Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Максимизация дисконтированного накопленного дохода для двух газовых месторождений
Статья научная
Строится аппроксимационная модель добычи газа на основе двух газовых месторождений. Модель обладает следующими характерными свойствами: она является динамической, непрерывной и агрегированной. В ней учитываются глубины залегания залежей. Управлениями в модели является скорость бурения скважин на каждом из двух месторождений. Модель основана на предположении о пропорциональности между изменениями среднего дебита скважин и текущей добычей природного газа. Формулируется задача максимизации дисконтированного накопленного дохода для двух газовых месторождений. Рассматриваемая в статье задача относится к известному классу задач оптимального управления. Предполагается, что период планирования фиксирован. Правый конец траектории не закреплен. Для решения сформулированной задачи используется принцип максимума Понтрягина. Исследуются различные варианты реализации оптимального управления.
Бесплатно
Малые подграфы и расширения в семействе случайных подграфов плотных дистанционных графов
Статья научная
В предыдущих работах были получены результаты, касающиеся распределения малых подграфов и расширений в случайном симметричном дистанционном графе. В настоящей статье мы обобщаем эти утверждения на более широкий класс случайных дистанционных графов.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена математическая модель для решения задачи восстановления маршрутов пассажиров авиакомпаний при возникновении сбойных ситуаций, приводящих к нарушению стыковок. Модель позволяет строить альтернативные маршруты доставки пассажиров с наименьшим опозданием в пункты назначения через различные хабы авиакомпании, учитывая минимальное время пересадки и доступное количество мест на рейсах. Результаты демонстрируют эффективность предложенного подхода для быстрого поиска оптимальных решений по перераспределению пассажиров. Модель может быть интегрирована в автоматизированные системы поддержки принятия решений для сотрудников трансферных групп авиакомпаний.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается комплекс математических методов и алгоритмов, которые на основе методологии регионального программирования были разработаны для решения ряда задач регионального проектирования. Это задачи транспортировки и распределения нефтепродуктов, построения оптимальных древовидных сетей, размещения с учетом коммуникаций, трассирования коммуникаций на неоднородной территории. Приводится краткое описание соответствующих программных систем.
Бесплатно
Метод выявления аномальных движений людей на видеозаписях без предварительного обучения
Статья научная
В данной статье представлен метод автоматического выявления аномальных движений человека на видеозаписях без предварительного обучения. Предлагаемый подход включает предобработку входных данных, сегментацию движения с использованием алгоритма PELT и кластеризацию сегментов методом DBSCAN. В качестве входного датасета используется набор данных подготовленных с помощью нейросетевых детекторов. Автоматический подбор параметров кластеризации с применением метода локтя позволяет разделить типичные и аномальные паттерны. Результаты экспериментов, проведённых на наборе данных MOT-17, демонстрируют возможность выделения аномальных движений даже при наличии шумов и пропусков. Оценочные метрики (индекс Калински -– Харабаша, индекс Дэвиса – Болдина и коэффициент силуэта) свидетельствуют о приемлемом качестве кластеризации, что подтверждает перспективность предлагаемого метода для применения в системах видеонаблюдения.
Бесплатно
Метод идентификации параметров привода на базе дифференцируемого симулятора
Статья научная
В робототехнике широко распространен подход, при котором управляющие алгоритмы разрабатываются и отлаживаются в симуляторе реального мира, а затем переносятся на физических роботов. Однако качество симуляции напрямую зависит от корректности модели привода: при некорректно заданных параметрах трения и инерции поведение в симуляторе сильно расходится с реальностью. Предлагаемый метод использует дифференцируемый физический симулятор MuJoCo (MJX) и требует только данные энкодера (положение и скорость) и историю управляющих команд мотора. Дополнительные датчики или измерительные стенды не требуются. Метод протестирован на задаче идентификации динамики привода антропоморфного робота. Время оптимизации параметров составило около 1.5 мин. Использование идентифицированных параметров позволило снизить среднюю абсолютную ошибку траектории положения выходного вала в тестовых экспериментах на 64 % процентa по сравнению с моделью без учета трения. Предложенный метод позволяет существенно упростить процесс калибровки приводов в мобильных и человекоподобных роботах без необходимости в дорогих стендах.
Бесплатно
Метод проверки стабильности моделей прогнозирования спроса на авиабилеты
Статья научная
Прогнозирование спроса на авиабилеты – ключевой этап в системах управления доходами и ценообразованием. Современные методы прогнозирования спроса преимущественно основаны на методах машинного и глубокого обучения, так как они способны учитывать широкий спектр закономерностей, определенных на исторических данных. Несмотря на хорошую обобщающую способность подобных моделей, такие подходы все равно требуют дополнительную валидацию стабильности работы. Применение моделей к новым данным, например новому направлению или расписанию рейсов, может сильно исказить прогнозирование спроса. В данной работе представлен метод проверки стабильности моделей прогнозирования спроса на авиабилеты, основанный на последовательном исключении групп значений признаков из обучающей выборки с последующей оценкой качества модели на тестовом периоде по метрике WMAPE. Проведённые эксперименты с линейной регрессией и моделью градиентного бустинга над решающими деревьями, обученными на исторических данных авиакомпании S7, демонстрируют эффективность предложенного подхода для выявления чувствительных признаков и профилактики деградации качества прогноза, а также показывают, что градиентный бустинг обеспечивает значительно более низкую ошибку прогнозирования по сравнению с линейной регрессией при более выраженной чувствительности к исключению данных по направлению рейса.
