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

Анализ производительности подводной системы отражения видимого света

2023. T.11. № 4. id 1402

Али М. Джаякоди Д.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.005

Подводная связь в видимом свете привлекла большое внимание к анализу беспроводных оптических сигналов для следующего поколения беспроводных операторов связи, соответствующих стандарту 5G и выше (5GB). Зависящие от глубины физико-химические свойства воды, такие как колебания температуры, давления, плотности и солености, формируют разные значения показателей преломления, а также турбулентности воды. Канальная турбулентность является узким местом для распространения оптических сигналов в водных средах, особенно в океанах, а также причиной некорректной работы приемопередатчиков по причине смещения сигнала или ошибки наведения. Настоящее исследование посвящено анализу производительности отражающего узла в системе подводной оптической связи, работающей в видимом свете. На основе экспериментальных данных, полученных при изучении океана, рассматриваются показатели отказоустойчивости и коэффициенты битовых ошибок при передаче сигнала. В предлагаемой модели системы показатели производительности получены в условиях канала слабой турбулентности в рамках схемы амплитудно-импульсной модуляции. Кроме того, аналитически выведено выражение в закрытой форме для характеристики простоя и точное асимптотическое выражение для коэффициента битовых ошибок при высоком отношении сигнал-шум, из которого можно извлечь данные о влиянии среды на параметры канала связи и системы в целом. Результаты моделирования показывают работоспособность модели системы подводной связи в видимом свете.

Ключевые слова: подводная беспроводная связь (UWC), подводная связь в видимом свете (UVLC), подводная отражающая связь, подводная турбулентность, общение между пловцами (D2D), отражательный полупроводниковый оптический усилитель (RSOA)

Моделирование процессов восстановления радиолокационных изображений

2023. T.11. № 4. id 1399

Аветисян Т.В. Питолин М.В. Преображенский Ю.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.008

При получении изображений наземных или воздушных объектов в системах активной или пассивной локации на базе радиолокационных станций миллиметрового диапазона осуществляется последовательное сканирование зоны обзора. После прохождения тракта первичной обработки принятые сигналы переводятся в соответствующие радиоизображения. Повышение разрешающей способности радиолокационного изображения достигается на основе его алгоритмической обработки с привлечением оптимальных методов решения обратной задачи восстановления изображений. В работе объект рассматривается в виде множества независимых источников. Проведен анализ восстановления амплитуды и фазы таких источников. Приведена схема обработки информации в информационной системе. Определены условия, при которых возможно восстановление фазы в радиолокационном изображении. Представлен алгоритм восстановления изображения. В алгоритме корреляционный интеграл, в который входят два индекса, показывает, какая существует связь между энергетическими характеристиками локальных источников и их координатами. Показаны результаты восстановления нескольких источников с заданными исходными данными. Кроме того, представлены результаты, когда в корреляционном интеграле один индекс, в таком случае осуществляется восстановление изображения на одну из осей. Результаты работы могут быть использованы при восстановлении различных радиоизображений.

Ключевые слова: моделирование, восстановление изображений, рассеяние радиоволн, электродинамика, радиолокация

К вопросу использования технологии дополненной реальности в реабилитации пациентов с нарушением функции равновесия

2023. T.11. № 3. id 1392

Галушка М.С. Вишневецкий В.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.017

Анализ технических аспектов систем на основе дополненной реальности (AR-систем) для реабилитации пациентов с нарушением функции равновесия является важным вопросом в медицинской практике. Настоящее исследование представляет собой анализ работ, посвященных использованию AR-систем для реабилитации пациентов, имеющих проблемы с равновесием. В исследовании проанализирована 31 статья, опубликованная с 2018 года по 2023 год, об использовании различных AR-систем для реабилитации пациентов с проблемами баланса. Были рассмотрены технические характеристики AR-систем, такие как тип используемых устройств, функциональные возможности, доступность, удобство использования и эффективность в процессе реабилитации. Результаты анализа показали, что AR-системы могут быть эффективными в реабилитации пациентов с нарушением равновесия, особенно в случаях, когда традиционные методы лечения ограничены. Некоторые из систем могут использоваться дома, что позволяет сократить необходимость в больничных посещениях и уменьшить затраты на лечение. Однако многие из AR-систем все еще требуют доработок для повышения точности и удобства использования, а также улучшения доступности для широкого круга пациентов. Таким образом, AR-системы являются перспективным инструментом в реабилитации пациентов с нарушением функции равновесия, однако в целях повышения их эффективности следует рассмотреть вариант совместного использования AR-систем с другими устройствами для реабилитации, в частности, с силовыми платформами (стабилоплатформами).

Ключевые слова: дополненная реальность, реабилитация, равновесие, баланс

Оптимизация комплекса мероприятий по совершенствованию организационной культуры на основе сравнительного анализа региональных машиностроительных предприятий

2023. T.11. № 2. id 1391

Родионова В.О. Федоркова Н.В. Родионов О.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.029

Статья посвящена сравнительному анализу состояния организационной культуры региональных машиностроительных предприятий и на этой основе алгоритмизации оптимального выбора комплекса мероприятий по ее совершенствованию. Показано, что возможности совершенствования организационной культуры определяются степенью ее влияния на повышение эффективности различных аспектов деятельности предприятий. С другой стороны, выделяется значимость влияния социально-экономических факторов на состояние организационной культуры. Ее совершенствование предлагается осуществлять за счет проведения комплекса мероприятий по ряду признаков с неудовлетворительными оценками. Традиционно для этих целей используется экспертное оценивание. Рассматривается возможность совмещения экспертных и формализованных оценок с использованием оптимизационного подхода. Обоснована этапность интеграции экспертного оценивания и оптимизационного выбора. Информационной основой являются экспертные оценки влияния социально-экономических факторов на организационную культуру предприятия. Они позволяют выявить признаки с неудовлетворительными мнениями и сформировать комплекс мероприятий, направленных на совершенствование организационной культуры. Исходя из результатов экспертного оценивания по чувствительности положительного изменения этих признаков в зависимости от ресурсного обеспечения каждого мероприятия, предложена оптимизационная модель линейного булевого программирования, обеспечивающая получение оптимального решения. Рассмотрена реализация оптимизационного подхода на основе сравнительного анализа состояния организационной культуры региональных машиностроительных предприятий, позволившая выбрать комплекс мероприятий по ее совершенствованию.

