Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Статья научная
Введение. В оценке пространственно-временной структуры земной поверхности большую значимость приобретают данные дистанционного зондирования Земли. Повышение эффективности инструментов анализа космической съемки возможно через изучение проблемы получения комплексной пространственно-временной характеристики состояния земель. Целью исследования является повышение точности автоматизированного анализа данных дистанционного зондирования Земли за счет учета инвариантных и динамических дескрипторов окрестности. Материалы и методы. С целью повышения точности классификации данных дистанционного зондирования Земли проводился расчет комплексных пространственно-временных характеристик состояния земель на основе системного анализа данных, характеризующих динамические и инвариантные состояния территории, окружающей геофизический участок. Формализация данного процесса, приведенная в статье, включает методики расчета набора численных дескрипторов окрестности: локальной энтропии, локального диапазона, среднеквадратического отклонения, цветового момента, гистограммы оттенков, кортежа цветов. Описана методика расчета комплексного дескриптора на основе вектора Фишера. Для апробации решения составлен план эксперимента и проведена выборка исходных данных. Результаты исследования. Апробация методики и созданного на ее основе алгоритма, реализованного в виде комплекса программ, на системе тестовых полигонов показала варьирование точности классификации в диапазоне 81-89 % (без учета дескрипторов окрестности) и 91-97 % (с учетом дескрипторов). Значительное увеличение радиуса анализируемой окрестности приводит к снижению точности классификации. Обсуждение и заключения. Разработанный комплекс программ позволяет оперативно проводить моделирование пространственных систем с целью тематического картографирования землепользования и анализа развития чрезвычайных ситуаций, а созданная методика анализа земель с учетом дескрипторов окрестности дает возможность повысить точность классификации.
Бесплатно
Проблемы информационной безопасности: интернет вещей
Статья научная
Введение. В статье рассматриваются возможные угрозы в сфере информационной безопасности при переходе от технологии информационного взаимодействия типа «машина-машина» к глобальному коммуникационному взаимодействию типа «интернет вещей». Угрозы рассматриваются на примерах системы «Умный Дом», беспроводного стандарта ZigBee, электрокаров фирмы Tesla и бесконтактной системы оплаты Apple Pay. Приводится определение термина интернет вещей; рассматривается история развития данной области, кратко излагается структура работы интернета вещей. Описывается разработанный в 2011 г. IoT-связанный стандарт -IEEE 1888, целью внедрения которого является повышение энергоэффективности решений, построенных на базе интернета вещей. Рассматриваются базовые проблемы безопасности при создании системы «Умный дом». Материалы и методы. В качестве объектов исследования были выбраны Apple Pay, беспроводной стандарт ZigBee, электрокары Tesla Model S. Методами анализа и сравнения, а также путем моделирования были определены угрозы безопасности для интернета вещей. Результаты исследования. В ходе исследования была выявлено, что даже самые современные технологии не дают 100 % гарантии безопасности. Наиболее безопасной из рассмотренных примеров оказалась система Apple Pay. Главным фактором недостаточной безопасности во многом является желание производителя максимально удешевить процесс производства. И поскольку рядовые пользователи, как правило, в последнюю очередь обращают внимание на безопасность систем, то производители предпочитают сокращать затраты именно в этой сфере, соблюдая необходимые стандарты по нижней границе. Обсуждение и заключения. Было установлено, что современный интернет вещей не соответствует всем необходимым требованиям безопасности. Устранять уязвимости рекомендуется путем разработки новых стандартов безопасности с предварительным полным анализом существующих угроз интернета вещей. Кроме этого, необходимо наладить контроль над логистикой таких устройств от производителя до этапа инсталляции оборудования на объекте.
