ivdon3@bk.ru
Рассмотрены возможности использования технологий виртуальной реальности для организации противопожарных тренировок школьников. Представлена функциональная модель виртуального тренажера, построенная на основе методологии структурного анализа и проектирования, описывающая процесс разработки виртуального пространства с интерактивными элементами и организации тренировок по эвакуации учащихся на его основе. Дано смысловое описание сигналов управления функциональной модели, ее входов, механизмов и выходов. Раскрыто содержание подсистем модели. Сформулированы требования к программно-аппаратному и методическому обеспечению обучения с использованием технологий виртуальной реальности при проведении противопожарных тренировок. Приведены примеры совершенствования виртуального пространства путем использования результатов математического моделирования пожара. Обосновано применение интерактивных элементов, а также визуализации дыма и пламени в виртуальном пространстве во избежание возникновения панических состояний детей при эвакуации в условиях пожара.
Ключевые слова: виртуальная реальность, виртуальный тренажер, виртуальное пространство, пожарная безопасность, эвакуация, противопожарная тренировка, математическое моделирование пожара, образовательные технологии, функциональное моделирование
Данная статья посвящена разработке метода обнаружения дефектов на поверхности изделия на основе методов выявления аномалий с использованием экстрактора признаков, основанного на сверточной нейронной сети. Метод предполагает использование машинного обучения для обучения моделей классификации на основе полученных признаков со слоя предварительно обученной нейросети U-Net. В рамках исследования происходит обучение автоэнкодера на основе модели U-Net на данных, не содержащих изображений дефектов. Полученные из нейросети признаки классифицируются с помощью классических алгоритмов выявления аномалий в данных. Данный метод позволяет локализовать области аномалий в тестовой выборке данных, когда для обучения доступны только образцы без аномалий. Предлагаемый метод не только предоставляет возможность обнаружения аномалий, но и обладает высоким потенциалом для автоматизации процессов контроля качества в различных отраслях промышленности, включая производство, медицину и информационную безопасность. Благодаря преимуществам моделей машинного обучения без учителя, таких как устойчивость к неизвестным формам аномалий, данный метод может значительно улучшить эффективность контроля качества и диагностику, что в свою очередь сократит расходы и повысит производительность. Предполагается, что дальнейшие исследования в этой области приведут к еще более точным и надежным методам выявления аномалий, что будет способствовать развитию индустрии и науки.
Ключевые слова: U-Net, нейросеть, классификация, аномалия, дефект, классификация новых признаков, автоэнкодер, машинное обучение, изображение, качество изделия, производительность
Рассмотрена задача планирования отправки сообщений в сети сотовой связи в пункты назначения c известными потребностями. Предполагается, что затраты на передачу информации с одной стороны пропорциональны передаваемым объёмам и стоимости передачи единицы информации по выбранным каналам связи в случаях превышения трафика, установленного договором с сотовым оператором, а с другой стороны связаны с фиксированной абонентской платой за использование каналов, не зависящей от объёма передаваемой информации. Показателем качества плана при такой постановке являются суммарные затраты на отправку всего запланированного объёма сообщений. Предложена процедура сведения сформулированной задачи к линейной транспортной задаче. Проведена оценка точности решения, получаемого на основе предложенного алгоритма.
Ключевые слова: функция единичного скачка, транспортная задача, критерий минимума суммарных затрат, вычислительная сложность алгоритма, доверительный интервал
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Статья посвящена разработке автоматизированной системы, направленной на составление программы работ по обслуживанию покрытия автомобильных дорог. В основе системы лежат данные диагностики и оценки технического состояния автомобильных дорог, в частности данные оценки международного индекса ровности (international roughness index – IRI). Составление программы работ по обслуживанию покрытия автомобильных дорог осуществляется на основе анализа оценки IRI как в краткосрочной перспективе, так и на временной горизонт работы подрядчика по контракту. Система разработана по принципу модульного программирования, где один из модулей использует полиномиальную регрессию для прогнозирования оценки IRI на несколько лет вперед. Анализ отклонения прогнозируемого значения IRI от фактического – является основой для выбора работ, включаемых в программу. Финансовый модуль позволяет системе соблюдать бюджетные рамки, ограниченные контрактом, и дает возможность оценить эффективность планирования путем вычисления разницы между затратами на обслуживание покрытия автомобильных дорог и стоимостью контракта. Практические исследования демонстрируют, что система способна эффективно и оперативно осуществлять планирование работ по обслуживанию покрытия автомобильных дорог в соответствии с установленными сроками контракта.
