ivdon3@bk.ru
В статье рассматриваются особенности и перспективы реализации распределенного управления критически важными объектами городской инфраструктуры на принципах автономности; выделяются основные технологии, направления развития и особенности энергоперехода в условиях городской среды, способствующие внедрению распределенного управления объектами городской инфраструктуры. В исследовании основной акцент сделан на анализе распределенной структуры комплексной безопасности критически важных объектов городской инфраструктуры и разработке общих принципов распределенного управления объектов критической инфраструктуры по технологии «Автономное здание».
Ключевые слова: распределённое управление, технология, энергетика, энергопереход, городская инфраструктура, критически важный объект, электрификация, децентрализация, автоматизация, автономность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В представленной работе исследуется актуальная задача использования графических процессоров (GPU) в вычислительных процессах, которые традиционно выполняются на центральных процессорах (CPU). С развитием технологий и появлением специализированных архитектур и библиотек, GPU стали незаменимыми в областях, требующих интенсивных вычислений. Статья подробно рассматривает преимущества использования GPU по сравнению с традиционными CPU, обосновывая это их способностью к параллельной обработке и высокой пропускной способности, что делает их идеальным инструментом для работы с большими объемами данных.высоким уровнем травматизма. Наблюдаются несчастные случаи, вызванные нарушением правил и норм на рабочих площадках, среди них случаи, связанные с несоблюдением правил ношения защитных касок. В статье исследуются методы и алгоритмы для распознавания защитных шлемов и касок, оценивается их эффективность.
Ключевые слова: графические процессоры, GPU, CUDA, OpenCL, cuBLAS, CLBlast, rocBLAS, параллельная обработка данных, математические вычисления, оптимизация кода, управление памятью, машинное обучение, научные исследования
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В работе описана многофакторная нелинейная регрессионная модель динамики выручки горно-металлургической компании «Северсталь», построенная на основе ретроспективной информации за 2009 – 2021 гг. В качестве независимых переменных использованы объемы выпуска продукции по видам: горячекатаный и холоднокатаный лист, оцинкованный лист и лист с другим металлическим покрытием, сортовый прокат, трубы большого диаметра, прочие трубные изделия и профили. В качестве критериев адекватности модели были задействованы критерии множественной детерминации и Фишера, а также средняя абсолютная ошибка аппроксимации. С целью выбора лучшей регрессионной зависимости был проведен конкурс моделей. В результате построена модель, содержащая в правой части обратные преобразования двух независимых переменных.
Ключевые слова: регрессионная модель, метод наименьших квадратов, критерии адекватности, горно-металлургическая компания, выручка, конкурс моделей
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Шаговый двигатель достаточно часто используется в автоматизированных установках лазерной резки. Схема управления шагового двигателя требует специального электронного устройства – драйвера, который получает на вход логические сигналы и изменяет ток в обмотках двигателя для обеспечения параметров движения. В данном научном исследовании проводилась оценка драйверов шагового двигателя для определения целесообразности их использования – PLDS880, OSM-42RA, OSM-88RA. Для управления системой был написан программный код, который по связующей плате соединялся с контроллером. С каждым драйвером при различных режимах подобраны оптимальные параметры (начальная скорость, конечная скорость и ускорение), то есть движение каретки без срыва на десяти проходах с минимальным временем прохода. Результаты экспериментальных исследований представлены в табличной форме.
Ключевые слова: лазер, лазерная резка, автоматизация, технологический процесс, шаговый двигатель, быстродействие, драйвер, контроллер, схема управления, оптимальные параметры
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
в работе на основе построенной авторами ранее многофакторной динамической регрессионной модели уровня воды в реке Ия (Восточная Сибирь) проведено прогнозирование этого показателя на июнь 2023 г. в трех вариантах: пессимистичный, оптимистичный и нейтральный (базовый). Сравнение результатов прогнозирования с фактическим значением уровня воды подтвердило высокую адекватность модели и хорошие перспективы ее будущего успешного применения для решения широкого круга прикладных и практических задач.
Ключевые слова: регрессионная модель, уровень воды в реке, лаг запаздывания, сезонная переменная, прогноз, адекватность, критерии
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Рассматривается производительность решения задачи классификации средствами различных библиотек искусственного интеллекта и машинного обучения с открытым исходным кодом в области маркетинга и управления взаимоотношениями с клиентами, по результатам экспериментов производится выбор наилучшей библиотеки с целью внедрения искусственного интеллекта в отечественные CRM-системы на основе численных показателей производительности.
Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное обучение, большие данные, классификация, маркетинг, управление взаимоотношениями с клиентами, импортозамещение, открытый исходный код
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Предлагается подход к решению задачи обоснования проекта развития сложной системы при учете возможности реализации значений ее характеристик. Генеральная цель формулируется в терминах теории нечетких множеств и теории возможностей. На основании глобальной цели развития сложной системы определяются локальные цели и задачи, решение которых способствует к её приближению. Достижение генеральной цели связано с решением вопроса оценки степени приближения к поставленным целям при учете ограничений на значения показателей системы. В отличие от существующих моделей, предлагаемый подход позволяет рассмотреть более общую зависимость между элементами системы, учесть нечеткий характер реализации параметров входящих в систему средств. Для решения поставленной задачи разработан эффективный декомпозиционный метод.
Ключевые слова: сложная система, нечеткое множество, распределение возможностей, генеральная цель, декомпозиционный алгоритм
В настоящей статье рассматривается применение технологии блокчейн для решения проблем безопасности и прослеживаемости в сфере Интернета вещей (IoT). Описываются особенности и преимущества использования блокчейна, а также выявляются проблемы, которые могут возникнуть при интеграции блокчейна с IoT. Статья предоставляет общий обзор и руководство по рассмотрению ключевых проблем внедрения и разработки успешного проекта на основе Интернета вещей и блокчейна (IoTB).
Ключевые слова: блокчейн, интернет вещей, IoT, BIoT, безопасность Интернет вещей, децентрализованные сети IoT
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Исследование представляет обширный анализ методов низкоуровневой оптимизации алгоритма умножения матриц для вычислительных систем с общей памятью. Опираясь на сравнение различных подходов, включая блочную оптимизацию, параллельное выполнение с OpenMP, векторизацию с AVX и использование библиотеки Intel MKL, выявляются значительные улучшения в производительности полученных программных реализаций. В частности, блочная оптимизация сокращает количество кеш-промахов, параллелизм эффективно задействует многоядерность, а векторизация и Intel MKL демонстрируют максимальное ускорение за счет более эффективных программных оптимизаций. Полученные результаты подчеркивают важность тщательного выбора оптимизационных методов и их соответствия архитектуре вычислительной системы для достижения требуемых параметров эффективности проектируемого программного обеспечения.
Ключевые слова: низкоуровневая оптимизация, блочная оптимизация, параллельное выполнение, OpenMP, векторизация, AVX, Intel MKL, производительность, бенчмаркинг, умножение матриц
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В работе предложен новый подход к расчету экспресс оценки состояния технических устройств, уменьшающий субъективную составляющую. Рассмотрен конструктивный подход к оценке показателей технического состояния (ТС) сложных технических систем на основе модифицированного метода анализа иерархий и индекса ТС (далее ИТС) оборудования, который определяется на основе весов и ИТС основных узлов рассматриваемого оборудования. ИТС основных узлов рассчитывается исходя из сравнительных характеристик параметров работы оборудования в процессе его эксплуатации, а веса узлов определяются на основе методов матрицы парных сравнений (метод Саати) и степени важности линии (метод DIL - Degree Importance Line). Экспериментальные расчеты показали хорошие результаты и возможность использования для расчетов ИТС технических систем.
Ключевые слова: техническое состояние, индекс технического состояния, сложная техническая система, техническое обслуживание и ремонт, метод анализа иерархий, метод DIL, конструктивный метод оценки технического состояния, алгоритм экспресс оценки технического состояния
Реализована задача разработки программного модуля, осуществляющего формирование карты оптимального раскроя металлического проката на основе результатов расчетов стержневых конструкций. Рассматриваемый алгоритм учитывает такие особенности задачи оптимизации раскроя, как учет ширины лезвия, возможность использования половины размера проката, поддержка оптимизации нескольких сечений, сварка деталей в случае превышения длины заготовки. Программный модуль разработан с использованием языков JavaScript и C#. Возможность автоматической генерации карт раскроя на основе результатов оптимизации стержневых конструкций повышает эффективность проектирования строительных конструкций.
