Preview

Вестник кибернетики

Расширенный поиск
№ 4 (2018)

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ 

9-15 23
Аннотация
Рассмотрена начально-краевая задача с вакуумными граничными условиями о диффузии магнитного поля в проводящем шаре. Получено формальное решение для случая аксиально-симметричных магнитных полей, у которых азимутальная компонента тождественно равна нулю.
16-28 12
Аннотация
Для немарковских сетей массового обслуживания предлагается эффективный полуаналитический метод комплексной оптимизации маршрутной матрицы и быстродействий узлов. В качестве целевой функции используется среднее время прохождения заявки через сеть. Метод сочетает быстрый точный расчет градиента целевой функции в пространстве варьируемых переходных вероятностей и ускоренный аналитико-имитационный расчет градиента целевой функции в пространстве варьируемых быстродействий узлов.
Разрабатываются методы комплексной оптимизации транспортных сетей, основанные на их аппроксимации немарковскими сетями массового обслуживания с многолинейными узлами-дорогами, быстродействие которых падает с ростом нагрузки. Предлагаемые методы ориентированы на различные режимы транспортной нагрузки. Приводятся примеры применения предлагаемых методов. Демонстрируется, что наибольший эффект в борьбе с заторами дает комплексная оптимизация транспортных сетей, ориентированная на режим высокой транспортной нагрузки
29-37 16
Аннотация
В статье рассмотрены методические аспекты статистического анализа не полностью заполненных временных рядов и интерпретации полученных при этом результатов на примере анализа интегрального коэффициента обратного аэрозольного рассеяния стратосферного аэрозоля.
38-51 19
Аннотация
В статье описана разработка физической и математической моделей, позволяющих учесть эффект влияния многофазности горючего (жидкий углеводород + твердый горючий материал) на условия зажигания и режимы распространения горения полидисперсных неоднородных смесей. При этом горение фракций происходит в различных режимах: летучая фракция испаряется и горит в газофазном режиме, а твердая горючая фракция реагирует с окислителем в гетерогенном режиме. Изучено влияние наличия твердой фракции в каплях, реагирующей в гетерогенном режиме, на скорость испарения летучего горючего компонента. Проведен учет влияния стесненности за счет наличия других капель на скорость испарения каждой капли. Приводятся результаты вычислительного моделирования распространения пламени при зажигании полидисперсной смеси капель жидкого углеводородного горючего с твердыми мелкодисперсными частицами углерода.
52-58 10
Аннотация
При работе бетонной стойки в стальной обойме под нагрузкой на бетон со стороны стальной трубы действует радиальное реактивное давление обжатия, бетон находится в состоянии всестороннего сжатия в связи, с чем возрастает его прочность. Однако стальная обойма при работе трубобетонной конструкции такого типа оказывается недостаточно загруженной, так как исключается ее работа в продольном направлении, поэтому целесообразнее использовать композитную обойму, обладающую достаточно высокими прочностными характеристиками в поперечном направлении и незначительными – в продольном.
В работе описан полученный пространственный закон напряженно-деформированного состояния материала композитной обоймы трубобетонной стойки. Представлена формула реактивного бокового обжатия бетона композитной обоймой. Получено аналитическое решение задачи о сжатии бетонной стойки в композитной обойме с учетом нелинейного поведения бетона. Приводится сравнение повышения несущей способности бетонной стойки в стальной и в композитной базальтопластиковой обоймах.
Сделан вывод о том, что применение композитных обойм в составе трубобетонных конструкций является перспективным направлением дальнейших исследований, а также о том, что необходимо использовать волокна, обладающие более высокими деформационными характеристиками.
59-66 9
Аннотация
В данной статье рассмотрены некоторые аспекты вычислительного моделирования трещины гидроразрыва, в частности предложены методы моделирования роста трещины гидроразрыва в изначально неоднородно напряженной среде, описаны результаты тестовых параметрических исследований. Также представлен метод моделирования произвольно ориентированных плоских трещин в трехмерном пространстве с учетом их взаимодействия между собой.