Ключевые слова: дорожное покрытие, автоматизированная система, модульное программирование, машинное обучение, рекуррентная нейронная сеть, состояние автомобильной дороги, международный индекс ровности, диагностика дороги, планирование дорожной работы, программа дорожной
В статье описаны аспекты интеграции Telegram-бота, реализованного на платформе «1С:Предприятие», в информационную систему обработки результатов спортивных соревнований. Рассмотрен основной функционал взаимодействия пользователя с ботом. Приведена диаграмма состояний системы в процессе взаимодействия пользователя с ботом, иллюстрирующая возможные состояния перехода при выборе пользователем определенных команд или кнопок. Представлена диаграмма последовательности процесса регистрации участников мероприятий с помощью Telegram-бота, иллюстрирующая передачу сообщений с использованием post- и get-запросов.
Ключевые слова: обработка результатов спортивных соревнований, Telegram-бот, мессенджер, платформа «1С:Предприятие», обработка состояний, информационные системы в сфере спорта
В статье рассмотрены математические модели по сбору и обработке голосового контента, на основании которых разработана принципиально-логическая схема системы прогнозирования синтетических голосовых дипфейков. Проведены эксперименты выбранных математических формул и наборов библиотек языка программирования python, позволяющих проводить в режиме реального времени анализ звукового контента в организации. Рассмотрены программные возможности нейронных сетей по выявлению голосовых фальшивок и сгенерированной синтетической (искусственной) речи и определены основные критерии исследования голосовых сообщений. По результатам проведенных экспериментов сформирован математический аппарат, необходимый для положительных решений задач по выявлению голосовых дипфейков. Сформирован перечень технических стандартов, рекомендованных для сбора голосовой информации и повышению качества информационной безопасности в организации.
Ключевые слова: нейронные сети, выявление голосовых дипфейков, информационная безопасность, синтетическая голосовая речь, голосовые дипфейки, технические стандарты сбора голосовой информации, алгоритмы выявления аудио дипфейков, клонирование голоса
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
Одним из ключевых направлений развития интеллектуальных транспортных сетей (ИТС) является внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением. В контексте этих систем особое внимание уделяется эффективному управлению светофорами, представляющими важный элемент автоматизированных систем управления дорожным движением. Статья посвящена разработке автоматизированной системы, направленной на составление оптимальной программы сигналов светофора на определенном участке дорожной сети. В качестве средства моделирования был выбран пакет моделирования трафика Simulation of Urban Mobility (SUMO), в качестве алгоритма оптимизации BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno), в качестве метода машинного обучения использовался градиентный бустинг. Результаты практических исследований показывают, что разработанная система способна быстро и эффективно оптимизировать параметры фаз и длительности светофорных циклов, что значительно улучшает управление трафиком на соответствующем участке дорожной сети.
Ключевые слова: интеллектуальная транспортная сеть, управление трафиком, машинное обучение, пробка, светофор, фаза светофорного цикла, дорожный поток, моделирование дорожной сети, python, моделирование городской мобильности
Предложено использовать туманные расчеты для обеспечения снижения нагрузки на устройства передачи данных и вычислительной системы в ГИС. Для повышения точности оценки оперативности туманных вычислений используется не Марковская модель многоканальной системы с очередями, «прогреванием» и «охлаждением». Предложен метод расчета вероятностно-временных характеристик не Марковской системы с очередями и с распределениями Кокса длительности «прогревания» и «охлаждения». Создана программа вычисления характеристик оперативности туманных расчетов. Решение может быть использовано в качестве программного средства прогнозной оценки характеристик оперативности доступа к геоинформационным системам с учетом особенностей технологии туманных вычислений и затрат на обеспечение информационной безопасности.
Ключевые слова: туманные вычисления, модель многоканальной системы обслуживания с очередями, «прогревание», «остужение», геоинформационные системы, распределение Кокса
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В работе рассматривается способ построения нелинейной функции эффективности надежности программного обеспечения. Предложенный алгоритм основан на использовании информации о значениях критериев надежности, а также некоторых экспертных суждениях. Данный подход существенно отличается от предложенных раннее моделей оценки надежности программного обеспечения, которые основаны на вероятностном подходе. В предложенном методе помимо объективной информации учитываются субъективные экспертные оценки, что позволяет более гибко оценить надежность программных продуктов.
Ключевые слова: надежность программного обеспечения, вероятностные модели, статистические модели, частные критерии эффективности, линейное программирование, векторная оптимизация, теория принятия решений
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В статье рассматривается одна из проблем, тормозящая использование керамических пьезоматериалов на основе фаз системы BiFeO3 - BaTiO3, которая обусловлена высокими значениями тангенса угла диэлектрических потерь этих материалов. Предполагается, что это связано с различной электропроводностью отдельных зёрен пьезокерамики данного типа (эффекты Максвелла-Вагнера), вызванного присутствием в их составе ионов железа, имеющих различные степени окисления. C целью выравнивания степеней окисления ионов железа, находящихся в зёрнах рассматриваемой керамики, использован отжиг её образцов в атмосфере, образующейся в результате термического разложения карбоната аммония. Установлено, что этот приём позволяет: а) снизить значения tgδ КПМ в 6 – 7 раз; б) увеличить напряжённость поляризующего поля, минимум, на 40 %, а значения продольного пьезомодуля до 140 пКл/Н.