Ключевые слова: организационная культура, машиностроительные предприятия, экспертное оценивание, оптимизация

Идентификация аварийных и предаварийных ситуаций при эксплуатации информационно-измерительной системы диагностики информативных параметров электрических цепей

2023. T.11. № 3. id 1390

Бычек В.С. Сайфуллин Р.Т.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.008

В статье рассматриваются вопросы применения современных, с улучшенными метрологическими характеристиками составных частей информационно-измерительной системы для определения информативных параметров электрических цепей. Приведены результаты разработки и построения информационно-измерительной системы, позволяющей измерять все многообразие электрических параметров за временной промежуток, меньше периода входного сигнала. В основу работы системы положен метод, использующий определение информативных параметров по мгновенным значениям напряжения и тока входных и дополнительных сигналов, одновременно измеренных один раз за период. Представлены структурные, функциональные схемы составных компонентов системы, структуры командных кадров, ответных кадров и кадров данных, выбор электронной компонентной базы. Рассмотренную информационно-измерительную систему можно использовать в системах управления технологическими процессами для контроля и испытаний электрических цепей и приборов. Разработана электрическая схема, позволяющая реализовать логику работы и протоколы обмена в целях взаимодействия составных частей информационно-измерительной системы, в том числе, через интерфейс передачи данных Serial Peripheral Interface. Оценена погрешность измерения, рассчитанная на основе отклонения входного сигнала от гармонической модели с помощью оценки погрешности результатов измерения параметра как функции с приближенно заданными аргументами с погрешностью, соотносящейся с отклонением входного сигнала от модели.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, универсальные измерительные преобразователи, дополнительные сигналы, мгновенные значения, фазосдвигающие блоки, последовательный периферийный интерфейс, синхронный формат передачи данных

Стандарт передачи характеристик товаров

2023. T.11. № 3. id 1388

Шишкин А.Г.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.007

Бизнес показатели любого интернет-магазина напрямую зависят от качества товарного контента. Получение такого контента часто пытаются автоматизировать, но на рынке пока не существует единого формата обмена такими данными. В итоге компании тратят большие ресурсы на интеграции с разными поставщиками и потребителями контента. Автор статьи предлагает формат для стандартизации процесса обмена данными с учетом особенности работы всех типов участников рынка электронной коммерции. Формат основан на опыте разработки технологической платформы для крупного интернет-магазина и его интеграции с партнерами. Учитываются особенности разных сегментов рынка, типов товаров, исторических данных, существующих форматов обмена, международных стандартов, тренда развития рынка. Формат разработан так, что любой представитель рынка может начинать его применять, не проводя серьезных доработок внутри имеющихся систем, используя модули-конверторы, базируемые на чтении нужной глубины детализации товарного контента. Подобная стандартизация позволит сокращать издержки всех участников рынка при обоюдной интеграции, быстро распространять качественный контент, верифицировать его, сокращать число ошибок. Это может привести к росту конкуренции, так как малые участники рынка смогут получать равный доступ к данным. Все это в конечном итоге позволит предложить покупателям более качественный сервис и снижение цен на товары и услуги.

Ключевые слова: товарный контент, база данных, аналитика контента, контроль ошибок контента, управление качеством, карточка товара, электронный паспорт товара, электронная коммерция, передача контента

Расчетное моделирование течения теплоносителя в каналах сложной формы при высоких параметрах среды

2023. T.11. № 3. id 1387

Росновский В.С. Яуров С.В. Данилов А.Д. Гусев К.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.010

Моделирование течения среды в каналах сложной формы в настоящее время невозможно представить без применения численных методов. Под сложностью формы следует понимать невозможность формульного задания функции, которая бы описывала изменение формы и площади живого сечения потока. Тем не менее каналы сложной формы представляют интерес для практического использования в различных областях промышленности. Частным случаем такого канала является гидравлический диод. Основной целью работы является расчетное моделирование течения среды в гидравлическом диоде при повышенных параметрах среды с помощью методов конечных элементов. Актуальность работы заключается в отсутствии экспериментальных исследований и примеров работы гидравлических диодов при повышенных параметрах среды. В работе смоделирован гидравлический диод по чертежам физика Николы Теслы. Параметры среды задавались следующие: давление 16 МПа, температура 298 °С. По результатам расчетов, отношение гидравлических сопротивлений при разных направлениях течения среды составило 19–23. Было выяснено, что гидравлический диод неприменим в качестве обратного клапана в технологических системах, поскольку неспособен полностью блокировать обратный поток. Так же было выявлено, что гидравлический диод с физической точки зрения эффективнее классических ограничителей течи, поскольку имеет усилие реакции струи в режиме «малая течь» 24,5 кН против 220 кН наиболее близкого по параметрам классического ограничителя течи. Результаты работы свидетельствуют о сложном характере эффективности гидравлических диодов, а также позволяют оценить параметры и характер течения среды в каналах сложной формы при повышенных параметрах среды, могут быть использованы для оптимизации будущих расчетов и моделирования гидравлических диодов для различных технологических систем.

Ключевые слова: гидравлический диод, диодность, клапан Теслы, усилие реакции струи, вставка-ограничитель течи

Исследование коэффициента преломления морской воды при реализации подводной радиосвязи

2023. T.11. № 3. id 1385

Преображенский А.П. Преображенский Ю.П. Аветисян Т.В. Львович Я.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.025

Подводная радиосвязь необходима для обмена информацией с различными объектами, которые находятся под водой, в том числе и на большой глубине. Кроме того, в связи с возникновением радиоокеанографии появились возможности для того, чтобы осуществлять дистанционный мониторинг по большим акваториям в Мировом океане. Эффективность радиолокационных измерений будет сильно зависеть от учета различных процессов, которые влияют на взаимодействие радиоволн с морской поверхностью. Для этого необходимо разрабатывать различные модели. В данной работе рассматривается задача распространения электромагнитной волны через границу двух сред: воздуха и морской воды. Представлена модель отражения и преломления электромагнитной волны. Изучены разные случаи поляризации. Проведен анализ свойств воды, которая входит в состав морей и океанов. Показано, каким образом диэлектрическая проницаемость воды зависит от таких характеристик, как соленость и температура. Приведены значения солености Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Рассматривался случай падения сверхдлинной волны на границу воздуха и воды. Были проведены расчеты коэффициентов преломления электромагнитной волны в зависимости от угла ее первоначального распространения при заданных значениях солености и температуры.