67-76 13
Аннотация
В работе рассмотрена модель диффузного отражения частицы от анизотропной среды. Автором решен вопрос о нахождении вероятности отражения частицы от среды. Дана математическая постановка этой задачи, приведены математические решения нахождения вероятности отражения частицы от неоднородной среды. Математическое описание обозначенных задач позволяет решить более сложные задачи случайных блужданий в непрерывной анизотропной среде. Также в работе рассмотрен случай чистого рассеяния и получены соответствующие формулы.
77-84 13
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена сложностью и важностью проблемы учета динамического взаимовлияния индивидуумов в группах (учебных, производственных коллективах, социальных сетях). В процессе совместной деятельности представители различных групп взаимодействуют и оказывают влияние друг на друга (управленческое, психологическое, поведенческое, коммуникационное и т. д.). Результатом взаимовлияния является переход индивидуумов из одной группы в другую. Такие переходы изменяют количественный состав групп. Сила взаимного влияния индивидуумов зависит от количественного состава группы, коэффициентов и времени влияния. Аналогичная по сложности проблема возникает при исследовании групп интеллектуальных агентов в многоагентных системах. В статье разработана математическая модель изменения численного состава групп на основе системы дифференциальных уравнений. Получено решение данной системы в общем виде и для важных частных случаев. Для иллюстрации полученных теоретических результатов приведены конкретные числовые примеры. Для наглядности решения приведенных примеров построены графики в MS Excel. Материалы статьи представляют практическую ценность, так как могут найти применение не только в социально-экономической сфере, но и в многочисленных приложениях систем искусственного интеллекта.
85-94 23
Аннотация
В данной работе представлены некоторые результаты трехмерного числительного моделирования процессов, возникающих в химически реагирующей водородно-воздушной смеси совершенных газов после отражения и фокусировки падающей ударной волны от клинообразной вставки. В зависимости от интенсивности набегающей на вставку ударной волны выявлено несколько различных сценариев возникающих процессов и определены условия возникновения детонации. Также представлено тестирование результатов численного моделирования путем сравнения с экспериментальными данными.
95-99 11
Аннотация
Ранее неоднократно доказывалась хаотическая динамика функций распределения f(x) параметров движений человека. Учитывая проблему однородности получаемых выборок, можно предположить, что получаемые выборки (обладающие хаотической динамикой поведения) могут быть неоднородными. В настоящей работе демонстрируется низкая эффективность термодинамики неравновесных систем I. R. Prigogine в оценке выборок на однородность. Одновременно доказывается, наоборот, высокая эффективность и объективность методов в рамках теории хаоса-самоорганизации по установлению однородности или неоднородности получаемых выборок. Таким образом, по результатам исследования можно сделать вывод, что методы и подходы в рамках теории хаоса-самоорганизации обладают уникальным математическим аппаратом, который может не только установить изменение гомеостаза испытуемого, но и объективно оценить получаемые выборки на однородность
100-106 7
Аннотация
Квалификация оператора в процессе управления технологическим процессом является одним из важнейших факторов безопасного производства. Повышение уровня подготовки операторов происходит, как правило, на профильных курсах подготовки операторов с использованием специальных тренажеров, моделирующих технологический процесс с помощью аппаратных и программных средств. Такие тренажеры имеют довольно высокую стоимость и не учитывают всех факторов человеко-машинного взаимодействия.
Предлагаемая концепция тренажера предполагает разработку комплексного тренажера для тренировки коллектива операторов, управляющих сложным технологическим процессом (например, многоступенчатым процессом нефтепереработки). Функционирование разрабатываемого тренажера должно происходить с применением визуального моделирования производства посредством мнемосхем, предоставляющих оператору необходимую информацию, а также поддержки операторов при принятии решений с помощью индикаторов, звуковых сигналов и информационных сообщений. Для анализа качества коллективной работы операторов предполагается оценивание с помощью временных параметров взаимодействия операторов друг с другом и критериев качества управления.