Ключевые слова: проектирование в строительстве, стержневая конструкция, вычислительная система, web-разработка, оптимальный раскрой, металлический прокат, карта раскроя
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В статье исследуется проблема создания моделей полета самолета в среде Simulink. Рассмотрены системы отсчета, в которых проводятся преобразования. Приводятся уравнения движения, используемые в простейших преобразователях. Определены начальные условия для уравнений: скорость тела, угловая ориентация положения тела по тангажу, угол между вектором скорости и телом, скорость вращения тела, исходное положение, масса и инерция тела, источник гравитации, ускорение из-за гравитации, снаряжённая и полная масса тела, скорость воздушного потока, инерции пустого и полного тела, траектория полёта и пр. Проведен анализ преобразователей аэродинамических сил и моментов в траекторию движения в составе аэрокосмического пакета в среде Simulink. Даются рекомендации по их применению для различных целей моделирования. Представлены результаты моделирования простого преобразователя с тремя степенями свободы.
Ключевые слова: моделирование, MatLab, Simulink, уравнения движения, аэродинамический момент, траектория полёта, преобразования координат, система отсчета, степени свободы
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В данной работе рассматривается проблема удаления шумов из изображения на основе алгоритма дискретно-косинусного преобразования (ДКП). Несмотря на свою простоту, алгоритм до сих пор пользуется популярностью в преобразовании изображений. Тем не менее с недавних пор идет сильное развитие сверточных нейронных сетей, оставляя позади «традиционные» методы обработки сигналов. В данной работе исследуется шумоподавление изображений при помощи ДКП и сверточных нейронных сетей и создание интерпретируемой сверточной нейронной сети для получения точных данных. За основу был взят язык программирования Python и библиотека для работы с нейронными сетями – PyTorch. Исходя из этого, модель нейронной сети была обучена на наборе данных «The Berkeley Segmentation Dataset». Эксперименты показали, что обученная нейронная сеть показывает результаты, сопоставимые с традиционными алгоритмами шумоподавления изображений.
Ключевые слова: шумоподавление, сверточная нейронная сеть, дискретно-косинусное преобразование, машинное обучение, обработка сигналов, оператор Кэнни
В статье предложена общая формализованная модель задачи обработки и извлечения потенциальных ключевых навыков из описаний вакансий для определения востребованности направлений подготовки и возможных сфер трудоустройства выпускников. Формализованная модель использована в программной реализации модуля кластеризации вакансий по полученным множествам ключевых навыков в рамках комплексного инструментария дистанционной профориентации.
Ключевые слова: вакансии, востребованность направлений подготовки, профориентация, цифровизация профориентационной деятельности, формализованная модель, кластеризация, профессии, ключевые навыки
В данной статье представлен процесс разработки алгоритма, который способен извлекать стиль и содержание из двух разных изображений и создавать новое изображение, сохраняя структуру содержания одного изображения и одновременно применяя стилистические характеристики другого изображения. Данный алгоритм позволяет адаптировать стиль одного изображения к содержанию другого, создавая уникальные художественные произведения.
Ключевые слова: нейронные сети, перенос стиля, изображение, машинное обучение, алгоритм, набор данных, программное обеспечение
Исследуется Simulink модель легковесного самолета в составе пакета Aerospace Blockset, включающая системную модель самолета, модель окружающей среды, модель воздействий пилота, блок визуализации. Рассмотрена структура модели полёта и детально раскрыты модели воздействий окружающей среды и ветра, состоящей из блоков физических особенностей местности, моделей ветра и модели атмосферы, гравитационной модели, в каждую из которых задается высота Блок Wind Shear Model вычисляет величину сдвига ветра как функции высоты и измеренной скорости ветра. Блок Discrete Wind Gust Model определяет результирующую скорость ветра как функцию от пройденного расстояния, амплитуды и длина порыва. Уравнения турбулентности соответствуют спецификации MIL-F-8785C, описывающий турбулентность как случайный процесс, определяемый спектрами скоростей. Представлены результаты моделирования, отражающие изменение траектории движения при различных ветровых воздействиях, задаваемых в блоке градиента скорости ветра.
Ключевые слова: моделирование, полет самолета, Simulink, Aerospace Blockset, боковой ветер, турбулентность, уравнения турбулентности, гравитационная модель, траектория движения.