Ключевые слова: пьезоматериал, электропроводность, дефектность, ионы железа, эффект Максвелла-Вагнера, восстановительная атмосфера
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.4.4 - Электротехнология и электрофизика
В статье рассмотрено влияние освещенности и расстояния на качество распознавания для различных моделей нейронных сетей встраиваемых систем. Описаны платформы на которых проводилось тестирование, а также используемые модели. Приведены результаты исследования влияния освещенности на качество распознавания.
Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное зрение, встраиваемые системы, распознавание образов, YOLO, Inception, Peoplenet, ESP32, Sipeed, Jetson, Nvidia, Maix
Беспроводные сети 5G вызывают большой интерес для изучения. Network Slicing — одна из ключевых технологий, которая позволяет эффективно использовать ресурсы в сетях пятого поколения. В этой работе рассматривается метод распределения ресурсов в беспроводных сетях 5G с использованием технологии Network Slicing. В работе была рассмотрена модель доступа к радиоресурсам сети, которая включает ряд решений для повышения эффективности обслуживания за счёт настройки логической части сети. В этой модели применяются технология нарезки сети и эластичный трафик. В практической части работы было построены матрицы интенсивностей перехода для двух различных конфигураций.
Ключевые слова: 5G, двухсервисная СМО, минимальная гарантированная скорость, нарезка сети, распределение ресурса, система массового обслуживания, эластичный трафик
Статья рассматривает методы оценки структурной устойчивости растровых изображений. Исследование предлагает комплексный подход, включающий анализ текстуры, цветовых характеристик и формы объектов. Автор представляет результаты экспериментов, демонстрирующие эффективность предложенного метода на различных типах изображений. Полученные выводы позволяют оптимизировать процессы обработки и хранения графической информации, что важно для многих областей, включая медицину, геологию и компьютерное зрение.
Ключевые слова: растровое изображение, фильтрация, морфология, относительная среднеквадратическая ошибка rrmse, OpenCV, Python
С развитием научно-технического прогресса использование современных методов прогнозирования данных становится всё более необходимой и важной задачей при анализе экономической деятельности любого предприятия, поскольку бизнес-операции могут генерировать очень большой объем данных. Данная статья посвящена исследованию методов прогнозирования финансово-торговых показателей при помощи нейросетей для предприятий Краснодарского края. В качестве рассматриваемых показателей выступают выручка предприятия за отчетный период, количество опубликованных (доступных к продаже) товаров, а также количество заказанных товаров в течение дня, недели и месяца. В данном исследовании подробно рассмотрен многослойный персептрон, который можно применять в задачах прогнозирования выручки с применением нейронных сетей, а также на основе данных онлайн-магазина автохимии «Profline-23» построены нейросетевые предиктивные модели «MLP 21-8-1», «MLP 21-6-1», и «MLP 20-10-1».
Ключевые слова: автоматизированные нейронные сети, маркетплейсы, прогнозирование, нейросетевые модели, математические модели, методы прогнозирования
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
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
Оснащение автодорог связью осложняют практически полное отсутствие придорожной инфраструктуры, включая линии электропередач, а также сложный рельеф местности. При возникновении аварийных ситуаций на такого рода загородных трассах жители вынуждены обращаться за помощью в ближайших населенные пункты, обеспеченныe связью. Поэтому обеспечение загородных трасс связью является ключевой социальной задачей. На примере существующей базовой станции в данной статье выполнены расчеты затуханий и дальности распространения радиосигнала для технологии LTE и технологии GSM, дается сравнительный анализ, используются методы математического моделирования и системного анализа.
Ключевые слова: LTE, GSM, модель Окумура-Хата, модель Ли, модель Лонгли-Райса
Развитие цифровых технологий стимулирует повсеместное автоматизирование процессов на предприятиях. В настоящей статье рассматривается задача определения значений маслоуказателя трансформатора по полученному изображению, при помощи компьютерного зрения. В ходе исследования изучено устройство стрелочных маслоуказателей МС-1 и МС-2 и рассмотрены особенности, которые необходимо учитывать, при распознавании прибора на изображении и определении его значения. На основе обработанного материала разработан метод распознавания элементов прибора на изображении при помощи библиотеки OpenCV и языка программирования Python. Разработанный метод определяет показания прибора с разным углом поворота и в разных погодных условиях, что подтверждает эффективность предлагаемой методики.