Ключевые слова: распространение радиоволн, связь, коэффициент преломления, электродинамика

Алгоритм определения высшего приоритета абитуриентов при проведении приемной кампании 2023 года

2023. T.11. № 3. id 1384

Барышникова Н.Ю. Федькин П.С. Кныш Т.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.026

В 2023 году вступили в силу изменения в части процедуры организации и проведения приема на обучение по образовательным программам высшего образования – программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры на 2023/2024 учебный год. Основное нововведение будущей приемной кампании – зачисление абитуриентов на основании приоритетов. Расстановкой приоритетов поступающий демонстрирует свое желание быть зачисленным на конкретные направления подготовки/специальности в определенной последовательности. Авторами сделан вывод о существовании проблемы, связанной с отсутствием алгоритма, который позволяет автоматически определить высший приоритет абитуриента на каждом этапе зачисления. Таким образом, обозначена цель исследования – разработать соответствующий алгоритм. Рассмотрен алгоритм Гейла-Шепли и сферы его применения, в частности, возможность применения для установления паросочетаний между абитуриентами и конкурсными группами. Сделан вывод, что данный алгоритм не может быть использован образовательными организациями высшего образования при проведении приемной кампании 2023 года в связи с имеющимися допущениями в его работе. Предложены собственные методы решения задачи определения высшего приоритета в соответствии с утвержденными правилами приема на 2023/2024 учебный год. В статье представлена математическая модель задачи и разработанная вычислительная часть компьютерной программы на языке программирования Python. Апробация алгоритма будет осуществляться в ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова при проведении приемной кампании 2023 года. Материалы статьи представляют практическую ценность для приемных комиссий образовательных организаций.

Ключевые слова: образование, приемная комиссия, абитуриент, высший приоритет, зачисление, алгоритм, устойчивые паросочетания

Метрики семантической близости запроса пользователя как критерий безопасности в тематической иерархической модели управления доступом

2024. T.12. № 1. id 1382

Хвостов В.А. Сыч Г.В. Чопоров О.Н. Гулов В.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.030

Расширение сферы применения мобильных технологий и устройств как элементов распределенных систем для повышения эффективности и удобства доступа к различным информационным системам и цифровым сервисам привело к необходимости совершенствования методов и механизмов защиты информации и информационной безопасности. Одним из основных механизмов защиты является управление доступом. Проведен анализ особенностей использования традиционных (дискреционных и мандатных) моделей управления доступом в распределенных информационных системах (ИС) при использовании мобильных систем (МС) в качестве элементов. В качестве наиболее эффективной модели, отвечающей требуемой политике безопасности, предложена тематическая иерархическая. Для данной модели управления доступом предложен онтологический метод формирования доверительных прав на доступ к объектам, основанный на использовании метрик семантической близости. При использовании традиционных тематически иерархических моделей управления доступа логическая информационная архитектура ресурсов ИС формирует собой тематический иерархический классификатор (рубрикатор). Диаграмма Хассе вводит отношения порядка в тематическом классификаторе на решетке безопасности для формирования доверительно-тематических полномочий пользователей ИС. Построение диаграмм Хассе на решетке безопасности, включающей несколько уровней безопасности, достаточно сложная алгоритмическая задача. При построении доверительно-тематических полномочий пользователей для избегания неопределенности при неполноте построенной диаграммы Хассе и завышения предоставленных полномочий при формировании прав доступа предлагается использовать семантическую близость запроса на доступ пользователя и тематической рубрики иерархического классификатора. Анализ существующих подходов к формированию метрик семантической близости показал, что в качестве наилучшей метрики для задания доверительных полномочий пользователя может использоваться меры близости, основанные на иерархии понятий.

Ключевые слова: мобильная система, управление доступом, иерархическая тематическая классификация, семантическая близость, семантическое расстояние

Формирование данных в фиксациях моделей нефтегазовых скважин на основе применения интеллектуального метода заполнения пропущенных значений

2023. T.11. № 2. id 1381

Шарифьянов Н.В. Латыпова В.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.022

В нефтегазовой сфере уделяется много внимания вопросу повышения качества данных, так как низкое качество может повлечь за собой неверное видение ситуации и в дальнейшем принятие неверного решения. Мониторинг нефтедобычи и профилактическое обслуживание предполагают сбор данных от самых разных датчиков, которые нужно корректно обработать и «упаковать». Поэтому особое внимание уделяется повышению качества формируемых данных в фиксациях моделей нефтегазовых скважин. Фиксация моделей нефтегазовых скважин — это процесс сбора, анализа и сохранения информации о параметрах скважинной эксплуатации, таких как дебит жидкости, газа и нефти, давление, температура, состав флюидов и другие параметры, используемые для оптимизации процессов добычи и повышения эффективности работы скважин. Наличие пропусков при формировании моделей скважин чревато заметным понижением качества данных моделей, что может привести к неполному представлению общей картины работы скважины и снизить точность прогнозирования ее производительности. В статье предлагается интеллектуальный метод заполнения пропущенных значений для формирования данных в фиксациях моделей нефтегазовых скважин для решения данной проблемы. Метод успешно апробирован в нефтегазовой компании ПАО «Газпром нефть» на данных по дебиту жидкости скважин Вынгапурского месторождения.

Ключевые слова: интеллектуальный метод, заполнение пропущенных значений, метод ближайших соседей, качество данных, нефтегазовая скважина, фиксация модели скважины

Методика подбора режимов резания на основе контроля средней толщины стружки

2023. T.11. № 3. id 1378

Хисамутдинов Р.М. Урманов М.Д. Хусаинов Р.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.004

Управление темпом производства является актуальной проблемой для современного предприятия. Необходимо подбирать режущие инструменты и режимы резания согласно заданному графику. Ошибки в процессе производства могут привести к колоссальным затратам, как временным, так и денежным. Основная цель данной работы направлена на предоставление гибкого алгоритма, который позволит пользователю подобрать оптимальные сочетания режимов резания согласно темпу выпуска изделия. Разрабатываемый алгоритм также позволяет быстро реагировать на ошибки, возникающие в процессе производства. Теоретическая модель показывает пользователю риски при использовании того или иного темпа работы. Технолог сам сможет принять решение, взяв за основу данные о времени стойкости режущего инструмента и производительности. Представленный алгоритм основан на контроле средней толщины стружки. Это позволяет описать теоретическую «картину резания» для любой пары инструментального – обрабатываемого материала. В работе приведен сравнительный анализ алгоритма и табличных значений режимов резания, из которого видно, что представление, полученное методикой, используемой в данной работе, позволяет более детально разобрать рациональность выбора тех или иных режимов резания.

