Статьи журнала - Проблемы информатики
Все статьи: 557
Построение траектории полета БПЛА для мониторинга сельскохозяйственных земель
Статья научная
При использовании сельскохозяйственных земель одной из задач является мониторинг их состояния, в частности увлажнения почвы и качества посевов. Для мониторинга используются датчики различного типа, данные с которых необходимо периодически передавать в центр обработки. Проводную сеть датчиков создавать экономически нецелесообразно, используются беспроводные технологии. Время жизни сети датчиков определяется скоростью разряда батарей. Наименее энергозатратной является передача данных по запросу. В условиях обширных сельхозугодий такой сбор возможно организовать с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В свою очередь, затраты на облет датчиков с целью сбора данных определяются длиной выбранного маршрута. Рассматривается задача построения оптимальной траектории облета для сбора данных. Возможна нехватка горючего (заряда батареи в случае электромотора) БПЛА, и требуется проложить несколько маршрутов ограниченной длины, суммарная длина которых минимальна. В данной работе решается задача оптимизации траектории отдельного БПЛА. Ставится задача, аналогичная задаче коммивояжера. Существенной особенностью является возможность одновременного сбора данных от нескольких источников в пределах радиуса радиовидимости, что избавляет от необходимости подлета к каждому из датчиков. В работе экспериментально сравниваются два подхода к решению задачи: решение задачи коммивояжера по предварительно найденным точкам и с удалением из списка непосещенных тех точек, которые находятся в пределах видимости от очередной посещенной. Показано, что в последнем случае алгоритм, лучше решающий классическую задачу коммивояжера, может уступать более быстрому и менее точному алгоритму решения классической задачи.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается методика получения системы линейных дифференциальных уравнений для решения нестационарной задачи распространения тепла в стержне с использованием вариационного подхода с привлечением квадратичной аппроксимации температуры элементов стержня. При этом сначала исследуются случаи, когда стержень разбивается на два и три элемента, когда с левого торца стержня подается поток тепла, правый торец стержня не теплоизолирован, а элементы боковой поверхности стержня теплоизолированы в различной комбинации. Далее, анализируя системы линейных дифференциальных уравнений, полученные для различных вариантов теплоизоляции боковой поверхности элементов стержня, определены правила составления систем линейных дифференциальных уравнений для решения нестационарной задачи распространения тепла в стержне, состоящей из любого количества элементов стержня с использованием квадратичной аппроксимации, когда элементы стержня теплоизолированы произвольным образом. При этом сформулированы правила получения стационарной и нестационарной части, а также правой части системы линейных дифференциальных уравнений. Разработано программное обеспечение с использованием инструментального программирования Delphi для получения системы линейных дифференциальных уравнений для решения нестационарной задачи распространения тепла в стержне. Рассмотрены конкретные примеры решения нестационарной задачи распространения тепла в стержне, когда левая половина стержня теплоизолирована, а правая нет, и наоборот.
Бесплатно
Пре- и постпроцессинг геологических и гидродинамических моделей месторождений нефти и газа
Статья научная
Показана актуальность автоматизации операций пре- и постпроцессинга геологического и гидродинамического моделирования месторождений нефти и газа, представлено программное обеспечение GMLayering (определение исходного разбиения геологической модели на слои с учетом геофизических свойств по скважинам на этапе препроцессинга геологической модели), AdaptIt (автоматизация процессов адаптации гидродинамических моделей) и RePort (генерация текстовой, табличной и графической отчетности по показателям геологических и гидродинамических моделей месторождений нефти и газа).
Бесплатно
Предвестники природных катастроф
Статья научная
Во второй половине прошлого столетия геофизики и сейсмологи вплотную приступили к изучению открытых экспериментально ссйсмогравитационных процессов и сопутствующих наведенных аномальных (гравитомагнитных) возмущений в вариациях магнитного ноля Земли. Было установлено, что эти нолевые структуры содержат полезную информацию о моете и времени „созревающего11 катастрофического землетрясения. В статье рассмотрены результаты первых полномасштабных инструментальных наблюдений отдельного класса геологе-геофизических процессов, отражающих условия развития характерных возмущений в структуре геофизических нолей Земли. Начало работ но обозначенной проблеме неразрывно связано с постановкой и проведением в конце прошлого столетия иод руководством академика Анатолия Семеновича Алексеева специализированных экспериментов на Быстровсхом полигоне СО РАН. В этот период Анатолий Семенович активно продвигал теорию „интегрального предвестника11 землетрясений и продолжал работать над решением отдельного класса фундаментальных задач, связанных с развитием назревших проблем активной сейсмологии, включая и вопросы глобальной томографии Земли при помощи управляемых ссйсми чееких вибраторов [1 б]...
