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

Многомерный кластерный анализ данных трафика морской акватории для планирования маршрутов судов

2024. T.12. № 2. id 1591

Гриняк В.М. Артемьев А.В. Девятисильный А.С. Дудко Д.О. Сазонтова М.Д.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.044

Работа посвящена проблеме планирования маршрутов судов на акваториях с интенсивным движением. В условиях насыщенного трафика навигационная безопасность может быть обеспечена только при координации движения судов и реализации ими определенной схемы движения. В статье рассматривается задача планирования маршрута таким образом, чтобы он соответствовал практике судоходства, сложившейся в конкретном районе. Предлагаемый в работе метод планирования маршрутов основан на кластеризации данных о движении судов. Выделенные кластеры представляют собой области в трех- или четырехмерном фазовом пространстве с близкими значениями скоростей и курсов судов, на основе которых формируется граф возможных маршрутов. Особенностью подхода к построению графа является уменьшение числа вершин и ребер за счет моделирования выделенных кластеров охватывающими многоугольниками. В работе показано, что во многих случаях могут использоваться не только вогнутые, но и выпуклые многоугольники, что может дополнительно уменьшить мощность графа. В статье дается метрика расстояния между точками в фазовом пространстве, по которой ведется кластеризация данных, обсуждаются проблемы выбора параметров метрики и алгоритма кластеризации. Отмечается перспективность использования алгоритма DBSCAN. Работа сопровождается расчетами планируемых маршрутов судов на данных реальной акватории (Сангарский пролив). Приводятся результаты кластеризации данных о движении, выделения местоположения кластеров путем построения охватывающих многоугольников, вычисления маршрута судна. Отмечается, что рассматриваемая задача может быть актуальна в контексте перспективного развития автономного судовождения. В этом случае рассчитанный маршрут судна будет соответствовать движению других судов, находившихся на акватории ранее. Это позволит снизить вероятность возникновения опасных ситуаций при движении автономного судна в общем судопотоке.

Ключевые слова: безопасность судоходства, управление движением судов, система установления путей движения, интенсивное движение, планирование маршрутов, кластеризация, алгоритмы на графах

Модифицированный муравьиный алгоритм для построения туристического маршрута с ограничением по времени

2024. T.12. № 2. id 1590

Медведева О.А. Минакова А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.043

В статье рассматривается задача построения туристического маршрута с заранее заданными точками начала и конца маршрута. Объекты делятся на два типа. Первые – обязательные, которые наверняка должны войти в результирующий маршрут. Вторые – дополнительные, посещение которых не является необходимым. Маршрут формируется с учетом приоритетов, заранее заданных для объектов туристом исходя из его интересов и предпочтений, при этом суммарное время посещения объектов не должно превышать заданного крайнего срока прибытия в конечную точку маршрута. Для решения поставленной задачи в статье предлагается подход, основанный на построении известными методами маршрута по основным объектам и дальнейшем его расширением с использованием муравьиных стратегий. С этой целью вводится понятие «сытости» муравья и вероятности возврата к основному маршруту, чтобы была возможность контроля оставшегося времени. В завершении статьи приводятся результаты вычислительного эксперимента, направленного на оценку влияния параметров муравьиного алгоритма на полученный маршрут и разработку рекомендаций по настройке этих параметров в зависимости от размерности задачи. Кроме того, проводится сравнительный анализ маршрутов, полученных предложенным алгоритмом и точным методом ветвей и границ по заданному набору объектов, по результатам которого сделан вывод об эффективности предложенного алгоритма.

Ключевые слова: туристический маршрут, муравьиный алгоритм, приоритет, задача коммивояжера, вероятностный выбор

Применение диалога на естественном языке в дистанционном обучении

2024. T.12. № 2. id 1589

Братищенко В.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.042

Актуальность исследования обусловлена низким уровнем применения диалога на естественном языке в дистанционном обучении. Создание таких средств на основе искусственного интеллекта сделает процесс дистанционного обучения более доступным и привлекательным. В статье предлагается строить диалог на основе эталонных вопросов к содержанию дистанционного курса. Ответ выбирается на основе близости вопроса пользователя к эталону. В качестве множества ответов рекомендуется использовать структурные единицы дистанционного курса, а в качестве эталонных вопросов – соответствующие заголовки. Данные учебного диалога запоминаются и используются для расширения списка эталонных вопросов и обучения системы. Для контроля усвоения используется мера близости ответов обучаемого на контрольные вопросы и правильных вариантов ответов. Для формирования контрольных вопросов можно использовать словари дистанционных курсов и тестовые задания. Определение меры близости двух текстов предлагается выполнять с использованием косинуса эмбеддингов наиболее близких термов. Данные сравнения текстов по предложенной методике подтверждают ее возможность правильно оценивать близость текстов и обосновывают ее применение для организации диалога на естественном языке в дистанционном обучении.

Ключевые слова: дистанционное обучение, ранжирующий чат-бот, диалог на естественном языке, эмбеддинг, мягкое тестирование, мера близости предложений

Использование одновременной многопоточности в высокопроизводительных вычислительных алгоритмах

2024. T.12. № 2. id 1588

Буевич Е.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.041

Технология одновременной многопоточности считается малоприменимой в программах, занимающихся интенсивными вычислениями, в частности, при умножении матриц – одной из основных операций машинного обучения. Целью данной работы является определение границ применимости этого типа многопоточности к интенсивным вычислениям на примере блочного матричного умножения. В работе выделен ряд характеристик кода умножения матриц и архитектуры процессора, влияющих на эффективность использования одновременной многопоточности. Предложен способ определения наличия структурных ограничений процессора при исполнении более чем одного потока и их количественной оценки. Рассмотрено влияние используемого примитива синхронизации и его особенности применительно к одновременной многопоточности. Рассмотрен существующий алгоритм разделения матриц на блоки, предложено изменение размеров блоков и параметров циклов для лучшей утилизации вычислительных модулей ядра процессора двумя потоками. Создана модель оценки производительности выполнения идентичного кода двумя потоками на одном физическом ядре. Создан критерий определения возможности оптимизации кода с интенсивными вычислениями с помощью этого типа многопоточности. Показано, что разделение вычислений между логическими потоками с использованием общего кэша L1 оправдано как минимум на одной из распространенных архитектур процессоров.

