Експертна система обліку швидкодії програмного забезпечення

Abstract

Актуальність теми. В сучасному світі розробки програмного забезпечення, особливо в галузі створення ігор, симуляторів та додатків віртуальної реальності, критично важливою є продуктивність та оптимізація. Unreal Engine 5, як один з найпотужніших ігрових двигунів, надає розробникам безпрецедентні можливості для створення високоякісного контенту, але водночас вимагає ретельного контролю за використанням системних ресурсів. Проблема обліку та аналізу швидкодії програмного забезпечення стає дедалі актуальнішою через зростання складності проектів, підвищення вимог до візуальної якості та необхідність підтримки широкого спектру апаратних конфігурацій. Існуючі інструменти профілювання часто надають лише сирі дані без глибокого аналізу та конкретних рекомендацій щодо оптимізації. Розробка експертної системи, яка не тільки збирає метрики продуктивності, але й аналізує їх, виявляє проблемні місця та надає обґрунтовані рекомендації щодо оптимізації, є актуальним завданням, що може суттєво підвищити ефективність процесу розробки та якість кінцевого продукту. Об’єкт дослідження – процеси аналізу та обліку швидкодії програмного забезпечення в реальному часі. Предмет дослідження – методи та засоби побудови експертної системи для автоматизованого обліку та аналізу швидкодії програмного забезпечення на базі Unreal Engine 5. Мета дослідження – підвищення ефективності процесів оптимізації програмного забезпечення шляхом розробки експертної системи, що забезпечує автоматизований облік, аналіз та надання рекомендацій щодо покращення швидкодії на основі технологій Unreal Engine 5. Завдання дослідження: 1. Провести системний аналіз предметної області обліку швидкодії програмного забезпечення та існуючих рішень у цій сфері. 2. Розробити концептуальну модель експертної системи обліку швидкодії для середовища Unreal Engine 5. 3. Спроектувати архітектуру системи з урахуванням особливостей двигунаUE5 та вимог до реального часу. 4. Реалізувати модулі збору метрик продуктивності для CPU, GPU та пам’яті. 5. Розробити базу знань та механізм логічного виведення для формування експертних рекомендацій. 6. Створити інтуїтивний інтерфейс користувача для візуалізації результатів аналізу. 7. Провести тестування системи на реальних проектах та оцінити її ефективність. Методи дослідження: системний аналіз для вивчення предметної області; об’єктно-орієнтоване моделювання для проектування архітектури системи; методи експертних систем для побудови механізму логічного виведення; методи профілювання продуктивності для збору метрик; статистичний аналіз для обробки та інтерпретації даних. Наукова новизна одержаних результатів: • вперше розроблено архітектуру експертної системи обліку швидкодії, повністю інтегровану в середовище Unreal Engine 5, що дозволяє проводити аналіз в реальному часі без суттєвого впливу на продуктивність; • запропоновано удосконалений алгоритм аналізу метрик продуктивності, який враховує специфіку роботи двигуна UE5 та використовує механізм логічного виведення для ідентифікації проблем; • розроблено методику автоматизованого формування рекомендацій щодо оптимізації на основі бази знань експертної системи, що адаптується до конкретного типу проекту. Практичне значення одержаних результатів. Розроблена експертна система може бути впроваджена в процес розробки різноманітних проектів на базі Unreal Engine 5, включаючи ігри, архітектурну візуалізацію, симулятори та додатки віртуальної реальності. Система дозволяє суттєво скоротити час на виявлення та усунення проблем з продуктивністю, підвищити якість кінцевого продукту та знизити вимоги до апаратного забезпечення кінцевих користувачів. Апробація результатів дослідження. Основні положення та результати магістерської роботи були представлені на XIII Міжнародній науково-практичній конференції “Інформаційні технології в освіті та науці” (Київ, НУБіП України, травень 2025 р.) та опубліковані в збірнику тез конференції. Структура роботи. Магістерська кваліфікаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 68 найменувань та 4 додатків. Загальний обсяг роботи становить 148 сторінок, з яких основний текст – 135 сторінок. Робота містить 42 рисунки та 18 таблиць. У першому розділі проведено системний аналіз предметної області, розглянуто проблематику обліку швидкодії, проаналізовано існуючі рішення та сформульовано постановку завдання. У другому розділі представлено моделювання експертної системи [8, 10], включаючи концептуальну модель, функціональне та об’єктно-орієнтоване моделювання, а також проектування бази знань. У третьому розділі описано процес розробки системи в середовищі Unreal Engine 5, архітектуру компонентів, реалізацію модулів збору метрик та механізму логічного виведення. У четвертому розділі наведено результати тестування системи, аналіз ефективності та економічне обґрунтування впровадження.