Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта отправляется в «Яндекс» и «Google»

Понятно

Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology

cетевое издание
issn 2310-6018

отправить
статью

метаданные статей за последние 2 года

Исследование процессов в установке для модификации биологических клеток магнитным полем при использовании источника переменного тока с высоким выходным сопротивлением

2022. T.10. № 2. id 1074

Павлов В.Н. Легенький Ю.А. Корниенко В.О. Калаев В.Н. Преображенский А.П. Львович И.Я.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.37.2.004

В статье на основе предложенных методов моделирования выявлены погрешности, возникающие при использовании наиболее распространенных источников тока с низким выходным сопротивлением (усилителей напряжения), питающих катушки установок для модификации биологических объектов магнитным полем. Для иллюстрации работоспособности рассматриваемых моделей приводятся осциллограммы изменения от времени индукции магнитного поля в катушке вышеуказанной установки, при питании ее от усилителя напряжения, имеющего низкое выходное сопротивление. В качестве альтернативы предлагается использование разработанного и собранного специализированного источника тока с высоким выходным сопротивлением, управляемого напряжением (ИТУН), предназначенного для работы с индуктивной нагрузкой. Магнитное поле, создаваемое катушкой установки, однозначно соответствует току, текущему через нее от вышеуказанного источника тока. В статье приводится описание макета такого источника тока, а также быстродействующей системы ограничения входного сигнала, позволяющей защитить силовые элементы схемы от перегрузок, возникающих при работе на индуктивную нагрузку. В качестве иллюстрации эффективности этого метода создания магнитного поля приводятся осциллограммы изменения от времени индукции магнитного поля, создаваемого в катушке вышеуказанной установки, при питании ее от макета источника тока. Для реализации макета магнитной установки и контроля состояния измеряемого магнитного поля был дополнительно разработан и собран быстродействующий магнитометр, позволяющий считывать данные в режиме реального времени.

Ключевые слова: магнитная установка, ИТУН, магнитометр, магнитное поле, модификация биологических объектов

Обработка разнодиапазонных изображений на базе матричных приборов с зарядовой связью

2022. T.10. № 1. id 1072

Ветров А.Н. Потлов А.Ю. Фролов С.В. Судаков Д.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.011

В статье рассматривается и обосновывается принцип совмещения и обработки разнодиапазонных изображений на базе матричных приборов с зарядовой связью. Разработанный принцип предлагается как альтернатива программной реализации задачи совмещения и обработки разнодиапазонных изображений. Проведен анализ существующих методов совмещения разнодиапазонных изображений и обоснована недостаточность этих методов в плане повышения информативности результирующего изображения. Рассмотрен метод совмещения и обработки изображений с целью повышения информативности, реализуемый цифровыми методами. Обоснована возможность и перспективность реализации указанной задачи на базе дискретно-аналоговых систем, а именно базе матричных приборов с зарядовой связью. Предложен принцип двухэтапного воздействия на зарядовые пакеты, формирующие пиксели изображений в матричных приборах с зарядовой связью с целью их деления в заданных пропорциях, указанных в цифровом методе, и внедрения нужных частей деления в соседние запоминающие ячейки. Показана простота реализации процедуры деления и перемещения частей зарядовых пакетов посредством перемены напряжений на фазных шинах матричного прибора с зарядовой связью. Аналитически определена передаточная характеристика матричного прибора с зарядовой связью в предложенном режиме. Определен коэффициент прямоугольности передаточной характеристики.

Ключевые слова: матричный прибор с зарядовой связью, изображения, обработка, зарядовые пакеты, деление зарядовых пакетов

Моделирование и экспериментальная проверка процессов разделения биоклеток по величине магнитной восприимчивости

2022. T.10. № 1. id 1067

Павлов В.Н. Калаев В.Н. Корниенко В.О. Легенький Ю.А. Преображенский А.П. Львович И.Я.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.010

