Современные инновации, системы и технологии
Статьи журнала - Современные инновации, системы и технологии
Все статьи: 235
Понимание эволюции и применения светоизлучающих диодов (LED)
Статья
Эволюция и многогранное применение светоизлучающих диодов (светодиодов) являются свидетельством инноваций и технологического прогресса в современном обществе. Это всестороннее исследование посвящено исторической эволюции, фундаментальным свойствам и универсальному применению светодиодов, исследуя их значение в технологии освещения и за ее пределами. Прослеживая историческую траекторию от зарождения электролюминесценции до изобретения первого видимого светодиода и последующих прорывов в расширении цветовой гаммы и эффективности, это исследование выделяет ключевые вехи, определяющие эволюцию светодиодной технологии. Анализ фундаментальных свойств светодиодов, включая эффективность, цветовую гамму и долговечность, подчеркивает их превосходство над традиционными источниками освещения. Оценка показывает исключительную энергоэффективность, разнообразную цветовую гамму и длительный срок службы светодиодов, позиционируя их как устойчивые альтернативы со значительным потенциалом энергосбережения. Изучение расширяющегося применения светодиодов в различных отраслях промышленности, от освещения и дисплеев до здравоохранения, автомобилестроения и других, демонстрирует их универсальность и адаптивность. Более того, это исследование проливает свет на потенциал будущих инноваций, представляя возможности для усовершенствованного управления освещением, приложений, ориентированных на человека, и новых технологий, которые обещают преобразующие достижения. Представленное исследование светодиодов отражает их историческую эволюцию, присущие им свойства и повсеместное влияние во всех отраслях промышленности, сигнализируя о будущем, освещенном устойчивыми, эффективными и инновационными технологиями. Всестороннее исследование не только способствует более глубокому пониманию светодиодной технологии, но и подчеркивает ее преобразующий потенциал в формировании более светлого и энергоэффективного будущего.
Бесплатно
Постановка задачи оптимизации, основанной на минимизации ошибок диагностики
Статья
В данной статье раскрывается задача минимизации ошибок классификации и оптимального выбора признаков. Оптимизация признакового пространства и снижение ошибок классификации направлены на повышение эффективности системы. В исследовании проводится анализ взаимосвязи между коэффициентом ошибки классификации (θ) и количеством неправильно классифицированных объектов (ξ), а также предлагаются методы для уменьшения межклассовых ошибок. При выборе признаков учитывается значимость классов, что позволяет оптимизировать процесс классификации. В результате экспериментального анализа проведено сравнение предложенной модели с алгоритмами машинного обучения, что показало значительное повышение точности классификации. Применение данной модели в медицине, в частности для диагностики рака молочной железы, демонстрирует её более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами. Настоящая работа представляет собой важный шаг в направлении снижения ошибок классификации и разработки эффективных решений для медицинской диагностики.
Бесплатно
Статья
Рассматриваются вопросы применения имитационного моделирования и оптимизационно-имитационного подхода к решению задач синтеза структур автоматизированных систем управления космическими аппаратами, а именно, выбора пунктов управления космическими аппаратами, которые представляют собой рассредоточенные в пространстве многофункциональные совокупности стационарных и подвижных элементов с развитыми техническими средствами приема, передачи и обработки информации. Анализируются различные подходы к совместному использованию оптимизационных и имитационных моделей при синтезе структуры сложных систем. Основное внимание уделяется возможности совместного использования в процессе синтеза оптимизационных и имитационных моделей, их рациональное взаимодействие в оптимизационно-имитационных процедурах, описывающих как состав и взаимосвязи структурных элементов системы, так и динамические и стохастические аспекты их функционирования. Предложен оптимизационно-имитационный подход, основанный на совместном использовании оптимизационных и имитационных моделей в процессе поиска оптимальных вариантов структуры. Рациональное отображение множества взаимосвязанных функций, выполняемых системой управления, на множество взаимосвязанных узлов с соответствующими техническими средствами с учетом затрат на создание или реконструкцию системы, затрат на эксплуатацию и функционирование, требований оперативности управления, надежности технических средств, живучести и глобальности системы управления и других характеристик. Рассмотрение проблемы оптимизации распределения задач, входящих в контур управления по уровням и управляющим узлам системы и определении набора технических средств, минимизирующих затраты на оснащение узлов техническими средствами и их эксплуатацию при выполнении ограничений по оперативности, аппаратурной надежности выполнения задач управления, массе и энергопотреблению бортовой аппаратуры, загрузке узлов и др.