Ключевые слова: техническое зрение, маслоуказатель, распознавание контуров, библиотека OpenCV
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В настоящем исследовании рассмотрены совмещения нескольких неразрушающих методов обнаружения частичных разрядов (ЧР) для повышения точности их детектирования. Проведен анализ методов детектирования ЧР в высоковольтной изоляции, рассмотрение их особенностей, анализ возможности их совмещения для достижения наиболее точных измерений. Анализ практической результативности совмещения методов исходя из разработанных вариаций установок, работающих на принципах двух и более методов детектирования. Рассмотрены варианты установок для обнаружения ЧР, которые совмещают в себе два и более методов обнаружения. Дано заключение о возможности совмещения различных методов детектирования ЧР с учетом особенностей такого рода совмещения. Наиболее простым и действенным на данный момент является использование измерительных ячеек, которые совмещают в себе электромагнитный и акустический методы обнаружения.
Ключевые слова: частичные разряды, методика неразрушающего контроля изоляции, высоковольтный изолятор, методы диагностики изоляторов
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
Айтрекинг (окулография) – технология, которая позволяет фиксировать направление движения взгляда человека на визуальном стимуле. Благодаря ее применению, исследователи могут получить ценные данные о том, какие элементы окружающей среды наиболее привлекательны в различных контекстах, в таких областях, как, например, маркетинг, психология и др. Целью данной работы является выявление шаблона распределения внимания человека на различного размера объектах визуальных стимулов с помощью технологии айтрекинг. Веб-камера использовалась для записи движения взгляда испытуемых во время изучения ими экспериментальных изображений. Результаты экспериментов показали, что более крупные объекты на визуальных стимулах получают больший приоритет внимания, чем объекты меньшего размера. Это наблюдение справедливо, как для работ, созданных человеком, так и для изображений, созданных искусственным интеллектом (в рамках данного исследования используется Kandinsky 3.1). Полученные результаты исследования позволят улучшить понимание того, как люди воспринимают визуальную информацию, что может способствовать созданию более эффективных подходов разработки интерфейсов.
Ключевые слова: технология отслеживания взгляда, приоритет внимания, область интереса, количество регистраций взгляда, искусственный интеллект, Винсент Ван Гог
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 5.3.2 - Психофизиология
В работе дан краткий обзор публикаций по применению методов математического моделирования при исследовании закономерностей функционирования гидроэлектростанций (ГЭС). В частности, рассмотрены: математические модели общего минимального потребления воды для каскадной гидроэнергетической системы в Китае; математическая модель гидроэнергетических установок; математическая модель двух малых ГЭС, работающих в тандеме; точное моделирование гидравлических переходных характеристик в сложной системе отводящего водовода. Сформулирована задача заполнения пропусков в данных, касающихся функционирования гидроагрегатов ГЭС. Предложено подход к ее решению базировать на использовании способа, описанного в прошлых публикациях одного из авторов и основанного на применении аппарата регрессионного анализа. Решена конкретная задача заполнения пропусков в данных для гидроагрегата одной из ГЭС Сибири. В качестве факторов использованы: активная и реактивная мощность электрогенератора, напряжение, ток и температура железа статора, ток ротора, температура горячего воздуха воздухоохладителя.
Ключевые слова: гидроэлектростанция, электрогенератор, пропуски в данных, предиктивная аналитика, регрессионная модель, критерии адекватности
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.4.3 - Электроэнергетика
В работе выполнена постановка задач минимизации и максимизации линейного функционала с ограничениями-неравенствами на вектор допустимых программных движений и ограничениями-равенствами, заданным линейным многообразием. Синтезировано аналитическое решение, определяющее проекционный оператор решения указанных задач математического программирования с ограничениями-равенствами и неравенствами. Получено аналитическое решение, определяющее граничные значения множителя Лагранжа для синтезированного проекционного оператора. Проиллюстрирована корректность полученного решения.
Ключевые слова: математическое программирование, линейный функционал, проекционные операторы, допустимые программные движения, стабилизация программных движений, SimInTech
1.1.1 - Вещественный, комплексный и функциональный анализ , 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 статье представлено описание автоматизации процесса распознавания аудиозаписи с целью выявления заказанной песни на радиостанции. Использована модель распознавания русской речи Golos от SberDevices. Разработан алгоритм коррекции текста, полученного в результате анализа аудиозаписи с помощью модели Golos, на основе метода расстояния Левенштейна. Для распознанных заявок радиослушателей организовано взаимодействие с БД DIGISPOT II (формирование и выполнение запросов для поиска исполнителей и их песен).
Ключевые слова: распознавание речи, Golos, Digispot II