Физико-математические науки. Рубрика в журнале - Ученые записки Петрозаводского государственного университета
Задача поиска оптимального расписания одного станка с директивными сроками работ
Статья научная
Представлена задача оптимизации работы одного станка, которая может возникать при расчете оптимального плана работы бумагоделательной машины, гофроагрегата, фанерного пресса или других производственных агрегатов, последовательно и неразрывно выполняющих определенные работы. В случае преждевременного начала работы или ее завершения позже установленного директивного срока на расписание налагается штраф в заданных размерах, пропорциональных величине нарушения срока. Требуется минимизировать сумму штрафных санкций за выполнение всех работ. Также рассмотрены вариации задачи в условиях минимизации общего количества нарушенных директивных сроков, одинаковых значений верхних и нижних штрафных санкций, отсутствия ранних сроков начала выполнения работ. Для решения задачи использованы как базовые метаэвристические алгоритмы, так и предложенный автором комбинированный алгоритм, использующий набор метаэвристик для последовательного улучшения найденного решения. При этом для построения окрестности текущего решения используются операторы инверсии, сдвига в начало, сдвига в конец и сдвига в начало и в конец. В результате комбинированный алгоритм демонстрирует прирост качества найденного решения без изменения порядка вычислительной сложности.
Бесплатно
Задача привязки траектории объекта к плану помещения
Статья научная
Современные мобильные устройства содержат встроенный модуль распознавания движения, позволяющий построить траекторию движения (трек), по которой двигался объект. Привязка трека к плану помещения позволяет отследить перемещения объекта и уточнить его возможное местоположение. Рассмотрена задача наилучшего вписывания трека в план помещения с учетом ограничений для движения объекта в виде стен помещения. Так как траектория строится с некоторой погрешностью, то при вписывании допускаются небольшие ее изменения: сжатия или растяжения отдельных фрагментов и вращения с небольшим углом частей трека относительно друг друга. Предлагается математическая модель привязки трека к плану помещения. Описывается приближенный, основанный на методе динамического программирования, алгоритм решения задачи построения траектории с наилучшей оценкой. Приводится пример работы алгоритма на реальных данных. Предложенный подход может применяться в системах локации мобильных объектов на основе беспроводной сети датчиков, когда требуется одновременно определять местоположение большого числа устройств в режиме экономии эфира.
Бесплатно
Зондовые измерения в разреженной плазм
Статья научная
В работе были получены экспериментальные данные по ионному току на зонд в условиях разряженной плазмы. Было проведено сравнение экспериментальных результатов с результатами теоретического моделирования. Анализ данных показывает, что во всех случаях результат эксперимента близок к приближению радиального дрейфа и влияние тепловой скорости ионов на величину зондового тока отсутствует.
Бесплатно
Иерархическая модель и базовые алгоритмы временной сегментации речевых сигналов
Статья научная
Представлен системный подход к временной сегментации речевых сигналов, основанный на разработанной иерархической модели речевых сигналов. Обосновано применение многоуровневой временной сегментации речевых сигналов и разработаны базовые алгоритмы для основных уровней сегментации: VAD-алгоритм; деление речевых сигналов на вокализованный, шумовой, взрывной сегменты; сегментация вокализованных фрагментов на периоды основного тона. Предложен возможный вариант разделения смежных вокализованных звуков с помощью анализа их структуры.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что для расчета реальных значений скоростей макрочастиц, составляющих плазменно-пылевые структуры, с использованием скоростной съемки существуют оптимальные частоты съемки объектов. Проведенные эксперименты по набору статистически достоверных данных приводят к заключению, что коэффициенты диффузии, рассчитанные различными методами, совпадают только в определенном диапазоне данных, полученных при использовании скоростной съемки на определенных частотах.
Бесплатно
Статья научная
Одна из главных задач физики конденсированного состояния - изучение взаимосвязей между химическим строением и физическими свойствами разных молекул. Углеводородные цепные молекулы играют важную роль в природных системах, широко используются в областях технологии. В настоящей работе методом Монте-Карло проведено моделирование 65 цепных углеводородных молекул вида CH-(CH 2) a-(CH=CH-CH 2) d-(CH 2) b-CH 3 (где a, b, d - целые). Изучены варианты N = 16, 18, 20, 22 (где N = a + b + 3d + 2 - количество атомов углерода), d = 0,1,..., 6 - количество двойных связей (конфигурация cis-); температура T = 293, 303 и 313 K. Все исследованные молекулы рассматривали в невозмущенном состоянии, генерирование значений торсионных углов осуществляли методом существенной выборки в диапазоне 0-360° и учетом взаимозависимости каждых трех из них вдоль по цепи. В итоге моделирования для каждой молекулы вычислены равновесная гибкость, конформационная теплоемкость, относительные флуктуации квадрата радиуса инерции и квадрата расстояния между концевыми атомами углерода. Проанализированы зависимости этих свойств от параметров строения молекул. Обнаружен ряд закономерностей, в том числе корреляция между величиной гибкости и относительными флуктуациями геометрических размеров молекул. Предложена интерпретация полученных зависимостей на основе данных эксперимента о характеристиках внутреннего вращения в цепях данного вида. Полученные данные способствуют углублению общего понимания взаимосвязей между структурой и свойствами рассмотренных молекул.