Бесплатно
Применение алгоритма муравьиной колонии для решения задачи календарного планирования
Статья
Алгоритм муравьиной колонии впервые был представлен М. Дориго, В. Маньеццо и А. Колорни в 1991 году. Данный алгоритм основывается на поведении реальной колонии муравьев при поиске пищи. Основной областью применения алгоритма является задача комбинаторной оптимизации. В данной работе описываются реализация алгоритма, настройка параметров, а также рассматривается его эффективность при решении задачи календарного планирования.
Бесплатно
Применение кибербезопасности в инновациях «умного города»: аспект искусственного интеллекта
Статья
Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML) способствуют развитию «умных городов», улучшая инфраструктуру и управление, но одновременно создают новые риски кибербезопасности. В статье рассматривается использование цифровых двойников на основе IoT, AI и ML для анализа и снижения уязвимостей в городских системах и цепочках поставок. Предлагается применять виртуальные копии для моделирования угроз, выявления слабых мест и оценки последствий кибератак. Делается вывод о необходимости приоритизации кибербезопасности при проектировании и управлении умными городами.
Бесплатно
Применение кибербезопасности в инновациях для «умных городов»: аспект искусственного интеллекта
Статья
Инфраструктура «умного города» и искусственный интеллект обеспечивают беспрецедентную оптимизацию городской среды, одновременно создавая значительные проблемы кибербезопасности. В данном исследовании рассматриваются технологически продвинутые методы кибербезопасности на основе ИИ для экосистем «умных городов». Представлены передовые модели машинного обучения для обнаружения угроз, проведены всесторонние экспериментальные оценки с использованием как реальных, так и синтетических наборов данных и предложена инновационная иерархическая структура безопасности ИИ. Смоделирован «умный город», включающий более 50 000 узлов IoT, и показано, что ансамблевая система ИИ снижает количество ложных срабатываний на 67%, одновременно выявляя новые киберугрозы с точностью 99,2%. Тестирование с использованием состязательных атак выявило недостатки моделей безопасности ИИ, поскольку состязательные атаки снижают точность обнаружения на 42%. Рекомендуется использовать обучение с использованием состязательных атак и федеративное обучение в качестве защитных мер. Важным результатом работы является предложенная классификация угроз кибербезопасности ИИ в «умных городах», надежная и масштабируемая архитектура безопасности ИИ со спецификой реализации, а также всесторонняя эмпирическая оценка представленной структуры безопасности в различных сценариях атак и реализация с открытым исходным кодом. Данное исследование показывает, что устойчивые цифровые изменения в городских районах требуют многогранного адаптивного подхода, включающего понятный ИИ и методы, обеспечивающие конфиденциальность, несмотря на значительные улучшения, которые ИИ вносит в безопасность умных городов.
Бесплатно
Применение метода линейной регрессии для прогнозирования расхода топлива автомобиля
Статья
В данной статье рассматривается использование метода машинного обучения для прогнозирования расхода топлива автомобиля. Для этой задачи применяется линейная регрессия. Описаны этапы подготовки данных, включая обработку данных и устранение пропусков, а также процессы обучения и тестирования модели. Проведен анализ данных и построена визуализация тепловой карты корреляций. Построена модель линейной регрессии на основе признаков, влияющих на расход топлива автомобиля. Проведена оценка эффективности модели с использованием метрик RMSE и R². Основное внимание уделено практическому применению модели для предсказания расхода топлива на основе реальных данных.