Ключевые слова: одновременная многопоточность, умножение матриц, интенсивные вычисления, микроядро, BLAS, BLIS, синхронизация, иерархия кэша, спинлок

Анализ данных сервиса платной парковки для создания эффективной системы ценообразования (на примере Владивостока)

2024. T.12. № 2. id 1585

Ерёмин И.Р. Никитин П.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.015

Проблема распределения и эксплуатации парковочных мест является важной частью исследований в области интеллектуального транспорта. В последние годы в связи с резким увеличением числа автомобилей выразилась проблема ограниченности ресурсов парковочных мест. Эффективное управление парковками требует анализа огромного массива данных и проведения моделирования для оптимизации использования парковочных мест. Внедрение и функционирование умного платного парковочного пространства в г. Владивостоке создает интересную прикладную область для интеллектуального анализа данных и машинного обучения. В исследовании используются масштабный набор данных об исторических транзакциях по парковке во Владивостоке, включая тип транспортного средства, время, местоположение, продолжительность сессии и другие критерии для создания модели данных, отражающей взаимосвязь между ценами на парковку, спросом и доходами. В статье описывается механизм создания модели данных, включающей в себя все важные аспекты функционирования платных парковок и факторы, влияющие на заполняемость. Использование этой модели позволит проводить машинное обучение, применять модели и оценивать эффективность их применения. Исследование также определяет ключевые факторы, влияющие на спрос на парковку, такие как время суток, день недели, местоположение и др. Модель данных и идеи, полученные в результате этого исследования, могут быть использованы правительствами и собственниками для оптимизации использования платных парковок и улучшения управления дорожным движением в умных городах. Подход, представленный в этой статье, можно применить к другим городам для создания систем ценообразования на основе данных, отвечающих конкретным потребностям и характеристикам каждого города.

Ключевые слова: моделирование, платные парковки, анализ данных, гауссово распределение, оптимизация

Разработка элементов технологии переноса геоинформационной системы Integro на Linux на основе системного подхода

2024. T.12. № 2. id 1584

Шумихин А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.040

Статья посвящена выбору технологического подхода к задаче переноса Windows-приложения, разработанного с использованием некроссплатформенной библиотеки компонентов пользовательского интерфейса и имеющего плагинную архитектуру, на операционную систему Linux. Описывается подход, который может применяться в случаях, когда гибкость и низкие накладные расходы более важны, чем возможность использования готового решения. В работе использованы методы системного анализа. Рассмотрены существующие варианты готовых решений и их элементов. Итоговое решение состоит в использовании разработки, управляемой моделями, для разделения компонентов, специфичных для платформы и независимых от нее, хорошо определенными программными интерфейсами. Разработанный вариант технологии порождения исходного кода из декларативного описания модели объектно-ориентированных интерфейсов позволяет организовать взаимодействие объектов, разделенных границей модулей, компиляторов и библиотек времени выполнения. С использованием стека технологий XML обеспечены валидация, автодополнение и преобразование декларативного описания модели в исходный код на языке С++. Представление интерфейсов основано на таблицах виртуальных методов, каждый из которых является функцией в стиле C. В качестве ссылки на интерфейс объекта используется структура, содержащая указатель на объект и указатель на таблицу виртуальных методов. Для каждого интерфейса генерируются определения функций, описания структуры таблицы виртуальных методов и ссылки на интерфейс, обертки для ссылок и базовые классы реализаций на C++. Технология успешно использована при разработке геоинформационной системы INTEGRO.

Ключевые слова: плагинная архитектура, объектно-ориентированное программирование, двоичный интерфейс приложений, c++, INTEGRO

Построение гендерно- и возрастзависимых моделей оценки биовозраста на основе функциональных данных организма пациента

2024. T.12. № 2. id 1583

Лимановская О.В. Гаврилов И.В. Мещанинов В.Н. Лисовенко А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.012

Методы машинного обучения широко используются для построения медицинских прогностических моделей. В то же время, наряду с методами, основанными на классической статистике, применяются байесовские методы, которые наиболее эффективны при малых объемах выборки. В данной работе построен ряд моделей прогнозирования биовозраста пациента на основе его функциональных данных с использованием как классических методов машинного обучения, так и байесовского подхода. В качестве данных использовались результаты кластеризации, проведенной нами ранее в предыдущем исследовании на материале медицинских организаций "Свердловский областной клинический психоневрологический госпиталь для ветеранов войн" и «Институт медицинских клеточных технологий» за 1995–2022 гг. в объеме 6440 записи, где было получено 4 кластера, разделенных по полу и статусу пациента (стационарный и амбулаторный). Исходя из предположения, что пациенты в амбулаторном статусе имеют наименьшую разницу биологического и календарного возраста и, поэтому, вносят меньшую ошибку в точность модели, чем пациенты в стационарном статусе, принято решение строить модели только для пациентов в амбулаторном статусе. В работе построен набор моделей для 2 кластеров – кластера мужчин в амбулаторном статусе (объем выборки 344 записи) и кластера женщин в амбулаторном статусе (объем выборки 991 запись). Анализ распределения возраста в каждой группе показал двумодальное распределение с границей при значении 40 лет. Поэтому группы были разделены по возрасту на две части: до 40 лет и после. Для выбора классических моделей машинного обучения использовалась платформа lazypredict. Для каждой группы выбирались 4 метода, дающие наибольшую точность и строились модели на их основе, а также использовались ансамбли моделей – stacking и votinmg. Точность моделей на тестовых данных составила от 4,1 до 6,3 лет. В байесовском подходе построена линейная многофакторная модель регрессии с заданным априорным распределением коэффициентов регрессии. Точность моделей составила от 4,9 до 6,6 лет.

Ключевые слова: байесовский подход, случайный лес, ансамбли моделей, voiting, stacking, геропрофилактическое воздействие, прогнозирование эффективности лечения, биовозраст

Использование социальных сетей как основного инструмента коммуникации с пользователем для поддержки принятия решений в организационной системе высшего образования

2024. T.12. № 3. id 1582

Калач А.В. Смоленцева Т.Е. Акатьев Я.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.46.3.001

В статье рассмотрены особенности использования социальных сетей как инструмента взаимодействия пользователя с организационной системой высшего образования. Делается вывод о востребованности и доступности инструмента на основе анализа рынка и целевых задач. Представлен анализ рынка онлайн-платформ в России с точки зрения использования социальных сетей пользователями. Формируются основные требования для внедрения социальной сети как инструмента взаимодействия с организационной системой, а также делается вывод о необходимости избегания дублирующих каналов передачи информации в организационной системе. Определены требования к использованию инструмента, а именно социальной сети, на основе которых стало возможным применение социальной сети как основного канала коммуникации с пользователем для поддержки принятия решений в организационной системе. Данные изменения продемонстрированы в рамках типового варианта информационной архитектуры организации на примере организации высшего образования. Показано интегрирование социального сетевого сервиса для поддержки принятия решений в информационную архитектуру организации. Сделан вывод о новых возможностях применения социального сетевого сервиса как инструмента для поддержки принятия решений, а также положительном влиянии данного исследования на информационную архитектуру организации и деятельность сотрудников.