Ключевые слова: оптимальный износ инструмента, толщина стружки, подача на зуб, теоретическая сила резания, удельная сила резания, равнодействующая сила резания

Построение и отбор признаков для неинвазивной диагностики эндометриоза с использованием машинного обучения

2023. T.11. № 2. id 1375

Коротких И.Н. Русинова А.К. Усов Ю.И.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.021

Эндометриоз является распространенным, но плохо изученным заболеванием. От появления первых симптомов до постановки диагноза порой проходит более десяти лет. Лечения, которое поможет навсегда избавиться от эндометриоза, до сих пор не существует. Вычислительные модели могут помочь в понимании механизмов, с помощью которых иммунные, гормональные и сосудистые нарушения проявляются при эндометриозе и усложняют лечение. Исследование связано с построением и отбором признаков риска развития эндометриоза, формированием математической модели с применением нескольких алгоритмов машинного обучения. При этом проводится анализ важности построенных признаков, при котором сокращается подмножество признаков, не ухудшающих характеристики производительности модели (точность, быстродействие, стабильность работы). Предложен метод, позволяющий производить отбор признаков для построения прогностической модели на основе селектора, содержащего фильтрующие методы значимости признаков для обрабатываемого набора данных. Голосование за включение признака осуществляется на основе мажоритарной функции. Качество построения и отбора признаков в предметной области неинвазивной диагностики эндометриоза оценивалось математической моделью прогнозирования риска развития эндометриоза на основе логистической регрессии с 30 признаками. Эффективность модели оценивали с использованием общих метрик машинного обучения: точность, чувствительность, специфичность, F1-score и площадь под ROC-кривой. Достигнут наилучший результат со значением AUC, равным 0,950. Материал представляет ценность для специалистов в области медицинской кибернетики.

Ключевые слова: машинное обучение, неинвазивная диагностика, логистическая регрессия, прогнозирование, эндометриоз

Оптимизация взаимодействий компонентов человеко-машинной системы цифровизации

2023. T.11. № 2. id 1374

Ермолова В.В. Львович Я.Е. Преображенский Ю.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.031

В статье рассматривается применение оптимизационного подхода к обеспечению эффективного взаимодействия компонентов человеко-машинной системы цифровизации. Структура такой системы рассматривается как объединение эргатических элементов к привязке неэргатических элементов при решении комплекса задач цифровой трансформации. Определено формализованное описание двух основных задач: определение оптимального числа эргатических элементов, связанных с обеспечением функционирования неэргатических элементов систем цифровизации; распределение решаемых задач между эргатическими элементами. Сформированы оптимизационные модели на множествах булевых переменных и предложены модификации алгоритмов направленного случайного поиска. В качестве критериев оптимизации рассматривается ряд показателей: производительность, надежность, стоимость. Оптимизационная модель первой задачи является бикритериальной. Для ее постановки на множестве булевых переменных осуществляется запись целочисленных значений количества эргатических компонентов, взаимодействующих с неэргатическими в двоичном исчислении. Решение задачи оптимизации осуществляется с использованием направленного случайного поиска, управляемого на каждой итерации изменением величины аддитивной свертки нормированных значений критериев на основе экспертных оценок их приоритетности при принятии решений. В едином цикле с формированием свертки осуществляется изменение вероятностных характеристик привлечения к поиску булевых переменных. Окончательный вариант решения выбирается путем группового экспертного оценивания. Оптимизационная модель второй задачи формируется на множестве булевых переменных, характеризующих привлечение эргатического компонента к решению определенной задачи цифровизации. При этом в качестве экстремального требования рассматривается среднее время выполнения всего комплекса задач, а граничные – обусловлены требованием выполнения каждой задачи в один период времени одним эргатическим элементом. Особенностью реализации алгоритма направленного случайного поиска является учет многоиндексного представления значений булевых переменных и способа исключения из допустимого множества решений тех, которые не соответствуют граничным требованиям.

Ключевые слова: цифровизация, человеко-машинная система, булевая оптимизация, случайный поиск, экспертное оценивание

Математическое моделирование течения теплоносителя в сопле Вентури при высоких параметрах среды методом конечных элементов

2023. T.11. № 3. id 1372

Яуров С.В. Данилов А.Д. Гусев К.Ю. Скородумов Д.Г.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.019

Сопла Вентури нашли достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В работе рассмотрена конструкция, режимы работы базового ограничителя течи, выполненного в форме ассиметричного сопла Вентури, одной из технологических систем первого контура энергоблока № 1 Нововоронежской АЭС-2 (проект АЭС-2006). Представлены методики для моделирования в программно-техническом комплексе ANSYS CFX с использованием метода конечных элементов, режимов работы устройства для оценки его результативности в аварийном режиме и режиме нормальной эксплуатации. Приведены результаты теплогидравлических расчетов стационарного режима работы вставки-ограничителя течи, выполнено сравнение с результатами по базовым расчетным методикам. Сложность выполняемой задачи заключается в том, что в трубопроводе, на котором установлен ограничитель течи, теплоноситель имеет температуру, значительно превышающую температуру насыщения, соответствующую давлению среды, в которую происходит истечение при разрыве трубопровода. Участок цилиндрической горловины минимального сечения обеспечивает вскипание жидкости в пределах своей длины, что приводит к частичному самозапиранию потока вытекающего теплоносителя из-за установления критического режима истечения, то есть, по существу, речь идет о решении задачи течения двухфазной среды.

Ключевые слова: вставка-ограничитель течи, сопло Вентури, модернизация, продувка, разрыв трубопровода, течь теплоносителя, метод конечных элементов

Математическое моделирование сложных технологических систем методом конечных элементов

2023. T.11. № 3. id 1371

Яуров С.В. Данилов А.Д. Гусев К.Ю. Гусев И.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.024

Метод конечных элементов известен достаточно давно, однако его активное применение в направлении моделирования физических процессов началось вскоре после развития современных компьютерных машин. Одним из достоинств подобного моделирования является сокращение временных и финансовых затрат по сравнению с классическими экспериментами. В работе представлены результаты гидравлического расчета проектного режима работы сложной технологической системы методом конечных элементов. Расчет выполнялся с использованием теплогидравлического модуля CFX программного комплекса Ansys. При этом в составе расчетной области была применена модель пористого тела в качестве альтернативы прямому моделированию устройств системы со сложной конструкцией. Объектом моделирования выступила система подпитки градирен энергоблока № 1, 2 Нововоронежской АЭС-2. Тестовый (верификационный) расчет показал приемлемое расхождение с реальными параметрами системы (в пределах 15 %). По результатам расчетного анализа выявлено оптимальное количество и комбинация постоянно работающих насосов в системе, при которых достигается увеличение расхода основной охлаждающей воды на 30÷40 %, что, в свою очередь, позволит снизить накопления карбоната кальция на основных конструкционных элементах градирен. Модель пористого тела может быть применена как для прогнозирования режимов работы оборудования сложной конструкции индивидуально, так и в составе технологических систем.