Бесплатно
Применение метода наименьших квадратов для нахождения прогнозируемых значений
Статья
Метод наименьших квадратов применяется для анализа экспериментально полученных данных. Целью данного метода является нахождение функции, которая наиболее приближенна к результатам, полученных на практике. Этот метод имеет смысл использовать при построении краткосрочного прогноза. Таким образом, необходимо пересчитывать полученные теоретически значения при поступлении новых данных. К преимуществам рассмотренного метода можно отнести относительную простоту реализации, его эффективность и универсальность. Другими словами, этот метод может быть применен в различных задачах, в которых необходимо получить предварительный прогноз, по которому можно оценить рассматриваемую систему. В ходе работы были выведены формулы по нахождению параметров, которые используются для расчета теоретических значений. Их вывод состоит в минимизации функции линейной регрессии, которая произведена путем приравнивания ее частных производных к нулю. Однако, стоит отметить, что метод наименьших квадратов позволяет найти функции только для линейно зависимых величин. Метод наименьших квадратов не используется для поиска нелинейных кривых. Более того, перед использованием метода наименьших квадратов необходимо проверить исходные значение на предмет выбросов. Под выбросами понимается значительно отличающиеся значения от общего значения.
Бесплатно
Статья
Задача календарного планирования распределенных предприятий заключается в назначении заданий территориально удаленным предприятиям и определении удобного рабочего графика для каждого из предприятий. Целью решения данной задачи является минимизация общего времени изготовления на всех предприятиях. Данная статья является первым шагом к решению задачи календарного планирования с использованием различных версий алгоритма муравьиной колонии: классический муравьиный алгоритм, алгоритм системы муравьиных колоний и модифицированный алгоритм муравьиной колонии.
Бесплатно
Статья
В данной работе будут освещены несколько ключевых тем, касающихся предотвращению пригара на отливках: проблема пригара в литейном производстве, сравнительный анализ существующих решений, а также перспектива развития и экономическая эффективность применяемых решений. Проблема пригара в литейном процессе является одной из наиболее актуальных в области металлургии и литейного производства, так как она напрямую влияет на качество отливок, их механические свойства и, в конечном итоге, на экономическую эффективность всего производственного цикла. Пригар, образующийся на поверхности литейных форм, приводит к образованию дефектов, таких как пористость, трещины и другие недостатки, что в свою очередь требует дополнительных затрат на переработку и исправление дефектов, а также может негативно сказаться на сроках выполнения заказов. Необходимость обеспечения равного распределения покрытия и поддержания его свойств в процессе эксплуатации требуют дальнейших исследований и адаптаций существующих рецептур. Эти усилия направлены как на защиту форм и стержней от размывов и повреждений, так и на улучшение качества получаемых отливок, что в свою очередь положительно скажется на экономических показателях всего производственного процесса.
Бесплатно
Применение сложных сигналов для определения свойств анизотропных сред над углеводородами
Статья
В статье проведено исследование распространения амплитудно-частотно-модулированных сигналов над анизотропными средами, расположенными над залежами нефти и газа. Исследование проведено на основе квазигидродинамического подхода. Проанализировано поведение компонентов тензоров диэлектрической проницаемости и поверхностного импеданса среды над углеводородами. Проведено моделирование характеристик среды над скоплениями углеводородов для амплитудно-частотно-модулированных сигналов от диэлектрической проницаемости, индекса модуляции, коэффициента амплитудной модуляции и проводимости диэлектрического наполнителя вмещающих пород. Для анализа использованы экспериментально полученные параметры среды над залежами углеводородов. Установлены закономерности изменения фазы комбинационной составляющей для электромагнитных волн с правой поляризацией от частоты несущего колебания. Определен диапазон проводимостей среды над углеводородами, который оказывает влияние на мнимую компоненту диэлектрической проницаемости для электромагнитных волн с правой поляризацией. Установлены значения индекса частотной модуляции, при которых фазовая составляющая для электромагнитных волн с правой поляризацией имеет точку перехода через нуль. Даны рекомендации по совершенствованию электромагнитных методов и аппаратуры для их реализации с целью повышения точности определения границ залежей углеводородов на основе сложных сигналов. Показаны способы повышения информативности электромагнитных методов электроразведки. Результаты исследований могут быть применены в системах поисковой геофизики.