Ключевые слова: умный помощник, организационная система, социальный сетевой сервис, информационная архитектура, слой приложений, чат-бот

Оценивание неизвестных параметров многослойной модульной регрессии методом наименьших модулей

2024. T.12. № 2. id 1581

Базилевский М.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.039

Статья посвящена разработке и возможности применения в регрессионном анализе новой математической формы связи между выходной переменной и входными факторами. Для этого использованы ранее изученные более простые модели модульной линейной регрессии, в которых один или несколько входных факторов преобразуются единожды с помощью операции модуль. Предложен симбиоз линейной регрессии и модульной регрессии с мультиарной операцией модуль. На его основе сформулирована многослойная модульная регрессия, выстроенная по принципу «модуль в модуле», т. е. на каждом новом слое используется модуль от величины предыдущего слоя. Задача оценивания многослойной модульной регрессии с заданным числом слоев методом наименьших модулей сведена к задаче частично-булевого линейного программирования. С помощью предложенных регрессий решена задача моделирования запасов древесины в Иркутской области. При этом построены однослойная, двухслойная и трехслойная модульные регрессии. Новые модели по качеству оказались существенно лучше линейной регрессии, причем, с увеличением количества слоев наблюдалось снижение суммы модулей остатков. В трехслойной модели все остатки получились нулевыми. Разработанный математический аппарат может успешно применяться для решения многих задач анализа данных.

Ключевые слова: регрессионный анализ, многослойная модульная регрессия, метод наименьших модулей, задача частично-булевого линейного программирования, древесина

Конструктивные и мехатронные аспекты совершенствования внутритрубного очистного устройства для решения задачи создания теплоизоляционного слоя из асфальтосмолопарафиновых отложений

2024. T.12. № 2. id 1580

Хасанов И.И. Шакиров Р.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.038

На протяжении последних десятилетий одной из ключевых проблем эксплуатации магистральных нефтепроводов является образование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и их оседание на внутренней стенке трубопроводов при перекачке высокопарафинистой нефти. Данный процесс характерен как для новых месторождений, расположенных в Западной Сибири, так и для находящихся на III стадии разработки месторождений с высокой степенью разведанности и постепенно снижающимся объемом добываемой нефти и ее качеством. Процесс парафинизации труб является негативным фактором как для процессов транспорта нефти, так и последующей диагностики магистральных нефтепроводов, снижая надежность нефтетранспортной системы. На сегодняшний день на практике борьба с АСПО осуществляется по двум направлениям: удаление сформировавшихся отложений путем пропуска внутритрубных очистных устройств и предотвращение их образования путем применения соответствующих ингибиторов. По результатам исследований, проведенных рядом ученых, в том числе авторами статьи, была рассмотрена и подтверждена экономическая обоснованность идеи об эффективности использования формируемого слоя АСПО на внутренней стенке трубопровода как дополнительного внутреннего теплоизоляционного слоя. На данный момент в промышленной эксплуатации отсутствует устройство, конструктив которого позволяет сформировать равномерный слой АСПО.

Ключевые слова: моделирование, магистральный нефтепровод, очистное устройство, АСПО, мехатроника, прототип, arduino, теплоизоляция

Методика расстановки базовых станций системы локального позиционирования в рабочей зоне с препятствиями

2024. T.12. № 2. id 1579

Крижановский М.Н. Тихонова О.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.037

В данной статье рассматриваются существующие методы расстановки базовых станций локальной системы позиционирования в рабочей зоне. Выбор способа расстановки станций во многом определяет конечную точность и экономическую целесообразность всей проектируемой системы. Обзор научной литературы показал, что в настоящее время отсутствует универсальная методика размещения базовых станций в рабочей зоне позиционирования. Существующие решения реализуют либо один из стандартных подходов размещения станций по сетке, либо воплощают метод перебора множества комбинаций размещений. Метод расстановки станций по сетке не приспособлен к условиям проектирования системы позиционирования в рабочей зоне сложной формы, разделенной внутри различными перегородками и массивными объектами, так как не учитывает особенности распространения радиосигнала. Метод перебора различных комбинаций размещения базовых станций в большинстве программных реализаций сводится к минимизации влияния геометрического фактора (Geometric Dilution of Precision – GDOP) на погрешность измерений расстояний до станций и так же не учитывает искажения навигационного сигнала, вносимые при прохождении сквозь различные препятствия. Поэтому разработка методики размещения базовых станций локальной системы позиционирования является актуальной проблемой и именно ее решению посвящена статья. Согласно предлагаемой методике, рабочая зона, содержащая на своей площади массивные препятствия, разбивается на выпуклые свободные подобласти в соответствии с жадным алгоритмом, в которых и осуществляется расстановка базовых станций. По итогу работы над статьей выведены принципы для работы методики расстановки базовых станций и предложен универсальный алгоритм размещения станций в рабочих зонах с препятствиями.

Ключевые слова: система локального позиционирования, dilution of Precision, геометрический фактор, жадный алгоритм, DOP, трилатерация

Компьютерное моделирование работы корпуса трубодержателя подвески насосно-компрессорной трубы

2024. T.12. № 2. id 1577

Тимофеев Е.К.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.036

Подвеска насосно-компрессорной трубы является конструктивным элементом, входящим в состав системы подводной добычи. Корпус трубодержателя является основой конструкции подвески насосно-компрессорной трубы и воспринимает скважинное давление и силу тяжести колонны свинченных труб, чья прочность и работоспособность играет решающую роль в обеспечении безопасности процесса добычи. Нарушение структурной целостности конструкции корпуса трубодержателя может вызвать необратимые катастрофические последствия. Недостаточно проработанные инженерные решения по конструктивному исполнению проточной части корпуса трубодержателя могут привести к увеличению местного гидравлического сопротивления, что способствует увеличению энергозатрат по перекачке газлифтовым способом добываемого флюида и, как следствие, снижению коэффициента полезного действия всей линии трубопровода добычи. В этой связи данная статья направлена на выявление степени влияния геометрических параметров проточной части корпуса трубодержателя на прочностные и гидравлические характеристики конструкции. В работе представлены результаты компьютерного моделирования корпуса трубодержателя в эксплуатационных условиях работы методом конечных элементов, а также методом конечных объемов с использованием расчетного комплекса Ansys. При конечно-элементном моделировании напряженно-деформированного состояния корпуса трубодержателя задача рассматривалась в рамках упругой постановки. Методом конечных объемов моделировалось однофазное течение газа при перепаде давления Δp =1 МПа между входом и выходом проточного канала с учетом модели турбулентности k-ɛ. По результатам моделирования были определены прочностные и гидравлические параметры конструкции. Представлены результаты расчетов эквивалентных напряжений, а также коэффициента гидравлического сопротивления для различных типов исполнения проточной части корпуса трубодержателя. Материалы статьи представляют практическую ценность для инженеров, занимающихся проектированием элементов системы подводной добычи.