Ключевые слова: сложные технологические системы, продувка, эксплуатация, основная охлаждающая вода, градирня, водно-химический режим, модель пористого тела, метод конечных объемов

Алгоритмизация управления рисками реализации проектов

2023. T.11. № 3. id 1368

Россихина Л.В. Калач А.В. Нефедьев С.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.005

В современном мире все большее внимание уделяется вопросам оценки и управления рисками, являющихся неотъемлемыми спутниками процесса глобализации современной цивилизации. На основе анализа и обобщения доступных статистических данных по вопросам управления рисками реализации проектов установлено, что менее половины всех существующих организаций практикуют мероприятия, направленные на управление рисками (выявление, мониторинг, разработку и реализацию мер по снижению рисков). В статье рассмотрен частный случай решения задачи управления рисками, состоящей в достижении цели программы при минимальных затратах с учетом ограничений на финансирование проектов с высоким риском либо на их количество. Необходимо отметить, что в существующих документах по регламентации процессов проектного управления вовсе отсутствует методическое обеспечение выявления, оценки и минимизации рисков. Кроме того, в настоящее время отсутствуют эффективные методики сравнительного выявления, анализа взаимосвязей и взаимного влияния величин рисков и механизмов их минимизации при реализации проектов и осуществлении проектного управления. Для учета степени риска реализации проектов предложены две постановки задачи формирования выполняемых задач. В первой задаче определяются одноцелевые проекты для включения в программу, обеспечивающие достижение ее цели при минимальных затратах с учетом ограничений на финансирование проектов с высоким риском либо на их число. Представлены оригинальный алгоритм решения задачи на основе метода ветвей и границ с предложенным способом оценки снизу подмножества решений и приближенный эвристический алгоритм на основе метода «Затраты-эффект». Вторая задача состояла в уменьшении стоимости реализации программы за счет перевода ряда проектов с низким риском на варианты со средним и высоким рисками реализации. Для решения данной задачи применяли метод ветвей и границ с получением оценок решений методом сетевого программирования.

Ключевые слова: проект, программа, риск, метод ветвей и границ, эвристический алгоритм, обобщенная двойственная задача

Подходы к разработке алгоритма взаимного информационного согласования интеллектуальных агентов в распределенной многоагентной системе мониторинга

2023. T.11. № 3. id 1367

Рыкшин М.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.003

В статье рассматривается обоснование выбора методов и алгоритмов взаимного информационного согласования (достижения консенсуса) в распределенной многоагентной системе, использующейся для решения задачи информационного мониторинга сложных технологических объектов. Архитектура этой многоагентной системы является децентрализованной и базируется на множестве интеллектуальных агентов мониторинга, фиксирующих и обрабатывающих данные с подконтрольного им объекта мониторинга – части системы, в рамках которой выполняется информационный мониторинг. Целью мониторинга является прогнозирование моментов возникновения нестационарной нагрузки на подконтрольном объекте мониторинга. Особенностью системы является наличие временного лага распространения нестационарной нагрузки по подмножествам объектов мониторинга. Задачу прогнозирования моментов возникновения и распространения нестационарной нагрузки в составе интеллектуального агента мониторинга решает нейросетевая модель, динамическое дообучение которой выполняется на основе возникающих на объекте прецедентов. Для учета временного лага распространения нестационарной нагрузки в статье предлагается выполнять дообучение нейросетевой модели агента не только на своей выборке данных, но и на выборках данных ближайших агентов-соседей, связанных лагом распространения нестационарной нагрузки, что требует решения задачи их взаимного информационного согласования. В статье рассматриваются подходы к выбору и модификации под архитектуру многоагентной системы алгоритмов: многоадресной рассылки сообщений о моментах возникновения нестационарной нагрузки, маршрутизации указанных сообщений в децентрализованной структуре системы информационного мониторинга. Рассматриваются необходимые для этих алгоритмов структуры данных и протоколы взаимодействия интеллектуальных агентов мониторинга, обеспечивающих повышение оперативности доставки сообщений.

Ключевые слова: системы мониторинга, мультиагентные системы, интеллектуальный агент, достижение консенсуса, децентрализованные системы, маршрутизация сообщений, время доставки сообщений

Конфигурирование и разработка модели искусственной нейронной сети для системы управления системой энергоснабжения космических аппаратов в условиях неопределенных факторов

2023. T.11. № 2. id 1366

Логинов И.В. Бурковский В.Л. Нетесов Г.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.016

В статье рассмотрены неопределенные факторы, которые могут привести к нештатным ситуациям в системе управления системой энергоснабжения космических аппаратов. Выделены определенные факторы, поддающиеся прогнозированию, а также факторы, влияние которых можно учесть при проектировании системы управления и при выстраивании алгоритмов управления. Выявлены неопределенные факторы, которые возможно спрогнозировать с применением интеллектуализации системы управления распределением электроэнергии. Выделены элементы системы, надежность которых возможно повысить, применив интеллектуальную систему управления и прогнозирования нештатных ситуаций на основе искусственных нейронных сетей. Проведен анализ существующего алгоритма управления системой энергоснабжения. На основе телеметрических параметров, используемых в данном алгоритме, выделены телеметрические параметры для использования в интеллектуальной системе управления системой энергоснабжения. Определен критерий для наступления нештатной ситуации, наступление которой должна прогнозировать искусственная нейронная сеть. Рассмотрены конфигурации искусственных нейронных сетей, которые возможно применить в качестве основы для интеллектуальной системы управления системой энергоснабжения космических аппаратов. Рассмотрена проблема оптимизации доступной обучающей выборки данных для обучения искусственной нейронной сети. Рассмотрены подходящие методы оптимизации обучения нейронных сетей, учитывая специфику задачи. Предложена конкретная конфигурация искусственной нейронной сети, учитывающая специфику применения и неоднородный характер обучающей выборки данных.