Бесплатно
Принципы разработки пользовательских интерфейсов
Статья
В мире коммерциализации интернета уже несколько десятилетий подряд все большую популярность набирает создание уникальных программных обеспечений. И в этом процессе немаловажную роль играют создания пользовательских интерфейсов, которые требуют соблюдения определенных правил, которые должны обеспечивать их успех у той аудитории, для которой он создаётся. Одним из главных факторов является пригодность интерфейса – его интуитивность, простота и уникальность при работе с конкретным приложением и удовлетворённость конечного пользователя программного продукта после достижения целей его использования. Существуют некоторые принципы, которые можно рассматривать как универсальные, не зависящие от используемых устройств или операционных систем. Авторы данной статьи ставили перед собой единую цель – проанализировать принципы, сформулированные ведущими специалистами в области разработки систем, сохранённые в международных единых стандартах, и на этой основе предложить список правил, сгруппированных по различным признакам.
Бесплатно
Принципы функционирования GPS-приемника и методы обработки получаемых данных
Статья
Данная статья посвящена исследованию принципов функционирования GPS-приемников и методологии анализа получаемых ими данных. В работе рассматривается обоснование необходимости глобальной системы определения местоположения и приводится краткий исторический обзор развития GPS. Исследование фокусируется на фундаментальных принципах работы системы глобального позиционирования, включая определение геометрической позиции спутников, методы вычисления координат и времени, а также учет и коррекцию погрешностей измерений расстояния и времени между спутником и приемником. В статье детально анализируется процесс расчета координат точки с использованием метода триангуляции на основе "сфер", формируемых спутниками. Особое внимание уделяется многоэтапному процессу обработки спутниковых сигналов, включающему измерение времени, коррекцию орбитальных ошибок и определение местоположения. Исследуются характеристики информации, передаваемой спутниками, и ее динамика. Авторы рассматривают ключевые проблемы, возникающие при вычислении координат приемника на земной поверхности, и описывают основные алгоритмы, применяемые в GPS-приемниках для повышения точности позиционирования. В работе также анализируются принципы обработки GPS-данных и специфика работы с GPX-файлами, включая обзор основных стандартов их создания.
Бесплатно
Проблема отсутствия единого справочного приложения для системы маркировки лекарственных средств
Статья
Несколько лет назад в России начался эксперимент по маркировке лекарственных средств. Стремительное развитие данного эксперимента заставило участников оборота лекарственных средств столкнуться с рядом трудностей. Это вызвано незнанием порядка взаимодействия с системой маркировки, а также случающимися время от времени сбоями или ошибками. В результате описанных событий несколько компаний столкнулись с огромным потоком обращений к специалистам службы поддержки, что создало проблему для пользователей с нетипичными вопросами. В статье приведено описание данной проблемы, а также рассмотрена проблема отсутствия единого справочного приложения, собирающего в себе большинство наиболее частых вопросов, поступающих специалистам поддержки. Проведён обзор аналогов, способных претендовать на роль данной справочной системы, сделан вывод о необходимости разработки новой справочной системы. Для неё предложена платформа, основные блоки и принцип взаимодействия. Кроме того, в статье продемонстрирован алгоритм взаимодействия с данным справочным приложением, представлены диаграммы последовательности «as is» и «to be», из которых видно чёткое разделение спрашивающих на две группы, что позволит существенно снизить нагрузку на специалистов. Построена диаграмма Ганта, демонстрирующая, что сроки проектирования и разработки данной справочной системы в целом незначительны. Кроме того, разработан прототип данного приложения, способный отразить все описанные блоки и функции системы. Сделан вывод о необходимости и полезности подобной системы как в рассматриваемой сфере, так и в других сферах, где требуется массовая поддержка пользователей.