Ключевые слова: система подводной добычи, корпус трубодержателя, напряженно-деформированное состояние, подвеска насосно-компрессорной трубы, подводная фонтанная арматура, коэффициент гидравлического сопротивления

Интеллектуализация управления в организационных системах с цифровым концентратором результатов деятельности на основе оптимизационного моделирования

2024. T.12. № 2. id 1575

Львович Я.Е. Пупыкин А.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.018

В статье рассматривается подход к интеллектуализации управления в организационных системах, нацеленных на обеспечение эффективности взаимодействия производителей и потребителей результатов деятельности с использованием цифровых технологий и оптимизационного моделирования. В условиях активной цифровизации бизнеса выделен класс организационных систем с цифровым концентратором результатов деятельности. Показано, что при организации взаимодействия производителей и потребителей управление направлено не только на согласование объектов торговых операций, но и на регулирование объектов информационных потоков с целью снижения затрат на цифровой трансфер. При этом возникает две оптимизационные задачи, связанные с различными схемами распределения объемов информационных потоков со стороны производителей и потребителей. В первом случае оптимизируемыми переменными являются коэффициенты распределения планового объема потока, поступающего в цифровой концентратор, между объектами-производителями с учетом вариантов продвижения. Экстремальное требование обеспечивает минимизацию затрат, а граничное – связано с планируемым максимальным и минимальным уровнем доходов объектов от обмена информацией с потребителями. Алгоритм принятия решения совмещает случайный выбор значений коэффициентов на заданном интервале с последующей их настройкой с использованием градиентного поиска. Выбрано правило останова итерационного процесса, при выполнении которого определяется оптимальное распределение информационных потоков между объектами. Во втором случае строится оптимизационная модель, в которой оптимизируемыми переменными являются коэффициенты распределения планового объема информационного потока между производителями с учетом зарегистрированных цифровым концентратором категорий результатов деятельности.

Ключевые слова: организационная система, цифровой концентратор, интеллектуализация, управление, оптимизационное моделирование

Исследование эффективности моделей глубокого обучения в задаче распознавания технологических операций, как последовательности движений кистей рук

2024. T.12. № 2. id 1574

Штехин С.Е. Стадник А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.035

В работе изучаются методы распознавания на видео специфического класса технологических операций ручного труда, который представляет собой последовательности движения кистей и пальцев рук. Технологическая операция здесь определяется как последовательность новых специфических символов жестового языка. Рассмотрены различные методы распознавания жестов на видео. Исследован двухэтапный подход: на первом этапе распознаются ключевые точки рук на каждом кадре с помощью открытой библиотеки mediapipe, на втором этапе покадровая последовательность ключевых точек трансформируется в текст с помощью обученной нейросети архитектуры трансформер. Основное внимание уделено обучению модели нейросети архитектуры трансформер на базе открытого датасета американского жестового языка (ASL) для распознавания предложений жестового языка на видео. Затронут вопрос применимости данного подхода и обученной модели ASL для распознавания технологических операций ручного труда с мелкой моторикой в виде текстовой последовательности. Полученные результаты могут быть полезны при исследовании трудовых процессов с быстрыми движениями и малыми отрезками времени в алгоритмах распознавания технологических операций ручного труда на видеоданных.

Ключевые слова: видеоанализ движений рук, распознавание жестов, распознавание действий, глубокие нейронные сети, трансформер, технологические операции

Моделирование стохастической нагрузки в жилом секторе

2024. T.12. № 2. id 1573

Боровский А.В. Юменчук А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.034

Спрос на электроэнергию в электрической сети меняется в зависимости от времени суток и потребностей потребителей. Реагирование на спрос – это изменение кривой потребительской нагрузки, сопровождающееся изменением цены на электроэнергию, в основном используемое поставщиками для ограничения пиков потребления. Уменьшение краткосрочного несоответствия между производством и потреблением помогает интегрировать в энергосистему возобновляемые источники электроэнергии, различные низкоуглеродные технологии, аккумуляторное хранение электроэнергии и электромобили. Одним из инструментов, используемых для сохранения баланса между производством и потреблением электроэнергии, являются умные счетчики, работающие в интеллектуальной сети. Подобные устройства широко распространены в США и странах Европейского союза, в том числе в жилом секторе. В Российской Федерации в настоящий момент внедрение интеллектуальных сетей в жилом секторе только начинается. В статье рассмотрена стохастическая модель потребления электроэнергии бытовыми приборами на основе теории сверток. Выполнен замер потребляемой мощности наиболее распространенными бытовыми приборами. Приведены несколько примеров составления профилей потребителей на основе полученных данных. Выявлены барьеры, возникающие при внедрении интеллектуальных систем энергоснабжения в Российской Федерации, а также причины, в связи с которыми растет заинтересованность поставщиков электроэнергии в интеллектуальных системах энергоснабжения.