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Нельзя представить настоящее время без программного обеспечения. Огромные потоки информации проходят через компьютерные вычислительные системы. Совершенно невозможно обработать неструктурированные бесконечно поступающие данные, поэтому необходимо выделять конкретные задачи и подготавливать информацию к обработке. Одним из подобных действий является дедупликация. В данной статье рассматриваются возможные оптимизации метода удаления дубликатов с использованием баз данных.
Ключевые слова: дедупликация, база данных, поле, строка, текстовые данные, запрос, программное обеспечение, неструктурированные данные
В работе рассмотрены актуальные вопросы моделирования и прогнозирования параметров рынка транспортных компаний, оказывающих услуги по перевозке грузов промышленных предприятий, таких как стоимость, время, скорость и объемы доставки готовой продукции потребителям, а также произведена оценка потенциальных возможностей транспортных компаний по предоставлению необходимого количества и качества оказания транспортно-логистических услуг. Целью работы является определение области надежных прогнозов показателей перевозки для каждого интервального значения плеча доставки грузов с учетом доли компании на рынке. Моделирование временных параметров грузоперевозки производилось исходя из дорожных условий перевозки и времени года. При реализации процедур моделирования искомый статистический базис параметров времени в пути и расстояния на маршруте формировался на базе данных из специализированных приложений анализа показателей транспортно-логистических услуг грузового автотранспорта. Получено семейство прогнозных кривых для различных вариантов прогнозных моделей скорости и времени движения, а также интервальных значений плеч доставки для исходного множества транспортно-логистических компаний. организации и освоения новой продукции на имеющихся производственных площадях.
Ключевые слова: статистическое прогнозирование, эффективность перевозки, модели бенчмарок, тарифы на перевозку грузов, кусочно-линейная апроксимация, области надежных прогнозов, параметры грузоперевозки, бенчмарк-анализ, рынок транспортных компаний
В работе изложена концепция «пост-интерпретации» образов и для ее алгоритмической реализации предложена модель пост-распознающего интерпретатора. В качестве пост-образов рассматриваются результаты распознавания исходных образов, поступающих в систему распознавания, а в качестве пост-распознавателя используется искусственная нейронная сеть. Для оценки эффективности применения модели предложено использовать «критерий целесообразности» и рассмотрены численные примеры, иллюстрирующие особенности его применения в системах распознавания и интерпретации образов с высокими рисками. Приведены данные предварительных результатов экспериментальной апробации модели для распознавания речевых команд в составе интерактивного руководства оператора по выполнению различных заданий и оценка ее эффективности.
Ключевые слова: система интеллектуальной обработки данных, интерпретация образов, достоверность распознавания, критерий принятия решений, искусственная нейронная сеть
В статье рассматриваются стандартные модели мемристоров на основе диоксида титана. Мемристор похож на резистор с памятью и демонстрирует нелинейную характеристику сопротивления, при которой параметр заряда является переменной состояния. Они могут быть использованы для создания новых видов электронных устройств с высокой энергоэффективностью и производительностью, а также для создания машин, которые могут учиться и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и во многих практических приложений: память для хранения данных (двоичная и многоуровневая), переключатели в логических электронных схемах, пластичные компоненты в нейроморфных системах искусственного интеллекта, построенных на базе наноэлектронных компонентов. Было показано, что при подаче напряжения на заряженные ионы начинают дрейфовать, и граница между двумя областями смещается. Когда к мемристору прикладывается синусоидальное переменное напряжение заданной частоты, форма вольт-амперной характеристики (ВАХ) напоминает диаграмму Лиссажу с центром в начале координат.
Ключевые слова: мемристор, модель, воль-амперная характеристика, нелинейность
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Разработка систем бизнес-аналитики, принятия решений и планирования ресурсов является одной из важнейших составляющих практически любого предприятия. В данном случае, предприятия и производства пенитенциарной системы не являются исключением. В работе рассмотрена проблема взаимосвязи существующих баз данных и статистических отчетных форм производственно-экономического и трудового секторов пенитенциарной системы. Установлено, что косвенно-взаимосвязанные параметры достаточно трудно сопоставить из-за разных систем учета данных, а также утвержденных статистических форм. Одной из первых ступеней в решении поставленной проблемы может стать введение обобщенной системы индексации данных. В работе рассмотрены системы индексации данных, построение их иерархических структур, а также возможность практического применения с использованием SQL. Рассмотрены примеры реализации при помощи технологии ORM и языка Pyhton.
