов КП тестируемой ПП; автоматический контроль дефектов дорожек ПП; интерактивный просмотр изображений ПП, заданных в растровом, Gerber и внутреннем форматах.

Экспериментальные программные средства нейросетевой классификации областей изображения технологического слоя СБИС. Основные программные модули: подготовки данных, формирования и управления нейросетевой моделью. Модуль подготовки данных проводит предобработку входных изображений слоев ИС и идентификацию областей на изображениях топологии, основанную на нечеткой кластеризации, формирует необходимые обучающие выборки по входным изображениям слоев интегральных схем для заданной модели нейронной сети, формирует нечеткие множества для моделей на нечетких нейронных сетей. В зависимости от особенностей идентифицируемых объектов изображений предлагается использовать многослойный персептрон с логистической функцией активации, имеющей сигмоидальную форму, неокогнитрон на базе нечеткого нейрона или ансамбль названных выше нейронных сетей. Модуль формирования и управления нейросетевой моделью позволяет сформировать и обучить выбранную модель нейронной сети и выполнить классификацию идентифицированных объектов. Особенностью разработанных программных средств является возможность с их помощью формировать комплексы гибридных и иерархических нейронных сетей, что позволяет как ускорить процесс построения нейронной сети классификации, так и повысить точность классификации.

[Ф16-070 ]

Программный комплекс подготовки топологических данных для специализированного технологического оборудования контроля топологических структур на фотошаблонах. Предназначен для преобразования и синтаксического анализа топологических данных из форматов САПР в формат специализированного технологического оборудования производства СБИС: генераторов изображений и установок автоматического контроля полупроводниковых пластин и фотошаблонов. Поддерживает форматы MEBES, CIF, DXF, ZBA-20 и Gerber. Программный комплекс разработан на базе технологии OpenMP для работы на ПЭВМ с 4х-ядерным процессором. Разработан алгоритм параллельной реализации разбиения контуров на примитивы.

[ИТ_2-05 ]

Программный комплекс обработки и анализа изображений для систем технического зрения в микроэлектронной промышленности (ПК ОАИ). Алгоритмы подготовки и улучшения изображений топологических слоев, алгоритмы идентификации и классификации объектов топологии и их структурных составляющих, алгоритмы построения описания топологии слоя алгоритмы анализа топологии слоя и определения ее дефектов. Новый алгоритм сшивки изображений, который в два раза увеличивает скорость конструирования полного изображения слоя, за счет использования алгоритма поиска ключевых точек и описания дескрипторов SIFT, который является оптимальным для рассмотренных примеров топологий, как по скорости, так и по точности. ПК ОАИ предназначен для обработки и анализа изображений топологических слоев СБИС и подготовки к восстановлению топологии, что уменьшает трудоемкость работы проектировщиков СБИС.

[МЭКБ 23]

Технология параллельного моделирования и верификации цифровых электронных устройств, а также верификации топологии СБИС на основе системы пользовательских правил. На основе технологии разработаны программные средства анализа и распараллеливания тестовых заданий, а также их удаленного выполнения на вычислительных ресурсах вычислительного кластера или в грид-среде. Разработанная технология и программные средства могут использоваться для замены дорогостоящих зарубежных аналогов и позволяют сократить расходы и время разработки топологии СБИС за счет кратного сокращения времени, затрачиваемого на процессы моделирования СБИС и верификации топологии. В процессе верификации топологии на основе пользовательских правил на тестовом устройстве достигнуто сокращение времени верификации более чем в 5 раз.

[ИК704]

Методика анализа и верификации программы автономного полета высокодинамичного беспилотного летательного аппарата (БЛА) с упреждающим управлением на основе прогнозирующих моделей в отношении возможности ее выполнения с учетом динамических характеристик беспилотного летательного аппарата и параметров инерциальной навигационной системы, а также состояния атмосферы на маршруте. Разработанная модель, методика анализа и верификации программы и алгоритмы расчета прогнозирующих моделей движения явлются основой для реализации экспериментального программного обеспечения для проведения анализа выполнимости автономного управляемого полета высокодинамичного БЛА и оценки точности его выполнения в различных условиях состояния атмосферы, начальных условий старта, разброса динамических и конструкционных характеристик и параметров модели.

Алгоритмы бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) с параметрами Родрига-Гамильтона для беспилотного летательного аппарата (БЛА), выполненной на основе твердотельных акселерометров и твердотельных датчиков угловой скорости. Выполнен анализ влияния погрешностей вычислительной части алгоритмов на рассчитанную ориентацию БЛА и его местоположение.