Ключевые слова: стохастические модели, прогнозирование спроса, многоступенчатая нагрузка, интеллектуальная сеть, график энергопотребления

Численное моделирование подавления вынужденных колебаний торцов микрокапельных агрегатов в магнитных жидкостях при увеличении межфазного натяжения

2024. T.12. № 2. id 1572

Романенко М.Г. Дроздова В.И. Шагрова Г.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.033

Актуальность моделирования вынужденных колебаний микрокапельных агрегатов, входящих в состав магнитных жидкостей, связана с проблемой прогнозирования параметров рабочих тел новых устройств и с созданием новых магниточувствительных сред с управляемыми свойствами. Научный интерес обусловлен уникальной чувствительностью к магнитному полю микрокапельных агрегатов, что связано как с их высокой (для жидких сред) магнитной проницаемостью, так и низким межфазным натяжением на границе раздела агрегата с окружающей его жидкостью, что позволяет получать вынужденные колебания большой амплитуды, характер которых определяется параметрами агрегатов, напряженностью и частотой внешнего поля. Особенности вынужденных колебаний микрокапельных агрегатов при большой амплитуде мало изучены, в частности, представляет интерес разработка универсального метода моделирования, пригодного для проведения вычислительных экспериментов в широком диапазоне изменения межфазного натяжения и исследование возможности подавления колебаний с ростом частоты, проведенное в данной работе. В основу моделирования вынужденных колебаний положен энергетический подход и предположение о том, что форму удлиненного вдоль поля агрегата можно представить эллипсоидом вращения, а его намагниченность – линейной зависимостью от напряженности внешнего магнитного поля. Это позволило провести вычислительный эксперимент при изменении межфазного натяжения на порядок в диапазоне от 2∙10-6 Н/м до 2∙10-5 Н/м и получить удовлетворительное согласование с результатами натурных экспериментов. В результате вычислительного эксперимента установлено, что повышение межфазного натяжения приводит к уменьшению амплитуды колебаний и сокращению удлинения, т. е. подавляет колебания. Практическую ценность представляет прогнозирование деформации агрегатов под действием магнитного поля для разработки новых материалов с управляемыми свойствами.

Ключевые слова: численное моделирование, вынужденные колебания, микрокапельные агрегаты, межфазное натяжение, магнитная жидкость

Технология хаос-ритмов в исследованиях собственного электромагнитного поля биологических объектов

2024. T.12. № 2. id 1570

Алешков А.А. Цветков Г.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.032

Любой живой организм имеет собственное биологическое поле, зависящее как от характеристик и состояния живого организма, так и от факторов внешней среды. При информационном воздействии внешних факторов наблюдается изменение фрактальной структуры этого поля и образование особых хаотических сигналов, параметры которых могут служить основой для решения различных научных и практических задач. В статье представлена технология исследования электромагнитных полей биологических объектов на основе анализа изменения структуры хаоса широкополосных хаотических сигналов собственных электромагнитных излучений, генерируемых под действием внешнего информативного электромагнитного поля с заданной напряженностью и модуляционно-временными параметрами. Для оценки структуры хаотических сигналов предлагается использовать такие методы фрактального подхода, как отображение Пуанкаре, вычисление соответствующей размерности Хаусдорфа и параметров хаос-ритма. На основе проведенных экспериментов установлено наличие характерной зависимости параметров хаос-ритма собственных электромагнитных излучений биообъекта как от характеристик и состояния самого живого организма, так и от параметров, последовательности и скорости изменения внешнего информативного электромагнитного поля. Определена степень информационного воздействия внешнего электромагнитного поля на человека, которая может превосходить энергетическое по некоторым показателям почти в 4 раза. Доказана возможность использования предложенной технологии для решения различных научных и практических задач: медицинских исследований функционального состояния организма, оценки и контроля воздействия электромагнитных полей на здоровье человека, разработки средств защиты окружающей среды и человека от радиоизлучающих систем, обнаружения и распознавания биообъектов заданного класса.

Ключевые слова: фрактальный подход, хаос-ритм, показатель Хаусдорфа, широкополосный хаотический сигнал, биорадиоинформативная технология, биологический объект, электромагнитное излучение, интегральное поле, информационное взаимодействие

Разработка акустической измерительной системы анализа состава веществ

2024. T.12. № 2. id 1569

Бочкарев А.В. Любимова М.А. Попов К.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.031

Актуальность исследования обусловлена проблемой несвоевременности анализа состава жидких смесей при их изготовлении предприятиями пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Традиционный метод такого анализа проводится после формирования партии продукции, из-за чего предприятия терпят издержки, связанные с утилизацией брака партии продукции. Данная же статья посвящена разработке акустической измерительной системы анализа состава жидких веществ, способной использоваться для анализа различной жидкой продукции в промышленности в непрерывном режиме при транспортировке этой продукции по внутренней системе промышленного трубопровода, что позволяет выявить брак до формирования партии продукции, тем самым сократить издержки на утилизацию. Система, встраиваемая в трубопровод, содержит два измерительных канала, включающих два пьезоэлектрических приемника и один, общий для двух каналов, пьезоэлектрический излучатель. В рамках данной работы производится отбор оборудования на основе анализа повторяемости результатов исследований, в частности, рассматривается возможность применения того или иного генератора, формирующего возбуждающие сигналы для пьезоэлектрического излучателя. Исследуется возможность использования возбуждающих сигналов различной формы и/или длительности, производится оценка повторяемости на основании линейного коэффициента корреляции между несколькими повторениями экспериментов с одним типом возбуждающего сигнала. Анализируется необходимость наличия двух измерительных каналов. Материалы представляют практическую ценность для предприятий, выпускающих жидкую продукцию, а также для производителей аналитического оборудования.

Ключевые слова: акустический метод измерения, пьезоэлектрический преобразователь, аналитические исследования, повторяемость результатов, линейный коэффициент корреляции

Анализ и оптимизация эффективности функционирования организационной системы с автоматизированными устройствами обслуживания на основе имитационного моделирования

2024. T.12. № 2. id 1567

Бакулин А.Ю. Львович Я.Е.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.030

В статье рассматривается подход к анализу и оптимизации эффективности сетевых организационных систем в условиях активизации процессов автоматизации и цифровизации. Выделен класс организационных систем с автоматизированными устройствами обслуживания, результатом деятельности которых является выполнение услуг. Включение в сетевую структуру сервисных автоматов определяет особенность решения задач анализа и оптимизации. Анализ базируется на имитационном моделировании исследуемого класса систем как систем массового обслуживания с варьируемой топологией каналов обслуживания. Поэтому оптимизируемыми переменными определены альтернативные переменные, характеризующие компоненты топологии, которые связаны с дублированием как компонентов, так и автоматизированных устройств в целом. К этим переменным добавлены переменные, влияющие на лояльность клиентов за счет предоставления скидок в определенные временные периоды. Оптимизационная модель представляет собой объединение формализованных описаний зависимостей от оптимизируемых переменных экстремального и граничных требований. В качестве экстремального требования определена необходимость максимизации дохода, а граничных – временные характеристики, связанные с временем простоя автоматизируемых устройств и временем простоя обслуживания. Алгоритмизация принятых решений по варианту топологии сетевой системы и механизму повышения лояльности клиента основана на объединении трех составляющих итерационного процесса поиска: анализа исследуемой организационной системы с использованием имитационной модели; имитацией направленного перебора при случайных значениях альтернативных переменных; окончательного выбора на множестве перспективных вариантов путем экспертного оценивания. Предложена структурная схема алгоритма, базирующегося на интеграции перечисленных составляющих.