В статье даны предложения по моделированию процессов сепарирования клеток по величине магнитной восприимчивости. На основе предложенной модели создана рабочая установка сепаратора, дано ее описание. Для повышения эффективности работы приведенной установки сепаратора, по сравнению с существующими аналогами, внесены конструкторские предложения. Экспериментально установлено, что решетка, состоящая из стержней магнитомягкой стали, представляющая собой пространственно-периодическую полиградиентную структуру, может выделять клетки различной магнитной восприимчивости, при изменении величины внешнего магнитного поля, приложенного к этой структуре и неизменной скорости потока рабочей среды, прокачиваемого через нее. Дополнительно разработана методика выделения клеток с разной магнитной восприимчивостью на рабочей установке. Полученный метод позволяет получать «спектры» магнитной восприимчивости клеток образцов. После проведения калибровки установки, возможно прогнозирование ожидаемых результатов анализа по разделению клеток. Эффективность разработанного сепаратора растет с увеличением количества рядов (стержней) в периодической структуре. От времени прокачки зависит точность получаемых результатов. При слабых полях выдержку необходимо увеличивать. В зонах завихрения могут оставаться немагнитные или слабомагнитные биологические клетки. Это явление отрицательно сказывается на качестве полученных образцов, особенно при слабых магнитных полях.

Ключевые слова: сепаратор, магнитное поле, биоклетки, магнитная восприимчивость, высокоградиентная магнитная сепарация, методика разделения биоклеток

Моделирование соответствия строительных нормативных требований величинам сейсмического риска (часть 3)

2022. T.10. № 1. id 1065

Степанов Р.О.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.009

Статья завершает серию из трех авторских публикаций, связанных с моделированием сейсмических рисков в геологической среде при проектировании и строительстве объектов критической инфраструктуры. Подготовка серии направлена на достижение цели нахождения количественного соответствия сейсмических рисков, рассчитанных по математическим моделям, сейсмическим воздействиям, регламентированным в Своде правил (СП) 14.13330.2018 «Строительство в сейсмических районах». Для этого решены задачи: в первой статье обоснованы критерии выбора тестовых территорий, и в качестве тестового региона выбрана территория Армении и смежных государств; во второй – на примере тестовой территории с помощью специально разработанных математических моделей на региональном и локальном масштабных уровнях выполнена оценка вероятностного сейсмического риска; в третьей – разработаны математические модели и программное обеспечение определения соответствия расчетных сейсмических воздействий, регламентированных СП, величинам вероятностного сейсмического риска, полученным с помощью математического моделирования. В финальной статье сделан вывод о том, что перспективы продолжения исследований связаны с построением новой шкалы сейсмической интенсивности возможных землетрясений как функции от рассчитанного вероятностного сейсмического риска и глубины залегания очага возможного землетрясения, а также построением специальной нормировочной шкалы, позволяющей переводить вероятностный сейсмический риск, рассчитанный для любого региона, в интенсивность как меру сотрясения в баллах единой макросейсмической шкалы. Построение аналогичных шкал весьма актуально для ныне применяемых в СП расчетных кинематических параметров – пиковые ускорение, скорость смещения и собственно смещение грунта.

Ключевые слова: моделирование, сейсмический риск, геологическая среда, тестовая территория, строительные нормы и правила

Моделирование напряженно-деформированного состояния геологической среды при строительстве (часть 2)

2022. T.10. № 1. id 1062

Минаев В.А. Степанов Р.О.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.008

В статье рассмотрены описание и результаты реализации региональной и локальной математических моделей, созданных для решения проблемы оценки напряжений, деформаций и смещений в геологической среде. В региональной модели основными факторами, обусловливающими возникновение напряжений, смещений и деформаций геологической среды, являются неоднородности распределения аномального гравитационного поля в изостатической редукции и особенности рельефа поверхности Мохо. Для описания локальной детерминированной модели, с помощью которой оценивается напряженно-деформированное состояние трехмерного упругого пространства, использованы уравнения в перемещениях, решаемые методом Галеркина. Компьютерные версии моделей, обеспеченные цифровой информацией, открывают принципиально новые возможности для строительной сферы при решении задач оценки, анализа и прогнозирования сейсмических характеристик геологической среды. Математические модели и полученные с их применением расчеты являются надежной основой в сфере проектирования и строительства зданий и сооружений в сложных геологических условиях. Изыскательские работы и само строительство требуют существенных материально-технических и финансовых ресурсов. Делается вывод, что применение современных цифровых технологий оценки, анализа и прогнозирования сейсмических рисков снижает неоправданные финансовые потери, развивая интеллектуальную составляющую применяемых способов и методов проектных изысканий.