Бесплатно
Статья
В данной статье рассматривается проблема оптического распознавания символов (OCR) и методы его улучшения с использованием технологий глубокого обучения и постобработки. Особое внимание уделено применению различных алгоритмов, таких как сверточные нейронные сети (CNN), для повышения точности распознавания текста. Также рассматриваются современные подходы к интеграции OCR-систем с другими интеллектуальными системами, а также методы коррекции ошибок в процессе распознавания. В статье представлена подробная методология и результаты экспериментов, подтверждающие эффективность предложенных решений. Целью работы является создание системы для автоматического преобразования изображений в текстовый формат с минимальными ошибками, что может быть полезно в различных областях, включая медицинские исследования, архивирование документов и обработку изображений.
Бесплатно
Проектирование подвески гоночного болида
Статья
Рассмотрены преимущества и недостатки различных типов подвесок. Определено, что для гоночного болида, разрабатываемого в рамках проекта Formula Student, для обеспечения точного контроля положения колёс относительно дорожного полотна оптимальным типом подвески будет система на двойных поперечных рычагах. Представлены требования регламента проекта по конструктивным ограничениям гоночного болида, соблюдение которых является обязательным для прохождения технического регламента. Представлены критерии выбора параметров колесной базы автомобиля, соблюдение которых позволило облегчить компоновку автомобиля при сохранении динамики и маневренности. Рассмотрены преимущества и недостатки разных вариантов ширины колеи гоночного болида. Рассмотрены критерии выбора размера колесных дисков. В качестве оптимального варианта выбраны шины Hoosier 20×7,5-13 в сочетании с магниевыми трёхсоставными дисками Keizer. Определены необходимые углы поворота управляемых колес для минимизации потерь сцепления и улучшения траектории прохождения поворотов. Представлены критерии выбора коэффициента Аккермана, который определяет степень дифференциации углов поворота колес. Произведён анализ деформации шин при разном давлении при варьировании вертикальных и горизонтальных нагрузок. Представлены параметры боковой деформации шин. Представлен алгоритм определения статического развала.
Бесплатно
Статья
В данной статье представлены производственные испытания дисковых пил после ионно-плазменного азотирования. Практическая реализация выполнена для дисковых пил, изготовленных из стали У8Г. Разработана новая методика двухстороннего упрочнения поверхностей ионно-плазменным азотированием с последующей лазерной закалкой зубьев пильных дисков волокноотделительных машин. Теоретически определен рациональный способ ионно-плазменного азотирования и лазерной закалки зубьев дисковой пилы джина с переменными параметрами режима упрочнения. Представлены полученные результаты по производственному испытанию.
Бесплатно
Протокол безопасности локализации беспроводных сенсорных сетей: анализ и производительность
Статья
Беспроводные сенсорные сети (WSN) требуют обеспечения безопасности для защиты данных в условиях ограниченных ресурсов и неблагоприятных сред. В статье представлен новый механизм безопасности, основанный на использовании MAC (Message Authentication Code) для аутентификации, который защищает передачу данных на базовую станцию от атак вредоносных узлов.
Бесплатно
Статья
В данной работе освещены несколько ключевых тем, касающихся седиментационной устойчивости противопригарных покрытий. Важным аспектом является прочность к истиранию, которая может служить дополнительным фактором, влияющим на долговечность покрытий. Оптимизация реологических свойств противопригарных покрытий является еще одной важной темой. Правильный выбор наполнителей и их размеров, а также соотношение компонентов в составе покрытия могут значительно улучшить его характеристики. В частности, использование наполнителей с размерами частиц менее 100 мкм, особенно в диапазоне 20-50 мкм, может привести к улучшению седиментационной устойчивости и снижению расхода связующего. Это, в свою очередь, позволяет достичь оптимальных реологических свойств, что является важным для обеспечения качественного нанесения покрытия.
Бесплатно
Прямое восстановление измельченной железо-марганцевой руды в среде водорода
Статья
В статье представлены результаты проведенного дробления и измельчения образцов, а также восстановления размолотой руды в водородной среде. Рентгеноспектральный анализ показал, что руда содержит 4 основных элемента и соответствует требованиям ГОСТ по содержанию вредных примесей. После восстановления руды содержание кислорода уменьшилось на 3%, а содержание железа повысилось при увеличении класса крупности частиц. Окисленность рудного материала увеличивается с уменьшением размера частиц.
Бесплатно