Ключевые слова: организационная система, автоматизированные устройства обслуживания, имитационное моделирование, анализ, оптимизация, экспертное оценивание

Обзор методов биологической обратной связи в реабилитации посттравматического стрессового расстройства

2024. T.12. № 3. id 1566

Галушка М.С. Вишневецкий В.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.46.3.025

Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) представляет собой серьезное психическое заболевание, которое может развиться после переживания или травматического события. Современные методы лечения включают психотерапию и фармакотерапию, но они не всегда эффективны, а некоторые пациенты могут испытывать остаточные симптомы или рецидивы. Биологическая обратная связь (БОС) – это многообещающий дополнительный метод лечения ПТСР, который фокусируется на обучении пациентов сознательно контролировать свои физиологические реакции на триггеры, связанные с травмой. БОС включает в себя использование электронных устройств для измерения и предоставления пациентам обратной связи в режиме реального времени об их физиологических функциях, таких как частота сердечных сокращений, мышечное напряжение, потоотделение и активность мозга. Анализ данных, получаемых с помощью БОС, требует разработки специализированных алгоритмов и программного обеспечения, в том числе с использованием методов машинного обучения и интеллектуального анализа данных для обработки больших массивов данных и выявления скрытых закономерностей. В данном обзоре рассмотрены существующие исследования эффективности БОС, в частности нейрофидбека и биофидбека в реабилитации ПТСР. Анализ 19 рандомизированных контролируемых исследований, проведенных в период с 2014 по 2024 год, показал, что различные виды БОС, включая нейрофидбек, БОС по вариабельности сердечного ритма, БОС по дыханию, эффективно снижают выраженность симптомов ПТСР, а также сопутствующих тревожных и депрессивных расстройств. В обзоре также рассматриваются различные протоколы БОС, используемые в лечении ПТСР, включая типы используемых датчиков, параметры обратной связи и продолжительность лечения. Представлена модель для оценки эффективности БОС при лечении ПТСР. Результаты показывают, что БОС может быть эффективным дополнением или альтернативой традиционным методам лечения, особенно при хроническом и сложном ПТСР. Несмотря на многообещающие результаты, необходимы дальнейшие исследования с более крупными размерами выборки и стандартизированными протоколами для определения оптимальных протоколов лечения и долгосрочной эффективности БОС при ПТСР.

Ключевые слова: ПТСР, БОС, нейрофидбек, биофидбек, реабилитация, информационные технологии, интеллектуальный анализ данных, моделирование

Визуальное и прогностическое моделирование заболеваемости артериальной гипертензией лиц старших возрастных групп и их диспансеризации

2024. T.12. № 2. id 1565

Гафанович Е.Я. Ломаков А.В. Львович А.И. Чопоров О.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.014

В статье рассматривается использование результатов анализа динамики показателей заболеваемости и диспансеризации населения региона на основе визуального и прогностического моделирования многолетней медико-статистической информации. В качестве группы заболеваний выбрана артериальная гипертензия. Использованы данные медицинской статистики Воронежской области за 2013–2022 годы. Предложено провести визуальное моделирование временных рядов, характеризующих динамику показателей заболеваемости и диспансеризации, на основе анализа их графического представления и использования механизмов наглядно-образной интуиции человека при сопоставлении результатов визуализации. Визуальное моделирование позволило охарактеризовать тенденцию ежегодного прироста уровня заболеваемости артериальной гипертензией взрослого населения Воронежской области и установить важную для принятия решений органами управления здравоохранением информацию о периодах снижения темпа роста заболеваемости. Другой важной для органов управления оценкой является адекватность процесса диспансеризации тенденциям в динамике заболеваемости, которая устанавливается путем сопоставления результатов визуализации и определяется совпадающими изменениями при графическом представлении временных рядов соответствующих показателей. Для использования результатов прогностического моделирования в первую очередь по величине среднеквадратичной ошибки прогноза динамики временных рядов сравнивается ряд методов: авторегрессионное интегрированное скользящее среднее, простое экспоненциальное сглаживание, метод линейного Хольта, тройное экспоненциальное сглаживание. Сделан вывод о том, что первый метод показывает наилучший результат, а прогнозные оценки подтверждают результаты визуального анализа. Эти оценки ориентируют органы управление здравоохранением сохранять в будущие временные периоды темпы роста ресурсного обеспечения, выделяемого на проведение диспансеризации в регионе.

Ключевые слова: медико-статистическая информация, заболеваемость, диспансеризация, визуализация данных, прогностическое моделирование, управление ресурсным обеспечением

Математическое моделирование циклических процессов в динамических синергетических системах

2024. T.12. № 3. id 1563

Лебедев В.И.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.46.3.007

В работе исследуется возможность возникновения циклического поведения динамических синергетических систем при учёте нелинейных процессов разных возрастающих порядков. Системы представляются в виде динамических, нелинейных, дифференциальных уравнений в фазовых пространствах. Фазовые пространства образуют из существенных переменных, характеризующих систему. Существенные переменные образуют систему «параметрами порядка» для моделей. Изучены бифуркации в поведении ряда моделей динамических синергетических систем. Исследованы процессы возникновения циклического поведения в динамических синергетических системах. Изучаются нелинейные процессы в динамических системах и их изменения в особых точках фазовых диаграмм. Проведено изучение поведения и устойчивость синергетических моделей в областях простых элементарных катастроф типа «сборка» и «складка». Исследованы циклические процессы при катастрофе типа «сборка». Рассмотрена модель циклических логистических революций в региональных экономиках. Изучены циклы в «мягкой» по Арнольду катастрофе «ласточкин хвост». Исследовано возникновение циклических процессов, а также устойчивость циклов. Определены способы верификации моделей и возможности управления моделями. Исследованы области фазовых диаграмм для сложных нелинейных динамических систем с циклическим поведением. Обсуждена динамика циклов в разных областях фазового пространства для синергетических систем. Определены проблемы верификации и управления моделями с возможным появлением циклов, а также обсуждено появление циклов высшего порядка.

Ключевые слова: математические модели, синергетические системы, фазовые пространства, катастрофы, бифуркации, циклические процессы, верификация моделей, устойчивость циклов

Микросервисная архитектура в облачных системах: риски и возможности применения в 2024–2030 гг.