Бесплатно
Представление графов и графовых моделей: базовые средства языка GraphML
Статья научная
Статья посвящена международному проекту GraphML, инициированному сообществом по рисованию графов в 2000 г. с целью создания стандартизованного языка описания графов на основе языка XML, и содержит описание базовых средств языка GraphML, достаточных для представления графовых моделей в большинстве приложений. В ней рассматривается, как графы и графовые данные представляются в формате GraphML с использованием базовой графовой модели, которая охватывает графы, содержащие ориентированные и неориентированные ребра, петли, кратные ребра и различные пометки (атрибуты) вершин, ребер и частей графа.
Бесплатно
Прецизионные делители напряжения (состояние и задачи)
Статья научная
Изложены подходы к построению прецизионных делителей как постоянных, так и переменных напряжений.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод оценки характеристик однолинейных систем массового обслуживания, в которых время обработки заявок может считаться постоянной величиной. Метод основан на дискретизации функции распределения длительности интервалов между поступлениями заявок. Предложен критерий выбора интервала дискретизации, учитывающий допустимую ошибку оценки исследуемых характери- стик системы массового обслуживания.
Бесплатно
Применение S-гиперсетей для автоматизированного проектирования инженерной инфраструктуры предприятия
Статья научная
Исследована возможность применения теории S-гиперсетей для решения ряда прикладных задач проектирования и визуализации инженерных сетей. Предложена архитектура программного обеспечения для автоматизированного проектирования инженерных сооружений, рассмотрен алгоритм генерации первичной сети. Изучена модель, позволяющая эффективно хранить и оперировать с данными, имеющими иерархическую сетевую структуру.
Бесплатно
Статья научная
Задача о качении без скольжения однородного шара по неподвижной поверхности под действием силы тяжести является одной из классических задач механики неголономных систем. Обычно при рассмотрении этой задачи, следуя подходу, предложенному в трактате Э.Дж.Рауса, принято задавать в явном виде поверхность, по которой движется центр шара, а не опорную поверхность, по которой катится шар. Поверхность, по которой движется центр шара, является эквидистантной к поверхности, по которой движется точка контакта. Еще из работ Э.Дж.Рауса и Ф.Нетера было известно, что если при качении шара по поверхности под действием силы тяжести его центр движется по поверхности вращения, то задача сводится к интегрированию одного линейного дифференциального уравнения второго порядка относительно компоненты скорости центра шара в проекции на направление касательной к параллели поверхности вращения. В общем случае (для произвольной поверхности вращения) получить решение этого уравнения в явном виде невозможно. Поэтому представляет интерес вопрос, для каких поверхностей вращения соответствующее линейное дифференциальное уравнение второго порядка допускает общее решение, выражающееся в явном виде, например, с помощью лиувиллевых функций. Лиувиллевы функции - это функции, которые строятся последовательно из рациональных функций с использованием алгебраических операций, неопределенного интегрирования и взятия экспоненты заданного выражения{Kovacic, Kaplansky}. Необходимые и достаточные условия существования решения линейного дифференциального уравнения второго порядка, выражающегося через лиувиллевы функции, дает так называемый алгоритм Ковачича. В данной работе мы приводим наш собственный способ получения линейного дифференциального уравнения второго порядка, к интегрированию которого сводится задача о качении тяжелого шара по неподвижной поверхности такой, что центр шара при качении движется по заданной поверхности вращения. Затем при помощи замены независимой переменной мы приводим коэффициенты этого уравнения к виду рациональных функций. Применяя затем к полученному линейному дифференциальному уравнению второго порядка алгоритм Ковачича, мы показываем, что для случая, когда центр шара принадлежит параболоиду вращения, общее решение данного уравнения выражается через лиувиллевы функции.