Ключевые слова: системы электроснабжения космических аппаратов, аппаратура регулирования и контроля, нейронные сети, интеллектуализация, системы прогнозирования

Информационная структура системы энергоснабжения и аппаратуры регулирования и контроля космического аппарата

2023. T.11. № 2. id 1365

Логинов И.В. Бурковский В.Л. Нетесов Г.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.019

Повышение качества работы автоматических систем управления является важной задачей во многих областях. Особенно остро данный вопрос стоит в системах, требующих повышенного уровня надежности, таких как системы управления космической техникой, в частности, системами энергоснабжения. Система энергоснабжения должна в полной мере обеспечивать потребность космического аппарата в электрической энергии, необходимой для выполнения штатной программы полета, из чего следуют повышенные требования к надежности и качеству ее работы. В статье рассмотрена функциональная и информационная структура систем электроснабжения космических аппаратов, описаны принципы информационного взаимодействия элементов аппаратуры регулирования и контроля с системой энергоснабжения, составлена иерархическая структура элементов системы управления энергоснабжением. Рассмотрены актуальные на текущий момент подходы к автоматическим системам контроля и управления системами энергоснабжения космических аппаратов. На основании этих данных, проанализированы алгоритмы управления системой энергоснабжения на примере алгоритмов заряда и разряда аккумуляторных батарей. Рассмотрены явления, не принятые во внимание при построении алгоритмов. Предложены пути усовершенствования алгоритмов управления зарядом и разрядом аккумуляторных батарей путем введения новых параметров для отслеживания степени деградации аккумуляторов, рассмотрены способы интеллектуализации алгоритма. Сделано предложение по интеллектуализации системы управления с помощью нейронной сети, обученной на бортовой телеметрии космического аппарата.

Ключевые слова: алгоритмы управления, системы электроснабжения космических аппаратов, аппаратура регулирования и контроля, бортовая компьютерная сеть, интеллектуализация системы управления

Конечномерные аналоги дифференциальных операторов переноса с носителями на пространственных сетях

2023. T.11. № 2. id 1363

Хоанг В.Н. Махинова О.А. Тимошенко В.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.030

Представленные в исследовании результаты являются обоснованием применимости численных методов анализа начально-краевых задач для эволюцонных дифференциальных уравнений с пространственной переменной, изменяющейся на сети (графе), т. е. на многообразии одномерных континуумов со скалярной переменной. Аналогичные результаты для -мерной пространственной переменной ( ), изменяющейся на сетеподобной -мерной области еще в стадии формирования из-за несравненно высокого уровня технических сложностей, естественным образом возникающих при увеличении размерности пространственной переменной. Подтверждением возможности обоснования численных методов анализа начально-краевых задач для случаев являются приведенные в работе результаты применения вычислительных методов к решению тестовой задачи с пространственной переменной, изменяющейся на двухмерном сетеподобном носителе – двухмерной сложноструктурированной области. Представленный пример численного анализа открывает пути распространения полученных результатов и на дифференциальных операторов, определенных на функциях с -мерным носителем. При этом для упрощения представлений разностных схем используется метод полудискретизации по временной переменной (в некотором смысле нивелируются многочисленные рутинные издержки, необходимо возникающие как прямое следствие многомерности пространственной переменной). Полученные результаты применяются в построении и численном анализе математических моделей ламинарных и турбулентных сетеподобных процессов прикладной гидродинамики.

Ключевые слова: дифференциальные операторы на сетеподобных областях, конечномерные аналоги, спектральные свойства конечномерных аналогов, разностные схемы, численный анализ

К вопросу минимизации затрат в GERT-сетевых моделях транспортно-технологических циклов БПЛА

2023. T.11. № 2. id 1362

Ковалев И.В. Ковалев Д.И. Астанакулов К.Д. Подоплелова В.А. Иконникова М.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.014

В статье рассматривается применение графоаналитического метода оценки и пересмотра планов для GERT-сетевого моделирования транспортно-технологических циклов беспилотных летательных аппаратов, применяемых в системе точного земледелия. Предложено формальное описание модели и алгоритм поиска оптимальной реализации транспортно-технологического цикла БПЛА, позволяющий минимизировать затраты на его выполнение с учетом характеристик производственных ситуаций, возникающих в системе точного земледелия при применении БПЛА. Метод формализации основывается на рассмотрении транспортно-технологического цикла БПЛА как ациклической GERT-сети с истоком и стоками. Так как рассматривается стохастическая динамическая структура транспортно-технологического цикла, то предусматривается возможность введения случайных событий при его реализации и выполнении нескольких последовательных циклов. При этом минимум возможных затрат при выполнении этих транспортно-технологических циклов должен удовлетворять критерию оптимальности. Предлагается, с учетом конечного числа этапов реализации транспортно-технологических циклов БПЛА, на этапе оптимизации перейти к сокращению затрат с помощью итерационной процедуры, в результате которой лицо, принимающее решение, используя решающую GERT-сеть, сможет выбрать реализацию транспортно-технологического цикла, минимизирующую затраты на его реализацию. В работе предложена алгоритмическая процедура, обеспечивающая выбор наилучшего возможного решения, что способствует повышению эффективности формирования, анализа и управления транспортно-технологическими циклами БПЛА, так как позволяет более полно учесть характеристики производственных ситуаций в системах точного земледелия с применением беспилотных летательных аппаратов.

Ключевые слова: GERT-сеть, моделирование, минимизации затрат, беспилотный летательный аппарат, транспортно-технологический цикл

Оптимизация человеко-машинной среды управления организацией с применением киберфизической системы

2023. T.11. № 3. id 1360

Ермолова В.В. Львович Я.Е. Преображенский Ю.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.001

В статье рассматривается применение оптимизационного подхода при управлении организацией с применением киберфизических систем. Объектом оптимизации является человеко-машинная среда. Установлены особенности взаимодействия эргатических элементов с элементами физического и вычислительного уровней архитектуры киберфизической системы. Показано, что задачей оптимизации на нижнем уровне является распределение функций эргатических элементов по показателям надежности и эффективности человеко-машинной среды. В формализованном виде требования оптимальности определяют многокритериальную модель на множестве альтернативных переменных. Предложен алгоритм принятия решения на основе рандомизированного поиска в комбинации с экспертным оцениванием. Учтены возможности установления разделения общего количества эргатических ОС элементов между тремя функциями на начальном этапе поиска экспертным путем с последующим назначением каждого эргатического элемента в итерационном режиме. Оптимизация человеко-машинной среды на верхних уровнях киберфизической системы направлена на распределение каждого эргатического элемента для выполнения определенного действия. Структура оптимизационной модели отличается от первой задачи. Для обеих задач оптимизации используется разработанный алгоритм принятия решения, основанный на интеграции итерационной процедуры рандомизированного поиска и процедуры экспертного оценивания. Учет многокритериальности совмещен с итерациями коррекции вероятностных характеристик альтернативных переменных путем изменения вероятностей привлечения критериев к поиску. Перечисленные модели и алгоритмы позволяют оптимизировать структуру действий эргатических элементов в человеко-машинной среде управления организацией с применением киберфизической системы.