2024. T.12. № 2. id 1561

Малыгин Д.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.029

Микросервисная архитектура (МСА) выступает как современный подход в разработке программного обеспечения, нацеленный на обеспечение гибкости, масштабируемости и устойчивости к изменениям требований со стороны бизнеса и технологий. Предмет данного исследования заключается в выявлении и анализе возможностей и рисков применения МСА в контексте операционных систем (ОС), что актуально на фоне все ускоряющейся цифровизации и повышения требований к программному обеспечению. Целью работы является оценка и прогнозирование роли МСА в будущем ОС, включая анализ текущих тенденций и предсказание развития на ближайшее десятилетие. Методология исследования базируется на сравнительном анализе микросервисных и монолитных архитектур, а также включает в себя рассмотрение данных из актуальных исследовательских работ, посвященных МСА. Основные результаты исследования подчеркивают значительное увеличение эффективности и производительности программных систем за счет внедрения МСА, что демонстрируется на примере ускорения разработки и улучшения возможности непрерывной интеграции и доставки (CI/CD), а также повышении отказоустойчивости систем. Также были выявлены и систематизированы ключевые риски и проблемы, связанные с применением микросервисов, включая сложности управления и потенциальные угрозы безопасности, что представляет собой необходимость в разработке специализированных инструментов и подходов к обеспечению безопасности и мониторинга микросервисных систем. Ценность данного исследования заключается в обеспечении глубокого понимания роли и места МСА в современных ОС, предоставляя комплексный анализ рисков и возможностей, что служит основой для разработки стратегий эффективного внедрения и использования микросервисов. Полученные результаты и рекомендации способствуют улучшению практических навыков и развитию концепций в области системной архитектуры, предоставляя ценные указания для ИТ-специалистов, системных архитекторов и разработчиков в области оптимизации программного обеспечения и повышения его надежности и производительности.

Ключевые слова: микросервисная архитектура, облачные системы, гибкость, масштабируемость, безопасность, непрерывная интеграция

Алгоритмы для проведения компьютерного моделирования системы «расходомерная трубка – жидкость» кориолисова расходомера и обработки его результатов

2024. T.12. № 2. id 1560

Гудкова Е.А. Таранцева К.Р.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.028

Математическое моделирование системы «расходомерная трубка – жидкость» представляет актуальное направление в инженерной и научной практике, поскольку позволяет оптимизировать конструкцию расходомерных трубок, оценить влияние различных факторов, таких как давление, температура, вязкость и состав жидкости на работу системы без необходимости проведения сложных и дорогостоящих натурных экспериментов. В связи с этим, данная статья направлена на разработку алгоритмов для реализации математической модели системы «расходомерная трубка – жидкость» кориолисова расходомера. В работе синтезирован алгоритм разработки численной модели в пакете мультифизического моделирования COMSOL Multiphysics, позволивший повысить достоверность моделирования, снизить трудоемкость создания и отладки за счет использования модульного принципа. Разработан вычислительный алгоритм и выполнено математическое описание расчета средней временной задержки сигналов датчиков кориолисова расходомера. Алгоритм использует метод линейной интерполяции на основе известных точек массивов данных, полученных в результате вычислительного эксперимента. Предложен алгоритм работы программы на языке Python с использованием Comsol API, автоматизирующий обработку массивов данных и расчет средних временной и фазовой задержек. Алгоритмы реализованы с использованием языка UML в программном продукте Enterprise Architect. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов в области численного моделирования и оптимизации параметров кориолисова расходомера.

Ключевые слова: система «расходомерная трубка – жидкость», кориолисов расходомер, компьютерное моделирование, численная модель, вычислительных эксперимент

Структуризация управления инвестированием многообъектной организационной системы на стадиях формирования и реализации программы развития с использованием оптимизационного подхода

2024. T.12. № 2. id 1559

Бухольцев И.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.017

В статье предложены структурные решения, связанные с построением системы управления инвестированием многообъектной организационной системы и ее детализации для принятия управленческих решений на стадиях формирования и реализации программы развития. Показано, что структуризация процесса управления определяется особенностями ряда составляющих: информационного обеспечения, требований управляющего центра, механизмами экспертного оценивания, необходимостью балансировки инвестиций на стадии формирования программы развития и ребалансировки – на стадии реализации. Интеллектуальная поддержка принятия управленческих решений осуществляется с использованием мониторинговой информации, прогностического и оптимизационного моделирования. Обоснована последовательность процедур в рамках структурной схемы управления процессом балансировки инвестиций при формировании программы развития многообъектной организационной системы. Указаны процедуры, которые требуют для своей реализации привлечения экспертных оценок. Рассмотрен переход к оптимизационному моделированию на основе трансформации требований управляющего центра в формализованное описание экстремальных и граничных требований. Возможности структуризации управления процессом ребалансировки инвестиций при реализации программы развития многообъектной организационной системы определены исходя из наличия информационных ресурсов, позволяющих сформировать временные ряды показателей эффективности и на этой основе обучить прогностические модели. Охарактеризованы задачи и методы оптимизации процесса принятия управленческих решений с использованием прогностических моделей.

Ключевые слова: структуризация, управление, многообъектная организационная система, мониторинг, прогнозирование, оптимизационное моделирование

Формализация многокритериальной транспортной задачи с временными ограничениями

2024. T.12. № 2. id 1557

Белых М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.027

В статье рассматривается математическая постановка многокритериальной транспортной задачи с временными ограничениями. В качестве критериев в ней выступают стоимость перевозок, их важность и временные затраты на перевозки. Особенностью данной задачи является наличие временных ограничений, таких как временные окна у заказчиков и длительность пребывания транспортных средств в пути. В качестве решения многокритериальной задачи предлагается отбор точек, оптимальных по Парето, поскольку данный метод оптимизации имеет широкий спектр задач для применения. Приводятся формулировка парето-оптимизации и определение парето-оптимальности. Рассматриваются методы оптимизации по Парето: лексикографический метод и скаляризация, разновидностями которого являются метод ε-ограничений, в основе которого лежит градация критериев оптимизации в порядке убывания их важности, и метод линейной скаляризации, механизм работы которого основан на объединении всех функций оптимизации в одну. На примере рассматривается приведение формализованной многокритериальной транспортной задачи к виду, пригодному для осуществления скаляризации. Определение парето-эффективности представляется приемлемым для реализации его механизмов в составе адаптивной системы поддержки принятия решений, направленной на решение задач оптимизации в различных областях и оперирующей эвристическими алгоритмами.