107-110 17
Аннотация
Рассмотрена задача математического моделирования каталитического крекинга. Модель представляет систему однородных дифференциальных уравнений первого порядка с постоянными коэффициентами. Предложен подход к алгоритмизации численного решения системы дифференциальных уравнений в задачах моделирования процесса нефтепереработки

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 

120-128 62
Аннотация
В статье описана методика изучения стратификации газов сканирующим лазерным лучом. Предложен способ измерения концентрации газа методом углового отклонения луча лазера в стратифицированном потоке по изменению поперечного градиента концентрации и угла наклона границы стратификации в открытом резервуаре с нефтью. Обнаружена зависимость углового отклонения луча лазера от скорости разлива нефти. Проведены контрольные измерения распределения концентрации углеводородных газов.
129-135 27
Аннотация
Задача расчета резонансных частот является актуальной при проектировании конструкций печатных узлов бортовых электронных средств. Анализ амплитудно-частотных характеристик на основе рассчитанных значений резонансных частот и их последующий анализ позволяет сделать вывод о техническом состоянии объекта исследования.
Все геометрические размеры конструктивных элементов электронного средства и места размещения электрорадиоэлементов на печатной плате должны удовлетворять допускам, заданным в конструкторской документации. При производстве невозможно выдерживать идеальную технологию, поэтому все параметры могут иметь допустимые отклонения.
Изменение параметров печатного узла в пределах допуска приводит к разбросу резонансных частот относительно идеализированного значения, формируя тем самым допустимые интервалы резонансных частот.
В работе рассмотрены следующие методы расчета разбросов резонансных частот печатного узла: экспериментальный метод, метод наихудшего случая, метод моментов и метод имитационного моделирования Монте-Карло. Проведен анализ особенностей каждого метода. Предложено использовать метод Монте-Карло как обладающий наибольшей точностью и простотой реализации с учетом вычислительных возможностей современных электронно-вычислительных машин.
Представлена блок-схема применения метода Монте-Карло, приведен применяемый математический аппарат, а также описан процесс интеграции программных комплексов для расчета разбросов резонансных частот печатного узла.
136-142 16
Аннотация
В последнее время в космической отрасли и автомобилестроении широко применяются алгоритмы машинного зрения. В задачах компьютерного зрения может потребоваться определение порядка расположения предметов в пространстве. На первый взгляд, данная задача кажется тривиальной, но условия фотографирования сильно влияют на качество результата. Существует целое множество решений для нахождения порядка расположения объек-тов на изображениях. При этом большинство из них оказываются малоприменимыми для работы с рукотворными объектами. Один из частных случаев данной задачи – упорядочивание объектов по плоской таблице. Основными проблемами при ее решении являются фотографии с перспективными искажениями и небольшими смещениями объектов относительно друг друга. В данной статье изложены результаты проведенных исследований этого направ-ления, рассмотрены эвристический и нейросетевой подходы к решению. Нейросетевой метод показал наиболее удовлетворительные результаты, а архитектура спроектированной нейронной сети, описанной в статье, названа авторами нейротабулятором.
143-148 13
Аннотация
Авторами проанализированы современные подходы к разработке системы поддержки принятия решений при тушении лесных пожаров на территории ХМАО – Югры, которая позволит моделировать не только процесс их протекания, но и прогнозировать вероятность их возникновения, а также провести оценку материальных, экологических и социально-организационных последствий от потенциальных пожаров. Установлено, что в общем случае управление процессом тушения лесного пожара можно рассматривать как управление сложной организационной системой, которое состоит из этапов сбора информации, принятия (выработка и выбор) решения, а также реализации принятого решения. Эти этапы цикличе-ски повторяются, при этом на каждом следующем шаге оценивается качество процесса управления на предыдущем шаге.