Ключевые слова: организационная система, управление, человеко-машинная среда, киберифизическая система, оптимизация

Разработка декоратора StegoStream для ассоциативной защиты байтового потока

2023. T.11. № 2. id 1359

Вершинин И.С. Гибадуллин Р.Ф. Гашигуллин Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.023

Потоковая архитектура .NET основана на трех концепциях: опорные хранилища, декораторы и адаптеры. Опорное хранилище представляет собой конечную точку, такую как файл на накопителе, массив в оперативной памяти или сетевое подключение. Опорное хранилище не может использоваться, если программисту не открыт к нему доступ. Стандартным классом .NET, который предназначен для такой цели, является Stream (поток); он предоставляет стандартный набор методов, позволяющих выполнять побайтовое чтение, запись и позиционирование. Потоки делятся на две категории: потоки с опорными хранилищами и потоки с декораторами. Потоки с опорными хранилищами и потоки с декораторами имеют дело исключительно с байтами. Это гибко и эффективно, однако приложения часто работают на более высоких уровнях, таких как текст или XML. Адаптеры преодолевают такой разрыв, помещая поток в оболочку класса со специализированными методами, которые типизированы для конкретного формата. В статье представлен разработанный авторами декоратор StegoStream, основанный на ассоциативном механизме защиты данных. Данный декоратор обладает следующими преимуществами: он обеспечивает взаимодействие с адаптером; освобождает потоки с опорными хранилищами от необходимости самостоятельной реализации таких возможностей, как сокрытие и раскрытие; потоки, декорированные StegoStream, не страдают от изменения интерфейса; StegoStream можно использовать при соединении в цепочки с другими декораторами (например, декоратор сжатия можно соединить с декоратором сокрытия). Практическое использование декоратора StegoStream представлено на примере разработанного мультиклиентного защищенного чата с централизованным сервером.

Ключевые слова: ассоциативная стеганография, криптография, потоковая архитектура, декоратор, информационная безопасность

Обнаружение и отслеживание объектов при движении мобильного робота с использованием обработки изображений

2023. T.11. № 2. id 1356

Хан М.Х. Якунин А.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.027

В настоящее время технологии мобильных роботов (МР) стремительно развиваются с целью выполнять задачи разведки на земле, под землей, на воде, под водой и в космосе. Для обеспечения управления движением МР в рамках этих разработок используются различные методы, такие как построение траекторий с использованием датчиков и камер. Основная задача данной статьи – изучение процесса обнаружения и отслеживания объектов при построении траекторий движения МР. В результате выполнения работ в режиме реального времени с использованием обработки видео с камеры видеонаблюдения были успешно обнаружены и выявлены параметры движения объектов. Полученные данные использовались для вычисления координат положения объектов в пикселях, что, в свою очередь, позволяет определить расстояние и угловую скорость МР. Для определения траектории движения МР полученное изображение обрабатывалось с помощью полнофункционального языка программирования MATLAB/Simulink. Это позволяет обеспечить точность вычислений и получить более детальную информацию о траектории движения МР. В целом, использование технологий мобильных роботов в различных сферах является актуальной и перспективной задачей для научных и инженерных исследований.

Ключевые слова: обнаружение, отслеживание, мобильный робот (MР), видеонаблюдение, расстояние, угловая скорость

Методика разработки и выбора проекта систем противопожарной защиты

2023. T.11. № 3. id 1355

Никулина Ю.В. Шульга Т.Э. Сытник А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.42.3.009

Статья посвящена проблемам анализа большого количества нормативной документации при проектировании систем противопожарной защиты. Определены основные характеристики объекта, определяющие проектные решения при создании такой системы. Описана методика выбора наиболее значимых факторов и критериев принятия принципиальных проектных решений, позволяющих определить необходимость оборудования помещений объекта тем или иным типом систем пожарной автоматики. Внедрение существующих иностранных приложений в российских проектных организациях вызывает затруднения, связанные как с отсутствием базы нормативных документов, так и с особенностями внедрения зарубежных продуктов, в том числе реорганизация бизнес-процессов и требования переобучить персонал. Специалисты могут тратить часы на внесение в эти системы как информации, соответствующей российскому законодательству, так и справочной информации, например из справочника по горючести материалов. В статье описана структура и состав системы поддержки принятия решений позволяющей создать сопроводительную документацию к проекту систем противопожарной защиты, а также выбрать конфигурацию по заданным критериям. Разработанная авторами онтологическая модель выступает базой знаний такой системы. Сформированный RDF-файл и онтология предметной области «Системы противопожарной защиты» размещены в открытом доступе и, хотя разрабатывались для конкретного приложения, могут быть использованы разработчиками для решения других задач при проектировании, монтаже и техническом обслуживании систем противопожарной защиты.

Ключевые слова: пожарная безопасность, система противопожарной защиты, методика разработки проекта, система поддержки принятия решений, критерии принятия принципиальных проектных решений

Анализ возможностей пассивной радиолокации при работе в диапазоне ультракоротких волн

2023. T.11. № 2. id 1354

Унгер А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.025

В статье предложен анализ радиопередатчиков, работающих в диапазоне ультракоротких волн, в качестве удобного источника сигнала для определения дальности обнаружения в пассивном бистатическом радиолокационном измерителе координат. Представлен теоретический анализ основных специфических особенностей бистатической пассивной радиолокационной станции, рассмотрены ее энергетические характеристики, а также воздействие различных видов шума при мгновенном приеме сигнала прямой подсветки и слабых сигналов, отраженных от объекта. Проведена оценка бистатических характеристик пассивной технологии, при проектировании таких радиолокационных станций дальнего обнаружения объектов, а также исследован динамический диапазон приемного устройства пассивного радиолокационного измерителя координат при воздействии на него шума и мощность отраженного сигнала, которая базируется на эффективной площади рассеяния, что позволяет создать более эффективную бистатическую технологию пассивного обнаружения. Экспериментальные данные представлены в виде математического моделирования, которые включают в себя сканирование спектра диапазона ультракоротких волн в различных условиях для дальнего обнаружения объектов, рассмотрены несколько вариантов воздействия на диапазон различных условий местности и ландшафта. Результаты математического моделирования сопоставлены с теоретическим анализом специфических особенностей пассивного бистатического радиолокационного измерителя координат.