Бесплатно
Метод решения дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами в виде функции Хевисайда
Статья научная
Рассмотрен метод решения определенного типа дифференциального уравнения, содержащего переменные коэффициенты в виде функции Хевисайда. В качестве примера приведено решение задачи о безмоментном состоянии оболочки, состоящей из гладко сопряженных между собой сферы-цилиндра-сферы, находящейся под действием внутреннего давления.Для композиции получим обобщенный радиус-вектор, компоненты метрического тензора, главные кривизны. Система дифференциальных уравнений для усилий T11, T22 и T12 сводится к дифференциальному уравнению I-го порядка для T11 с коэффициентами в виде функций Хевисайда. Получено аналитическое решение системы и построены графики усилий T11 и T22.
Бесплатно
Метод сжатия модели машинного обучения на основе итеративной фильтрации слоев
Статья научная
Ускоряющийся рост как размера модели машинного обучения, так и требуемых вычислительных мощностей, привел к появлению ряда методов, которые снижают затрачиваемые ресурсы при использовании моделей машинного обучения. Такими методами являются: квантование, урезание, дистилляция и их комбинации. Представленное исследование посвящено одной из актуальных тем, связанных с урезанием (pruning – анг.) моделей машинного обучения для дальнейшего сжатия, что в перспективе позволит использовать их в более компактных устройствах, например, таких как портативные компьютеры или смартфоны. Урезание или фильтрация параметров моделей базируется на различных критериях. Предлагаемый метод основывается на такой конструктивной особенности модели, как слои нормализации, которые приводят значения весов моделей к аналогу нормального распределения. Исходя из распределения, в качестве критерия предлагается использовать интервалы среднеквадратичного отклонения. Веса, которые попадают в интервалы среднеквадратичного отклонения, урезаются в слое с дальнейшим умножением на масштабирующий коэффициент. Методика фильтрации применяется ко всей модели с периодическим контролем метрик при обработке слоев, что реализовано в виде итеративного алгоритма. В результате применения алгоритма была получена сжатая модель с допустимым снижением метрик (0.95 от эталонного). В зависимости от исходных данных сжатие варьировалось от 0.113 до 0.1848 от общего числа параметров. Количество удаленных параметров слоя изменялось с 0.74 до 0.99 в относительных единицах, где обработкe подвергались до половины всех слоев модели. Программный пакет с расчетами, используемыми в исследовании, представлен по следующей ссылке [8].
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Метрическое пространство прецедентов
Статья научная
Опыт эксплуатации сложных систем, в том числе программных, приводит к необходимости накопления и анализа большого количества информации о нештатных ситуациях и способах из локализации, обхода и устранения. Как правило, такая информация существует в виде набора прецедентов. Известны различные методы прецедентного анализа, позволяющие эксперту сортировать и искать информацию в этом множестве. В статье сформулирован подход к формализации прецедентов и построению метрического пространства прецедентов на основе новой иерархической метрики.
Бесплатно
Многозадачное обучение для улучшения генерализации в задаче генерации структурированных запросов
Статья научная
Семантический парсинг - это задача перевода выражения на естественном языке в логическое выражение на формальном языке. Примером практического применения семантического парсинга является преобразование текста в запрос к базе знаний. Наиболее популярными задачами преобразования текста в запрос являются задачи преобразования выражения в SQL и в SPARQL. Сдвиг распределения обучающей выборки - одна из главных проблем устойчивости семантических парсеров. Наиболее частым сдвигом в семантическом парсинге является композиционный сдвиг - необходимость генерации новых композиций кода из известных элементов синтаксиса целевого языка. В этой работе исследуется возможность использования предобученных языковых моделей (PLM) вместе с многозадачным обучением. Предлагаются специально разработанные разбиения наборов данных SPARQL и SQL, исходных датасетов LC-QuAD и WikiSQL для имитации сдвига распределения и сравнения оригинального подхода обучения генерации запроса с многозадачным подходом. В работе проведен углубленный анализ разбиений данных и предсказаний модели и показаны преимущества многозадачного подхода над оригинальным для задачи семантического парсинга.
Бесплатно
Многокомпонентные ранговые коды
Статья научная
Работа посвящена оценке мощности многокомпонентных ранговых кодов. Эти коды построены на основе кодов Силвы, Кёттера, Кшишанга (SKK), которые в свою очередь в качестве основы используют ранговые коды Габидулина. Даны оценки мощности кодов постоянной размерности в случае максимального кодового расстояния (спредов) и отличного от максимального расстояния (неспредов), а также для случаев многокомпонентного кода с различной размерностью компонент. Приведены примеры.