Экспериментальные программные средства, реализующие алгоритмы БИНС и программную модель навигационных вычислений.

Программный комплекс моделирования работы ОЭНС, который позволяет выполнить имитационное моделирование работы бортовой камеры, расположенной на БПЛА, движущемся по заданной траектории с заданной скоростью и ориентацией над заданной территорией на заданной высоте. Моделирование учитывает рельеф и использует покрытие территории спутниковыми снимками. Моделируется освещение, туман и другие характеристики атмосферы, влияющие на формирование изображения местности бортовой камерой. Также моделируются эффекты, обусловленные колебаниями планера БПЛА и вибрациями.

[ФМ7-10, Старт5]

Комплекс алгоритмов для обработки и анализа изображений послойного представления микроэлектронных устройств: алгоритм выделения контуров, алгоритмы сегментации, которые не используют порог для предназначенный для обработки полутоновых изображений слоев цифровых интегральных микросхем. Последовательно выполняется выделение границ и аппроксимация найденных контуров прямолинейными отрезками посредством преобразования Хафа. На следующем этапе выполняется покрытие изображения набором элементарных областей. Далее выполняется слияние найденных элементарных областей, и, в конечном итоге, замена изображения векторным набором областей. Такой подход позволяет обрабатывать сильнозашумленные и искаженные полутоновые изображения.

Автоматизированная система послойного восстановления топологии из цветного цифрового фотоизображения кристалла интегральной схемы.

[задание 05.06 «Разработать автоматизированную систему послойного восстановления топологии из цветного цифрового фотоизображения кристалла интегральной схемы» (2001-2005, ГР № 2003360],

Компьютерная система контроля печатных плат.

[задание 06.01 «Разработать компьютерную систему контроля печатных плат» (2001-2005, ГР № 20011531) ГНТП «Информационные технологии»]

Программные средства классификации дефектов топологии, обнаруживаемых в результате автоматического контроля топологии полупроводниковых пластин.

[задание 3-01 «Разработать программные средства классификации дефектов топологии, обнаруживаемых в результате автоматического контроля топологии полупроводниковых пластин» (2006-2010, ГР № 20065363)]

Система цифровой обработки изображений образцов элементов и узлов электронных изделий.

[задание 01.06 «Разработать систему цифровой обработки изображений образцов элементов и узлов электронных изделий» по ГНТП «Информатика» (1999-2000, ГР № 20002282)]

Аппаратно-программный комплекс объединения матричных ИС на кремниевой пластине.

[НИР «Разработать аппаратно-программный комплекс объединения матричных ИС на кремниевой пластине» в рамках выполнения основного задания 07.02 «Разработать технологию объединения матричных ИС в систему на кремниевой пластине» (2001-2005, ГР № 20015042)]
[«Обработка изображений в проектровании и производстве ИС.pdf» (монография)]

Программный комплекс управления оборудованием контроля критических размеров на базе систем машинного зрения (ПК УОККР).

[ИИТ16/1-03]

Экспериментальный образец нейросетевой системы мониторинга состояния и поведения подсистем космических аппаратов по телеметрическим данным для наземного командно-измерительного комплекса.

[6МСГ/13-222]

Экспериментальные программные средства нейросетевой классификации областей изображения технологического слоя СБИС. Включают следующие основные программные модули: подготовки данных, формирования и управления нейросетевой моделью. Модуль подготовки данных проводит предобработку входных изображений слоев ИС и идентификацию областей на изображениях топологии, основанную на нечеткой кластеризации, формирует необходимые обучающие выборки по входным изображениям слоев интегральных схем для заданной модели нейронной сети, формирует нечеткие множества для моделей на нечетких нейронных сетей. В зависимости от особенностей идентифицируемых объектов изображений предлагается использовать многослойный персептрон с логистической функцией активации, имеющей сигмоидальную форму, неокогнитрон на базе нечеткого нейрона или ансамбль названных выше нейронных сетей. Модуль формирования и управления нейросетевой моделью позволяет сформировать и обучить выбранную модель нейронной сети и выполнить классификацию идентифицированных объектов. Особенностью разработанных программных средств является возможность с их помощью формировать комплексы гибридных и иерархических нейронных сетей, что позволяет как ускорить процесс построения нейронной сети классификации, так и повысить точность классификации. Экспериментальные программные средства ориентированы на использование в системах технического зрения. Предложенная структурная схема программных средств позволяет использовать его для решения широкого круга задач с малыми затратами на доработку, необходимо изменить только модуль подготовки данных.

[ИК403, Ф11ОБ-071]