Ключевые слова: задача оптимизации, многокритериальная транспортная задача, задача с временными ограничениями, оптимизация по Парето, парето-оптимальность, системы поддержки принятия решений

Численный метод решения задачи рационального размещения технических средств организации дорожного движения

2024. T.12. № 3. id 1556

Арутюнян М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.46.3.021

В статье представлен один из полученных автором научных результатов в ходе проводимого диссертационного исследования - комбинированный численный метод для решения задачи рационального размещения технических средств организации дорожного движения, основанный на использовании метода градиентного спуска совместно с методом Ньютона-Рафсона. Поднята одна из актуальных проблем развития современного города, заключающаяся в формировании удобной и безопасной дорожно-транспортной инфраструктуры. По данным статистики, в Российской Федерации ежегодно почти 20 % от всего количества дорожно-транспортных происшествий приходится на наезды на пешеходов вне пешеходных переходов. В качестве одного из решений рассматриваемой проблемы предложена установка технических средств организации дорожного движения, в частности, пешеходных переходов на тех улицах, на которых они расположены либо нерационально, либо отсутствуют вовсе. Разработана математическая модель рационального размещения технических средств организации дорожного движения и предложен численный метод ее решения. Отмечено, что предложенный автором комбинированный численный метод позволяет быстро и точно находить оптимальные параметры для разработанной математической модели, что способствует улучшению ее производительности и точности. Обобщено, что совместное применение рассмотренных численных методов является достаточно эффективным способом решения поставленной задачи.

Ключевые слова: численные методы, метод градиентного спуска, метод Ньютона-Рафсона, технические средства организации дорожного движения, безопасность дорожного движения

Марковская модель кибератак и ее применение к анализу защищенности информации в автоматизированных системах

2024. T.12. № 2. id 1554

Трапезников Е.В. Магазев А.А. Касенов А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.011

В работе представлено описание марковской модели кибератак как метода анализа защищенности информации в автоматизированных системах. На основе представленной модели в работе дается описание двух метрик безопасности – среднего времени до отказа безопасности (среднее число переходов между состояниями в соответствующей марковской цепи до ее первого попадания в одно из поглощающих состояний) и среднего риска при отказе безопасности (сумма произведений ущербов при реализации каждой из кибератак на соответствующие вероятности реализации этих кибератак). Дается алгоритм оценки входных параметров на основе взаимосвязи баз данных угроз и уязвимостей CVE, CWE и CAPEC. Описанные в работе взаимосвязи позволяют вычислить вектор вероятностей возникновения кибератак и вектор ущербов от кибератак, которые формируются как входные данные для модели оценки защищенности. Также в работе рассматривается проблема численной оценки параметров через метрики CVSS. В исследовании демонстрируется, что вектор вероятностей отражения кибератак и вектор вероятностей «задержек» кибератак возможно получить только с помощью метода экспертных оценок, либо статистики. В работе также дается описание разработанного программного продукта, который позволяет выполнить оценку защищенности автоматизированной системы на заданном промежутке времени.

Ключевые слова: метрики безопасности, метрика CVSS, CVE, CWE, CAPEC, модель кибератак, алгоритм сбора данных, автоматизированная система, марковская цепь, метод экспертных оценок

Информационно-измерительная система пневмопривода промышленного робота специализированного назначения модели МП-11

2024. T.12. № 2. id 1553

Сандлер И.Л. Иванов Д.В. Портнов А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.026

Одной из важнейших задач, с которыми сталкиваются разработчики пневматических систем автоматизации, является сокращение времени анализа и проектирования на научно-исследовательском этапе. Использование специализированного программного обеспечения позволяет значительно улучшить работу пневматических систем автоматизации. Моделирование пневматических роботов-манипуляторов позволяет определить уязвимые места, провести оптимизацию процессов управления, провести виртуальные испытания различных сценариев работы, что поможет улучшить планирование и управление, при этом достичь значительного повышения производительности и надежности работы системы. В статье представлена информационно-измерительная система для пневматического привода звеньев робота (манипулятора) специализированного промышленного назначения модели МП-11 в виде имитационной модели, которая реализована методом имитационного моделирования пневматических систем на базе пакета FluidSIM-P (FluidSIM Pneumatic) фирмы «Festo». Результатом работы информационно-измерительной системы являются графики переходных процессов перемещения штоков пневматических цилиндров, которые адекватно описывают реальный рабочий режим пневмопривода манипулятора МП-11. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов, занимающихся проектированием и анализом систем автоматизации. Кроме того, результаты статьи могут быть полезны для студентов и исследователей, изучающих область автоматизации и системного проектирования. Любой, кто интересуется применением технологий автоматизации в различных сферах, найдет в статье ценную информацию для своей работы и исследований.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, робот, МП-11, имитационная модель, пневматическая схема, переходные процессы, fluidSIM-P, pneumatic

Защита от множественных сбоев в памяти

2024. T.12. № 2. id 1551

Лепёшкина Е.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.025

Рассмотрена проблема множественных сбоев, образующихся в микросхемах памяти бортовой аппаратуры космических аппаратов в результате воздействия отдельных ядерных частиц космического пространства. Обзор литературных источников показал, что опасность множественных сбоев реальна и будет увеличиваться по мере уменьшения технологических норм проектирования электронной компонентной базы. Двойные множественные сбои являются в настоящее время наиболее актуальной угрозой, так как их появление вызвано заряженными частицами с относительно небольшой энергией. Двойные сбои могут быть смежными и несмежными. Смежные двойные сбои вызваны одномоментным действием одной ядерной частицы. Несмежные сбои – это результат накопления однократных сбоев, произошедших в разное время в разных запоминающих ячеек одного слова памяти. При определенных условиях можно избежать появление двукратных несмежных ошибок. Для защиты от двойных смежных ошибок применимы коды для их исправления. Эти коды являются относительно новыми и обобщённое описание их построения отсутствует. Данные коды гарантировано исправляют однократные ошибки и двукратные смежные, но имеют существенную вероятность ошибочного исправления несмежной двойной ошибки. При переходе к практическому использованию для этих кодов необходимо определить требования к виду проверочной матрицы, найти общий алгоритм их построения для разной длины слова памяти при малой избыточности и высокой производительности при условии, что к корректирующим способностям кода предъявляются требования обнаружения и исправления только одиночных и двойных смежных ошибок и никаких дополнительных.

Ключевые слова: разовые сбои в памяти, сбои однократные и множественные, двукратные сбои, частота множественных сбоев, меры защиты от множественных сбоев, коды с исправлением двукратных ошибок