149-158 30
Аннотация
тия. Проведен анализ проблемы интеграции баз данных, представленных в различных фор-матах. Рассматриваются известные на сегодняшний день тензорные модели баз данных. Предложен принцип построения тензорной модели интегрированной реляционной базы данных в виде многомерной матрицы, причем в качестве инварианта предложено рассматривать отношение. Рассмотрен пример тестирования предложенной модели построения интегрированной реляционной базы данных. Предложен способ хранения многомерных и двумерных матриц в реляционной базе данных, который предполагает умножение многомерной матрицы на двумерную матрицу с использованием SQL-запроса.
Сравнительный анализ скорости для предлагаемого метода для выбора метаданных интегрированного хранилища реляционных данных и метода, основанного на анализе системных таблиц, выполнен с помощью тестовых наборов случайных данных.
Использование тензорного представления баз данных информационной системы поз-воляет получить компактное математическое описание, а двоичное кодирование сущностей реляционной модели – упростить программный доступ к интегрированному хранилищу данных. Экспериментально подтверждено, что когда выборка содержит более 15 000 записей, тензорное представление хранилища данных позволяет сократить время выполнения запро-сов от 25 до 11 500 %.
159-169 15
Аннотация
В начале 2010-х годов в отделе учебной информатики Федерального научного центра Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук по государственному заданию Академии наук Российской Федерации была разработана бестекстовая учебная система программирования ПиктоМир, предназначенная для поддержки начальных курсов программирования для дошкольников и младшеклассников [1–3]. Эта свободно распространяемая и многоплатформенная система может быть загружена на планшеты, мобильные и настольные компьютеры с операционными системами Android, iOS, Microsoft Windows и Linux для последующего использования в аудиториях, где нет доступа к Интернету, а также может использоваться через веб-интерфейс на любых компьютерных устройствах, имеющих выход в интернет.
ПиктоМир позволяет выполнять не только индивидуальные, но и командные (совместные) задания по программированию. При выполнении командного задания каждый член команды индивидуально работает над своей частью программы на компьютере, что позволяет объективно оценить вклад каждого члена команды в общий коллективный результат. Кооперативное программирование может использоваться как в регулярном курсе программирования, так и для проведения командных олимпиад.
170-176 14
Аннотация
Получение статистических данных об интенсивности движения городских транспортных потоков сопряжено с рядом сложностей. Подобного рода статистика не всегда ведется муниципальными властями, и зачастую для ее получения необходимо иметь доступ к установленным на перекрестках камерам видеонаблюдения. В статье приводится описание процесса разработки клиентской и серверной частей мобильного приложения по сбору статистики автомобильного передвижения пользователя и оценивается возможность применения собранных данных для анализа интенсивности городского движения.
177-183 21
Аннотация
В работе приведены наиболее общие принципы построения диспетчерского управления единой энергосистемы Российской Федерации. Описаны подходы, используемые при реализации технологических задач. Приведены примеры программных продуктов, используемых для обеспечения диспетчерского управления, планирования и прогнозирования работы, а также оказания системных услуг в энергетической системе Российской Федерации. Приведены примеры применения искусственных нейронных сетей. Описаны специфика информации, поступающей в диспетчерские центры, и трудности, появляющиеся в процессе роста ее количества. Приведены принципы достоверизации параметров телеметрии и порядок их реализации, установленные в Системном операторе единой энергетической системы Российской Федерации. Детализированы предпосылки разработки программного обеспечения по досто-веризации параметров телеметрии. Приведены алгоритмы и способы подготовки входных данных для дальнейшей адаптации атрибутов параметров, влияющих на вынос окончательного решения об их истинности или ложности. Описаны принципы дальнейшего использования адаптированных данных в расчетах на основе нейронных сетей с обратным распространением. Приведен код реализации простейшей нейронной сети на языке Python. Представлены результаты экспериментов на двух выборках данных.