Бесплатно
Статья научная
В исследовании оцениваются «математические способности» 11 современных больших языковых моделей (ChatGPT, Claude, DeepSeek, YandexGPT, GigaChat и др.) при решении олимпиадных задач двух уровней сложности - регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по математике (9 11 классы) и «Математического праздника» (6-7 классы). Решения моделей оценивались экспертами по установленным критериям проверки олимпиадных работ. Выявлены существенные ограничения LLM в доказательном математическом рассуждении. Обосновано выделение различных типов математического мышления, а также продемонстрировано отсутствие у современных моделей механизмов планирования доказательства, что представляет интерес для понимания специфики математического творчества и оценки перспектив интеграции искусственного интеллекта в сферу науки и образования.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается метод вычисления граничного ранга матрицы на основе построения двудольного графа. Граничным рангом двоичной матрицы называется минимальное число строк и столбцов, в которых содержатся все ненулевые элементы матрицы. В данной работе речь пойдет о алгоритме Форда-Фулкерсона для задачи максимального потока. Далее предлагается моделирование алгоритма в среде MATLAB. Рассматривается приложение этого алгоритма для оценки характеристики кодов в гранично-ранговой метрике.
Бесплатно
Моделирование пропитки пористой среды с помощью двумерной сетевой модели
Статья научная
Реализована двумерная сетевая модель (network model) двухфазных течений в неод-ноднородной пористой среде, состоящей из двух подсистем: низко проницаемого блока с тонкими капиллярами, окруженного областью высокопроницаемой среды с толстыми капиллярами. Рассматривается задача установления капиллярного равновесия в результате противоточной пропитки блока. Считается, что в начальный момент времени высокопроницаемая и низко проницаемая части пористой среды насыщены смачивающей и несмачивающей несжимаемой жидкостью соответственно. В численных расчетах на основе сетевой модели исследуется зависимость от времени насыщенности подсистем смачивающей жидкостью и зависимость капиллярного давления от текущей насыщенности. Получено качественное соответствие известным экспериментальным и теоретическим результатам, что в дальнейшем позволит использовать модель для верификации осредненных моделей капиллярной неравновесности.
Бесплатно
Моделирование разработки нефтяных месторождений
Статья научная
Описывается агрегированная модель нефтяного месторождения, позволяющая определять в динамике на перспективу основные технико-экономические показатели добычи нефти и допускающая изучение методами оптимального управления. Рассматриваются также вопросы моделирования и оптимизации для группы месторождений, учета неопределенности исходных данных, программной реализации.
Бесплатно
Моделирование рыночных манипуляций в реальном времени
Статья научная
Рассматривается задача обнаружения манипуляций на рынке криптовалют. Предлагается новое веб-приложение для моделирования эффекта манипуляции в лабораторном эксперименте с участием реальных игроков. Приложение позволяет в зависимости от входных параметров моделировать различные конфигурации манипуляции. В отличие от реальных данных без учителя, на лабораторных данных с учителем возможна более точная оценка качества моделей поиска аномалий.
Бесплатно
Моделирование стационарных ударных волн в пористом веществе методом SPH
Статья научная
Предлагаемый в работе метод мезоскопического расчета отклика пористых материалов на ударное сжатие в подвижном окне открывает возможность прямого расчёта ударных адиабат пористых материалов. Мезоскопическое моделирование описывает пористую среду явным заданием структуры пор и использует информацию только об уравнении состояния и прочностных характеристиках сплошного материала. Для достижения истинно стационарного режима распространения ударной волны разработан метод подвижного окна наблюдения, суть которого состоит в следующем: несжатое вещество втекает в расчетную область с постоянной скоростью, а скорость вытекания из области подбирается итерациями так, чтобы фронт волны установился неподвижным в окне наблюдения. Моделирование ударных волн было проведено как в стандартной постановке с неподвижным поршнем (методом обращенного движения), так и в системе подвижного окна наблюдения. Продемонстрировано, что после достижения стационарного режима профили, полученные обоими методами, идентичны.
Бесплатно
Статья научная
Современные сетевые инфраструктуры могут состоять из десятков тысяч устройств, которые связаны друг с другом множеством сетевых протоколов. Для автоматизации управления инфраструктурами такого размера необходимо поддерживать единый источник правды обо всем сетевом оборудовании, учитывающий многоуровневую природу сетей передачи данных и различные архитектуры их построения. В данной работе проведен анализ существующих многоуровневых моделей описания сетевых топологий, которые предлагались общественными организациями (IETF, ONF) и различными компаниями (Google, Microsoft, Facebook), выделены их узкие места, а также предложена модель для описания динамической маршрутной информации протоколов OSPF и BGP, учитывающая ограничения открытых аналогов. В работе приводится архитектура системы для хранения и анализа данных по предложенной модели с применением графовых СУБД, позволяющая в режиме реального времени контролировать изменение топологии внешней и внутренней связности сетей, детектировать нарушения связности, изменения маршрутов и т.д.
Бесплатно