Бесплатно
Статья научная
Методами 1Н-ЯМР-спектроскопии и РСА показано, что пространственная структура, а также тип гибридизации (sp 2 или sp 3) атома кислорода N-оксидной группы в молекулярных комплексах n, v-типа гетероароматических N-оксидов с BF 3 и другими кислотами Льюиса зависят от электронных факторов заместителей в гетероцикле, типа растворителя и пространственных напряжений, возникающих в процессе комплексообразования. Например, в хлороформе и ДМСО в аддукте N-оксида 4-метилпиридина с трифторидом бора связь O-B лежит в плоскости пиридинового кольца (sp 2-гибридизация), а в кристаллическом состоянии двугранный угол между плоскостями, проходящими через атомы N-O-B и пиридинового кольца, составляет 87,81° (sр 3-гибридизация). По-видимому, гибридное состояние атома кислорода в комплексах n, v-типа карбонильных соединений (альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их функциональных производных) обусловлено теми же причинами.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что метод корреляционной спектроскопии может быть применен для изучения кинетических процессов в плазменно-пылевых структурах и расчета коэффициентов самодиффузии. Проведенные эксперименты по набору статистически достоверных данных приводят к заключению, что метод корреляционной спектроскопии является эффективным для оценки фазового состояния комплексной плазмы и для определения скорости протекания процессов фазовых переходов и установления границ их существования.
Бесплатно
Информационная система для создания размеченных корпусов малой размерности
Статья научная
Описывается информационная система, позволяющая создавать грамматически и синтаксически размеченные корпуса. Приводится модель, на основе которой построена система. Содержится краткий анализ существующих русскоязычных размеченных корпусов текстов и их особенностей, сравнение этих корпусов с корпусами, созданными при помощи описываемой системы.
Бесплатно
Использование омического нагрева для очистки многостенных углеродных нанотрубок
Статья научная
В последние годы разработаны разнообразные методы получения углеродных нанотрубок. Обязательным этапом любого метода является очистка нанотрубок от нежелательных примесей. В настоящей работе исследуется возможность очистки нанотрубок, содержащихся в катодном осадке (депозите) аргонового дугового разряда, за счет омического нагрева. С этой целью через волокна депозита пропускался постоянный электрический ток в условиях атмосферного воздуха. Зарегистрированные вольт-амперные характеристики этого процесса имеют вид кривой с максимумом тока, соответствующим температуре поверхности волокна 650-750 °C, и последующим спадом тока при неизменном напряжении. Исследования морфологии поверхности показывают, что этот процесс сопровождается по меньшей мере частичным выжиганием аморфных и графитоподобных частиц, содержащихся в волокнах. Сравнение рентгеновских дифрактограмм образцов до и после такой очистки в какой-то мере подтверждает протекание этого процесса. При этом электросопротивление образцов увеличивается почти до 1-3 кОм. Было обнаружено, что при разности потенциалов на волокнах 3-10 В и токах 1-20 мкА наблюдаются слабые световые микровспышки, спонтанным образом перемещающиеся по поверхности волокон. Предполагается, что этот эффект обусловлен электрическими пробоями микро- и наноконденсаторов из неконтактирующих нанотрубок, образующихся внутри волокон. Обнаруженный эффект может быть использован как средство контроля качества очистки волокон за счет токопрохождения.
Бесплатно
Исследование влияния плазменно-пылевых структур на контур спектральной линии неона
Статья научная
Упорядоченные плазменно-пылевые структуры образуются из заряженных макрочастиц, левитирующих в плазме, и влияют на некоторые ее параметры. Это влияние может быть обнаружено по изменению спектральных характеристик плазмы при инжекции пылевых частиц. В частности, изменение атомной температуры ведет к изменению контуров спектральных линий. В работе исследовался контур спектральной линии неона 585 нм в пылевой плазме положительного столба тлеющего разряда при давлениях 50-150 Па и токах 1-9 мА. Контур регистрировался с помощью интерферометра Фабри - Перо, сканирование осуществлялось путем изменения давления воздуха между зеркалами интерферометра. Предложен алгоритм обработки интерферограмм с учетом шумов и непостоянства скорости сканирования. Найдено ограничение сверху на влияние пылевой структуры на ширину контура спектральной линии в исследованных условиях. Внесение пыли меняет атомную температуру плазмы менее чем на 10 К.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние поверхностного структурирования углеродными нанотрубками «мягких» материалов УФ - и ИК-диапазонов спектра (KBr и BaF 2) на спектральные характеристики. Дискутируется наличие процесса корреляции между спектральными и прочностными параметрами изучаемых материалов, дается прогноз по их возможному использованию.
Бесплатно
Исследование прототипа элемента ReRAM на основе нестехиометрических анодных оксидных пленок ниобия
Статья научная
Статья посвящена результатам разработки и экспериментального исследования прототипа элемента ReRAM (resistive random access memory) на основе биполярного резистивного переключения в не-стехиометрических анодных оксидных пленках ниобия. Показана высокая практическая значимость и перспективность данного эффекта для разработки ReRAM.
Бесплатно
Исследование спектрального состава плазменного потока
Статья научная
Разработано устройство для осуществления несамостоятельного разряда, инициируемого жидкостным микроплазмотроном, и проведены измерения основных его характеристик.
Бесплатно