Бесплатно
Применение алгоритма муравьиной колонии для построения оптимальной гиперсети
Статья научная
Приведены основные правила построения гиперсети для задачи прокладки инженерной коммуникации на заданной территории, включающие правила построения множества вершин и ветвей первичной сети PS и множества ребер вторичной сети WS. Предложен модифицированный муравьиный алгоритм для построения оптимальной гиперсети, где поведение муравьев определяется соответствующими правилами, предложенными в настоящей работе.
Бесплатно
Применение беспроводных сенсорных сетей в прецизионном сельском хозяйстве
Статья обзорная
С учетом современных тенденций развития цифровой экономики и интернета вещей анализируются прикладные аспекты использования беспроводных сенсорных сетей (БСС) в системах контроля и наблюдения различных параметров окружающей среды. Особый интерес представляет применение БСС в прецизионном сельском хозяйстве, обозначены используемые технологии и инструментарий в рамках концепции „точного земледелия". В статье анализируется мировой опыт применения БСС в сельском хозяйстве и направления потенциальных приложений БСС в аграрной отрасли. Рассмотрены используемые типы архитектур сенсорных узлов и топологий беспроводных сенсорных сетей, технологии и стандарты беспроводной связи.
Бесплатно
Применение деформируемых эллиптических \ моделей для выделения лиц на изображениях и в видеопотоке
Статья научная
Разработаны алгоритмы выделения лиц на статических изображениях и в видеопотоке: алгоритм обнаружения лица с помощью цветовой сегментации, алгоритм выделения лиц на статических RGB-изображениях с помощью деформируемых эллиптических моделей, метод статических моментов для выделения лиц в видеопотоке.
Бесплатно
Применение клеточных автоматов для моделирования транспортных потоков
Статья научная
Рассмотрена модель Нагеля-Шрекенберга. Разработана схема работы клеточных автоматов для Т-образного перекрестка.
Бесплатно
Статья научная
Описано применение метода множества эквивалентности для решения задач многокритериальной оптимизации и обратных некорректных задач математической физики. Показаны преимущества метода множества эквивалентности по сравнению с другими методами, часто использующимися при решении многокритериальных задач. Сформулированы и доказаны теоремы, отражающие основные свойства метода множества эквивалентности и показывающие соотношение и взаимосвязь множества парето-оптимальных решений и множества эквивалентности. На примере задачи самофокусировки плоских рентгеновских импульсов в плазме описано применение метода множества эквивалентности для решения обратных задач математической физики. Показано, что метод множества эквивалентности можно считать обобщением метода регуляризации для некорректных задач в многомерном псевдометрическом пространстве критериев в дискретном случае.
Бесплатно
Статья научная
При помощи метода выделения характерных фаз поведения, основанного на расчете локальных ляпуновских показателей, получены основные характеристики перемежаемости на границе обобщенной синхронизации. Установлено, что данный метод позволяет проводить исследование не только в случае однонаправленной, но и взаимной связи. В качестве анализируемых систем выбраны однонаправленно и взаимно связанные системы Ресслера со сравнительно простой топологией аттрактора (ленточный тип) и осцилляторы Лоренца со сравнительно сложной топологией (двулистный тип). При этом, в первом случае реализуется перемежаемость ,,on-off“ типа, а во втором - перемежаемость типа перескоков. В работе были оценены основные характеристики перемежаемости, такие как распределения длительностей ламинарных (синхронных) фаз при фиксированном значении параметра связи и зависимость средней длительности ламинарных фаз от параметра надкритичности. Показано, что наблюдается хорошее соответствие между характеристиками, рассчитанными при помощи численного метода, и теоретическими закономерностями. Результаты работы хорошо согласуются с данными других работ и демонстрируют, что метод расчета локальных показателей Ляпунова может быть успешно применен для анализа систем, характеризующихся различной сложностью топологии аттрактора, как при однонаправленной, так и взаимной связи.
Бесплатно
Применение методов машинного обучения в строительстве
Статья научная
Поскольку в строительной сфере ежегодно увеличивается спрос на инновационные проекты, возник вопрос о применении методов машинного обучения при производстве на строительной площадке. В данной статье описывается суть предлагаемого варианта разработки автоматизированного модуля для строительного производства с использованием методов машинного обучения. В нём представлены функции предсказания и ранжирования инцидентов на строительной площадке, а также автоматического назначения ответственного лица за закрытие инцидента. Продемонстрирован возможный интерфейс программы, в которой будет выполняться анализ поступившей информации с различных источников системы мониторинга случаев на строительном производстве, распределение инцидентов по признакам на соответствующие категории и их цветовая маркировка по степени важности, создание заявок на устранение возникших инцидентов и назначение ответственных лиц за закрытие возникающих проблемных случаев. При реализации предлагаемого автоматизированного модуля ожидаются положительные результаты, в числе которых минимизирование количества пропущенных инцидентов и сокращение времени реакции на возникающие проблемные ситуации.