Ключевые слова: базы данных, индексация, ORM, SQL, Python, производственный сектор, экономические показатели, пенитенциарная система
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 5.6.8 - Документалистика, документоведение, архивоведение
В статье проводится исследование возможности применения непрерывной формы метода максимальной согласованности при построении регрессионных моделей для расчета прогнозных значений показателя пассажирооборота воздушного транспорта Российской Федерации. Исследуемый метод сравнивается с классическими методами регрессионного анализа - наименьших квадратов и модулей. Для оценки прогностических свойств методов применяется средняя относительная ошибка прогноза и непрерывная форма критерия согласованности поведения между вычисленными и фактическими значениями зависимой переменной. В результате проведенного анализа сделан вывод о возможности применения исследуемого метода для решения прогнозных задач.
Ключевые слова: метод наименьших квадратов, непрерывная форма метода максимальной согласованности, моделирование, пассажирооборот, воздушный транспорт, критерии адекватности
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Дороги занимают важное место в жизни почти каждого человека. Качество покрытия является наиболее значимой характеристикой дорожного полотна. Для его оценки существует множество систем, среди которых есть те, которые анализируют дорожную поверхность с помощью потоков видеоинформации. В свою очередь, видео разбивается на кадры, и уже по изображениям происходит непосредственно оценка качества дороги. Разбивка видео на кадры в таких системах происходит на основе специальных программных инструментов. Чтобы понять, насколько эффективно конкретное программное обеспечение, необходим детальный анализ. В данной статье в качестве программных инструментов для анализа выбраны OpenCV, MoviePy и FFMpeg. Материалом исследования является двухминутное видео дорожной поверхности с частотой кадров 29,97 кадров/с и форматом mp4. В качестве показателя эффективности используется среднее время получения одного кадра из видео. Для каждого из трех программных инструментов проведено по 5 различных экспериментов, в которых размер кадра в пикселях последовательно увеличивается в 2 раза: 40000, 80000, 160000, 320000, 640000. Каждая программа обладает линейной зависимостью O(n) среднего времени получения кадра от разрешения, однако, FFMpeg имеет наименьшие абсолютные показатели времени, а также наименьшую скорость роста функции, поэтому является наиболее эффективным инструментом по сравнению с остальными (OpenCV, MoviePy).
Ключевые слова: сравнение, анализ, эффективность, программный инструмент, библиотека, программа, разбивка видео, размер кадра, разрешение, дорожная поверхность
В статье рассматривается активно формирующийся в последнее десятилетие новый класс систем мониторинга ИТ-инфраструктуры, ключевой особенностью которого является широкое использование методов и техник работы с большими данными. Изучаемые системы в зависимости от рыночного позиционирования известны под такими названиями как AIOps, observability platform, all-in-one monitoring, зонтичный мониторинг. В своем обзоре существующих зарубежных и отечественных коммерческих решений авторы делают упор на использование в них методов работы с большими данными. На основе обзора предлагается классификация таких продуктов, позволяющая упорядочить существующее многообразие и выбрать наиболее подходящую систему для стоящих перед организацией задач в области мониторинга все усложняющейся ИТ-инфраструктуры. Актуальность исследования обусловлена отсутствием классификации исследуемых объектов в виду их относительной новизны и ярко выраженного практического характера.
Ключевые слова: система мониторинга, ИТ-инфраструктура, зонтичный мониторинг, AIOps, большие данные, машинное обучение
В современном мире всё чаще возникает необходимость обработки географической информации в самых различных формах. В данной работе рассматриваются понятие «тайл», его назначение, особенности, а также процесс ретайлирования, представляющий собой метод создания и обновления тайлов. Данная технология способствует повышению эффективности работы современных картографических сервисов, сокращая время загрузки карт. Последовательно представлены основные этапы разработки микросервиса, реализующего логику ретайлирования. Основным поставщиком данных выступает открытый проект OpenStreetMap (OSM). Набор пространственных данных является основным продуктом OSM и содержит актуальные географические данные и информацию со всего мира. Основу технологического стека составляет язык Python, к которому добавляются специализированные модули для работы с тайлами, а также библиотека для реализации простого и качественного API.
Ключевые слова: Python, тайл, ретайлирование, OpenStreetMap, микросервис, Flask-RESTX, mercantile