Ключевые слова: дальность обнаружения, диапазон, сигнал, радиолокационная станция (РЛС), бистатическая технология, помеха

Математические модели для расчета и анализа показателей эффективности использования ресурсов автоматизированных систем управления

2023. T.11. № 2. id 1346

Бочкарев А.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.018

Современная автоматизированная система управления (АСУ) производственными процессами характеризуется высокой интенсивностью обновления, увеличением объема поступающей информации, развитием интегрированных процессов управления. Это реализуется за счет внедрения корпоративных информационных систем, информационных и телекоммуникационных технологий, профессиональной подготовки специалистов. В то же время практика свидетельствует о неполном задействовании всех возможностей ныне функционирующих АСУ, а имеющиеся информационные технологии и ресурсы используются недостаточно эффективно. Также существуют проблемы согласования информационных ресурсов и наличия специалистов, способных и готовых их использовать. В процессе оценивания подсистем АСУ промышленного предприятия (организации) выделяется принцип единства, который определяет непрерывность управленческих бизнес-процессов менеджмента промышленного предприятия в совершенствовании технической, системно-логической, прикладной и организационно-методической подсистем АСУ, обеспечивающих интеграцию и координацию взаимодействия линейных и функциональных звеньев в рациональном распределении ресурсов для производства востребованной товарной продукции. В работе рассматриваются бизнес-процедуры анализа, оценки и проектирования автоматизированной системы управления по различным критериям. Предложены следующие критерии: наличие, доступность, востребованность. Оцениваются текущие показатели эффективности функционирования предприятия (организации) и сравниваются с заданными. Разработан метод совершенствования АСУ, который позволил выявить «узкие места» с использованием инструментария прогнозирования, провести необходимые управленческие решения и оценить результаты их воздействия. На основании проведенных исследований разработана модель оценки совершенствования автоматизированной системы управления промышленного предприятия, использующая подход, оценивающий текущие показатели эффективности функционирования предприятия (организации). Материалы статьи представляют практическую ценность для улучшения хозяйственной деятельности предприятий и организаций различного профиля с использованием предложенного математического, программного и методического инструментария.

Ключевые слова: автоматизированная система управления (АСУ), эффективность управления организационно-экономической системой, экспертное оценивание, наличие, доступность, востребованность, управляющее воздействие

Средства мониторинга, моделирования и прогнозирования концентрации загрязнений городской воздушной среды микрочастицами

2023. T.11. № 2. id 1345

Вялова Е.П. Квашнина Г.А. Федянин В.И.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.008

Загрязнение воздуха является одной из самых больших угроз для окружающей среды и человека. В силу метеорологических и транспортных факторов, деятельность промышленности и выбросы электростанций являются основными факторами загрязнения воздуха. Поэтому органы управления экологией сосредоточены на последствиях загрязнения воздуха, выработке правил для сведения к минимуму уровня загрязнения воздуха. Основная цель этого исследования заключается в разработке системы, использующей подход машинного обучения для прогнозирования уровня загрязнения городской воздушной среды путем анализа набора данных о загрязнителях воздуха, в частности, твердыми частицами PM2.5. Для прогнозирования использован линейный алгоритм контролируемого машинного обучения, который имеет значение среднеквадратичной ошибки RMSE, равное 31.29, и алгоритм Decision Forest Regression со значением RMSE=29.26. Система разработана на веб-платформе, доступна для мобильных телефонов, обеспечивает удобную работу пользователей, представляет им значения концентрации загрязнителей воздуха частицами PM2.5 и значения индекса качества воздуха. Значения концентрации частиц PM2.5 зависимы от других источников и фоновых уровней, что свидетельствует о важности локализованных факторов для понимания пространственно-временных моделей загрязнения воздуха на перекрестках и оказания поддержки лицам, принимающим решения в области регулирования и контроля загрязнения в городе.

Ключевые слова: качество воздуха, микрочастицы PM2.5, машинное обучение, модели регрессии, датчик SDS011, прогнозирование

Применение индивидуум-ориентированного подхода для моделирования эпидемического процесса

2023. T.11. № 2. id 1344

Борисенко А.А. Борисенко А.Б.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.41.2.024

Прогнозирование эпидемических процессов позволяет разработать и обосновать мероприятия по предупреждению распространения инфекционных болезней среди населения, а также ликвидировать негативные последствия, вызванных эпидемиями. Представляемая работа посвящена моделированию развития эпидемического процесса с использованием индивидуум-ориентированной модели, в которой моделирование осуществляется не на усредненном групповом, а на индивидуальном уровне с учетом персональных характеристик. Каждый индивидуум может находиться в одном из трех эпидемиологических состояний: восприимчивом (S), инфицированном (I) или выздоровевшем (R). Передача инфекции в популяции осуществляется от индивидуумов в состоянии I к индивидуумам в состоянии S. Инфицированные индивидуумы I после болезни меняют состояние на R и приобретают иммунитет. Иммунитет со временем ослабевает, и индивидуумы в состоянии R возвращаются в восприимчивое состояние S. Данная работа посвящена разработке и программной реализации алгоритма решения индивидуум-ориентированной модели, позволяющей исследовать динамику численности указанных групп популяции. Приводятся результаты, полученные при различных значениях параметров модели. Результаты, полученные с помощью индивидуум-ориентированного моделирования, сравниваются с результатами, полученными путем численного решения известной модели SIRS, представляющей собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений. В качестве дальнейшей работы предполагается модификация используемой модели путем введения дополнительных групп индивидуумов, а также учета дополнительных индивидуальных параметров (в том числе возраста, пространственных координат, социальных контактов и др.). Для сокращения времени вычислений при исследовании распространения эпидемий в больших популяциях перспективным является распараллеливание алгоритма.

Ключевые слова: моделирование эпидемического процесса, эпидемические модели, индивидуум-ориентированные модели, компьютерное моделирование