Ключевые слова: строительство, компьютерное моделирование, геологическая среда, напряженно-динамическое состояние, сейсмический риск

Моделирование энергетических переходов в напряженно-деформированной геологической среде для оценки сейсмических рисков (часть 1)

2022. T.10. № 1. id 1061

Минаев В.А. Фаддеев А.О. Степанов Р.О.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.007

В работе рассматривается модель, целью построения которой выступает решение проблемы количественного соотнесения сейсмических рисков, рассчитанных на основе моделирования, сейсмическим воздействиям, регламентированным в Своде правил «Строительство в сейсмических районах». Статья выступает первой частью в серии научных публикаций на указанную тему. В ней впервые производится обоснование критериев выбора тестовых территорий, изложена методика проверки адекватности моделей оценки сейсмического риска, описана вероятностная модель энергетических переходов в напряженно-деформируемой геологической среде, представлен подход к оценке параметров модели через показатели трансформации потенциальной энергии деформируемых пород геологической среды. Указывается содержание двух других частей серии. Критериям выбора тестового региона для практической апробации рассматриваемой модели соответствует территория Армении и смежных государств, характеризующихся высокой сейсмичностью, необходимой информационной базой и доказанной адекватностью применения моделей сейсмических рисков на всех глубинных уровнях нахождения эпицентров землетрясений. Детально рассмотрена методика проверки адекватности математической модели оценки сейсмического риска с помощью критерия Стьюдента. Показано, что при оценке параметров переходов между состояниями модели, описываемой уравнениями Колмогорова, необходимо учитывать как влияние региональных полей (аномальное гравитационное поле), так и локальных полей (современные тектонические движения). Таким образом, дано обоснование использования двух детерминированных моделей – региональной и локальной – для практической оценки напряжений и смещений в геологической среде.

Ключевые слова: модель, сейсмический риск, напряженно-деформируемая среда, тестовая территория, критерий, региональное и локальное геофизические поля

Проведение численных экспериментов для оценки характеристик обнаружения на математической модели радиолокационной станции

2022. T.10. № 1. id 968

Щукин А.А. Павлов А.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.016

Задача обнаружения и наблюдения объектов была и остается актуальной по сегодняшний день. Одна из важнейших задач развития радиолокации – улучшение распознавания целей, которого можно добиться двумя способами. Во-первых, установкой более мощных радиолокационных систем, что весьма дорогостояще и трудновыполнимо в условиях ограниченного пространства, например, на самолетах. И во-вторых, качество принимаемого сигнала можно улучшить с помощью математических методов, что позволяет значительно сэкономить на установке дополнительного оборудования. Одной из основных проблем распознавания является тот факт, что по получаемому радарной системой сигналу бывает затруднительно определить количество и угловое расположение целей. Данную проблему можно решить с помощью вейвлет-преобразования. Этот метод позволяет преодолеть критерий Рэлея, то есть дает возможность получить угловое сверхразрешение (преодолеть классический дифракционный предел пространственного разрешения, сфокусированного линзой изображения, составляющего величину менее половины длины волны излучения). В статье на математической модели радиолокационной станции представлены результаты численных экспериментов по достижению сверхразрешения алгебраическими методами при значительном уровне шумов. Рассматривается пригодность использования различных типов вейвлетов, а именно, вейвлет Хаара, симметричный вейвлет Хаара, и Wave-вейвлет.

Ключевые слова: вейвлет-преобразование, компьютерное моделирование, сверхразрешение, поиск целей, имитационная модель

Анализ методов обеспечения безопасности систем машинного обучения

2022. T.10. № 1. id 935

Бобров Н.Д. Чекмарев М.А. Клюев С.Г.

DOI: 10.26102/2310-6018/2022.36.1.006

Применение систем машинного обучения является эффективным способом решения задач, оперирующих с большими объемами данных, что способствует их повсеместному внедрению в различные сферы деятельности. Вместе с тем, в настоящее время такие системы уязвимы перед злонамеренными манипуляциями, которые могут привести к нарушению целостности и конфиденциальности, что подтверждается внесением данных угроз Федеральной службой по техническому и экспертному контролю (ФСТЭК России) в Банк данных угроз безопасности информации в декабре 2020 года. В этих условиях обеспечение безопасного применения систем машинного обучения на всех этапах жизненного цикла является важной задачей. Этим обусловлена актуальность исследования. В статье рассмотрены существующие методы обеспечения безопасности, предлагаемые различными исследователями и описанные в научной литературе, их недостатки и перспективы дальнейшего применения. В связи с этим данная обзорная статья направлена на определение проблем исследования в области обеспечения безопасности систем машинного обучения с целью дальнейшей разработки технических и научных решений по данному вопросу. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов по информационной безопасности и разработчиков систем машинного обучения.

Ключевые слова: машинное обучение, вредоносное воздействие, целостность, конфиденциальность, обеспечение безопасности