Бесплатно
Применение методов машинного обучения для классификации немаркированных элементов питания
Статья научная
Актуальность исследования предопределяется необходимостью сортировки опасных и ценных объектов в составе твердых коммунальных отходов (ТКО), в частности немаркированных элементов питания, с целью их дальнейшей утилизации или переработки, что приобретает особую важность в условиях изменения мировой экологической политики. Предложен подход к идентификации немаркированных цилиндрических элементов питания стандартных типоразмеров на основе компьютерного зрения. Источником анализируемых изображений являются видеокамера и рентгеновская установка. Идентификация выполняется на основе последовательно применяемых процедур, позволяющих обнаруживать и распознавать элементы питания в потоке ТКО на конвейерной ленте. При наличии неповрежденной маркировки на корпусе элементов питания обработка изображений, распознавание надписей и анализ идентификаторов обеспечивают достаточно достоверную классификацию. При существенном повреждении маркировки распознавание затруднено, поэтому предложен дополнительный этап обработки изображений в рентгеновском диапазоне. Нейронные сети, составляющие основу системы идентификации элементов питания, обучаются на подготовленных наборах данных, содержащих множество рентгеновских снимков элементов питания разных типов, которым сопоставлены искомые классы. Обученная модель позволяет классифицировать тип элементов питания для последующей сортировки. Предложенный способ нейросетевой классификации элементов питания на основе обработки оптических изображений и рентгеновских снимков составляет основу программно-аппаратного комплекса, предназначенного для автоматизированных линий сортировки ТКО.
Бесплатно
Статья научная
Благодаря увеличению вычислительной мощности и генерации больших объемов данных алгоритмы искусственного интеллекта в настоящее время активно используются для выполнения широкого круга медицинских задач. Одной из важнейших областей, в которых может быть полезно применение искусственного интеллекта, в частности, методов машинного обучения, - это диагностика заболеваний и прогнозирование их возможных исходов. В настоящей статье описывается процесс использования алгоритмов машинного обучения для предсказания риска развития неблагоприятных сердечно-сосудистых событий у пациентов с диагностированной артериальной гипертензией в ближайшие 12, 24 и 36 месяцев. Отличительной чертой данной задачи является использование в качестве обучающего дата-сета локальных данных, собранных в отдельном регионе РФ. Данная особенность может улучшить адаптированность предсказательной модели к возможным локальным особенностям развития сердечно-сосудистых заболеваний, однако и имеет существенный недостаток - малое количество обучающих данных. В работе рассмотрена одна из возможных формальных математических постановок рассматриваемой задачи, указаны этапы формирования дата-сета и исследованы предсказательные алгоритмы машинного обучения на малых наборах для создания модели расчета рисков сердечно-сосудистых заболеваний. Представленные результаты позволяют говорить о возможности использования моделей машинного обучения для повышения точности прогнозирования сердечно-сосудистых рисков.
Бесплатно
Применение модели память-предсказание к решению задачи распознавания образов
Статья научная
Предложена система распознавания образов с использованием модели память-предсказание, разработанной в Редвудском институте нейробиологии как новый подход к созданию искусственного интеллекта, основанный на структуре и принципах функционирования мозга млекопитающих. Модель имитирует работу органов чувств человека и может быть использована для решения задач распознавания образов, речи и прогнозирования.
Бесплатно
Применение нестационарных сетей в задачах мониторинга
Статья научная
В статье исследуется тема моделирования современных сетей передачи данных с узлами на движущихся объектах транспортных средствах, беспилотных летательных аппаратах. Описаны основные задачи, возникающие при оптимизации сбора и передачи информации в нестационарных сетях (кластеризация узлов, использование мобильных стоков и др.). Приведен обзор публикаций последних лет с описанием систем имитационного моделирования функционирования таких сетей, а также предлагается разработанная авторами модель сети с узлами на беспилотных летательных аппаратах.
Бесплатно