184-193 10
Аннотация
В 2017 г. Сургутский государственный университет вошел в состав участников инициативы CDIO. Сотрудники кафедры автоматики и компьютерных систем первыми в университете приступили к реализации образовательных программ в соответствии с положениями Всемирной инициативы инженерного образования CDIO. Кафедра ведет подготовку по двум направлениям: «Управление в технических системах» и «Программная инженерия». Изучение и анализ принципов организации инициативы CDIO повлекли за собой изменения в стратегии реализации образовательных программ. Наиболее эффективная коррекция векторов управления образовательными программами станет возможна после первого выпуска студентов и опроса стейкхолдеров образовательных программ о результатах обучения.
194-203 23
Аннотация
В системе здравоохранения особенно остро стоит вопрос мониторинга пациентов, отслеживания их местоположения и состояния здоровья (мониторинг температуры, давления, сердцебиения и других физических параметров). Благодаря развитию интернета вещей цифровая трансформация в здравоохранении происходит высокими темпами. Авторы статьи ставят перед собой задачу разработать специальное веб-приложение для дистанционного отслеживания сердечного ритма пациентов группы высокого риска с помощью фитнес-браслета (fitness tracker). На основе двух существующих подходов к созданию веб-приложения авторы определяют эффективность его использования в системе здравоохранения для пациентов отдаленной группы высокого риска. Результаты показали, что описанный способ создания нативных гибридных приложений является самым быстрым, идеально подходящим для прототипирования и первоначального запуска проекта, однако для более серьезного и сильно загруженного приложения стоит выбрать React Native. Выводы. Данное исследование демонстрирует реализацию IoT и IoMT на основе веб-приложения. Применение любого подхода в здравоохранении должно основываться на поставленных перед разработчиком и медицинским учреждением задачах.
204-210 55
Аннотация
Процесс цифровой трансформации затрагивает все сферы жизни современного общества и деятельности человека: экономика, экология, научная деятельность и т. д. Возникают новые технологии, требующие эффективных методов распознавания элементов окружающей среды, отслеживания движений управляемых объектов во взаимодействии, в том числе и с дополненной реальностью. При этом все большую популярность для решения задач распознавания объектов на статических изображениях, а также в видеопотоках приобретают нейронные сети. Разметка набора данных для последующего глубокого обучения – неотъемлемая часть любого проекта, который предполагает использование нейросетевых технологий компьютерного зрения. Для обучения нейронных сетей задаче классификации изображений или нахождения объектов требуется огромное количество размеченных данных. Чем больше классов объектов, тем больше данных требуется для обучения. Естественно, что трудоемкая ручная разметка имеет ряд недостатков: длительное время и возможные ошибки, возникающие в силу рутинности выполняемой задачи. В статье рассмотрены различные походы к автоматизации задачи разметки изображений для глубокого обучения, которые могут быть использованы для интеграции технологий распознавания образов и создания дополненной реальности с возможной реализацией на персональных компьютерах и мобильных устройствах.
211-216 31
Аннотация
Предложена разработка интеллектуальной информационной системы, совмещающей ситуационный подход и методы статистического контроля за процессами. Главной целью является выявление и предупреждение угроз аварийных остановов в работе котельных. Исходные данные фильтруются, далее строятся контрольные карты, определяющие границы стабильного состояния работы котельных. Система оперативно сигнализирует о любых отклонениях в ходе процесса выработки теплоэнергии. Правила карт Шухарта ложатся в основу классификации внештатных ситуаций и вносятся в базу знаний системы, где каждому классу соответствует одно из возможных базовых решений.
217-224 27
Аннотация
Разработана интерактивная методика сбора, анализа и обработки мнений экспертов на предмет выбора наиболее существенных факторов диагностики облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей человека. Данная методика позволяет минимизировать признаковое пространство с помощью учета экспертных оценок. Новизной является учет ограниченных возможностей кратковременной памяти человека в задачах выбора. Интерактивная методика разработана для сбора мнений экспертов по данным, разделенным на смысловые группы, которые состоят не более чем из девяти параметров, с целью выявления в слабо формализуемой предметной области конкретного количества параметров признакового пространства.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1999-7604 (Online)