Бесплатно
Прогнозная оценка численности докторов и кандидатов наук в России
Статья научная
Введение. Кадры высшей научной квалификации являются основой в кадровом обеспечении для конкурентоспособного развития всех отраслей национальной экономики Российской Федерации. В то же время в стране отсутствует достоверная статистическая информация как об общем числе кандидатов и докторов наук, так и об их возрастной структуре. В научных публикациях не представлены подходы к построению оценок численности лиц с учеными степенями. Материалы и методы. В статье предлагается модель для повозрастного расчета количества кандидатов и докторов наук на основе ежегодных статистических данных о числе защит кандидатских и докторских диссертаций и коэффициентов дожития. Так как детализированные данные представлены только для периода с 2008 года, а агрегированные данные известны не для всех лет, то для восстановления отсутствующих данных предложены соответствующие методы интерполяции. По предложенным моделям выполнены расчеты оценок численности кандидатов и докторов наук, построены аппроксимирующие функции. Результаты расчетов были верифицированы на основе данных статистики о количестве исследователей со степенью кандидата и доктора наук в разных секторах экономики и количестве кандидатов и докторов наук в числе профессорско-преподавательского состава вузов. Результаты исследования. Результатами исследования стали 6 моделей для повозрастного расчета количества кандидатов и докторов наук, аппроксимирующая функция мультипликативного коэффициента дожития для лиц с учеными степенями, аппроксимирующие функции долевого распределения возрастов защитившихся кандидатов и докторов наук, аппроксимирующие функции повозрастного и кумулятивного распределения количества кандидатов и докторов наук, а также количественные оценки численности кандидатов и докторов наук на 2019 год. Обсуждение и заключение. Предложенные модели показали свою адекватность. Были получены оценки численности кандидатов наук в возрастных категориях 20-80 лет - 468 тыс. человек; докторов наук в возрастных категориях 30-90 лет -72 тыс. человек. Построенные аппроксимирующие функции позволяют получить число кандидатов и докторов наук в любом возрастном диапазоне. Поскольку система кадров высшей научной квалификации достаточно инертная, то полученная возрастная структура кадров высшей научной квалификации сохранит свой характер еще на протяжении как минимум 10 лет. Полученные оценки численности лиц с учеными степенями позволяют охарактеризовать кадровый потенциал для принятия решений в сфере управления высокотехнологичными секторами экономики. Построенные модели могут быть использованы для решения задач прогнозирования в сфере развития наукоемких технологий и в сфере высшего образования для подготовки высококвалифицированных кадров и пополнения научного сообщества.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Низкое качество работы предприятий жилищно-коммунальной отрасли и услуг, предоставляемых ими, является одной из наиболее острых социальных проблем в современной России, тормозящих развитие экономики. Для предотвращения злоупотреблений в жилищно-коммунальной сфере в соответствии с Жилищным кодексом Российской Федерации собственники помещений могут избрать Совет многоквартирного дома, который осуществляет контроль за оказанием услуг и выполнением работ по управлению многоквартирным домом, а также представляет интересы жильцов. Выполнение поставленных перед Советом задач будет существенно упрощено и более эффективно при использовании современных программных систем, предназначенных для автоматизации деятельности в жилищно-коммунальной сфере. В связи с этим разработка, реализация и внедрение подобных систем является актуальной задачей. Материалы и методы. В исследовании использовались поквартирные данные из квитанций на оплату жилищно-коммунальных услуг, а также информация, предоставляемая Государственной информационной системой жилищно-коммунального хозяйства. При создании прототипа программной системы был использован комплекс технологий и инструментов, состоящий из объектно-ориентированного языка Ruby, фреймворка Ruby on Rails, реляционной системы управления базами данных PostgreSQL, шаблонизатора Slim, расширения CSS Sass. Результаты исследования. Был разработан прототип программной системы для автоматизации деятельности Совета, рассмотрена реализация дополнительных возможностей, не предусмотренных в подобных российских и зарубежных системах. Обсуждение и заключения. Практическая значимость разработанного прототипа программной системы заключается в соответствии реализованных в нем функций целям и задачам, стоящим перед Советом и его председателем согласно ЖК РФ, а также применимости к решению других проблем, возникающих в ходе деятельности Совета.
Бесплатно
Простейшая дифференциальная игра на плоскости с четырьмя участниками
Статья научная
Введение. В статье рассматривается простейшая дифференциальная игра с четырьмя участниками. Игроки перемещаются на плоскости и совершают простое движение. Рассматриваемая игра сводится к кооперативной дифференциальной игре. Показывается динамическая устойчивость таких принципов оптимальности, как С-ядро и вектор Шепли. Материалы и методы. Для анализа и решения кооперативной дифференциальной игры применяются стандартные процедуры кооперативной теории игр. Условно-оптимальные траектории, вдоль которых осуществляется движение игроков, находятся с использованием принципа максимума Понтрягина. При построении характеристической функции используется минимаксный подход. Результаты исследования. В явном виде выписаны оптимальные управления (стратегии) игроков, а также условно-оптимальные траектории их движения при различных способах образования коалиций. Характеристическая функция построена в соответствии с принятым принципом максимина, а в качестве решения рассматриваются С -ядро и вектор Шепли. В явном виде выписаны компоненты вектора Ше-пли, показана принадлежность вектора Шепли С -ядру, а также непустота С -ядра при движении игроков вдоль оптимальной траектории. Используя результаты статической кооперативной теории игр при исследовании дифференциальных игр, исследователи сталкиваются с проблемами, которые связаны со спецификой дифференциальных уравнений движения. В качестве первоочередной здесь выступает проблема динамической устойчивости рассматриваемых принципов оптимальности. В работе показывается динамическая устойчивость вектора Шепли и С -ядра. Обсуждение и заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, показывают целесообразность анализа динамической устойчивости рассматриваемых принципов оптимальности.
Бесплатно
Разработка математической модели детали на основе моделей графических систем
Статья научная
Введение. Целью статьи является разработка математической модели детали на основе параметрической модели графических систем. Материалы и методы. Проведенный авторами обзор состояния данного вопроса показал возможность управления геометрической формой детали через переменные параметризованного чертежа. На основании этого выдвинуто предложение использовать конструкторскую параметризацию в расчетах параметров технологических процессов в системах автоматизированного проектирования. Результаты исследования. В данной статье установлены связи между конструкторскими параметрами чертежа детали и табличными значениями переменных. Выявленные связи между параметрами на чертеже и переменными в таблице позволяют при модификации геометрической формы детали осуществлять изменения значений в таблице переменных, т. е. происходит управление чертежом через таблицу. Ввиду этого предлагается использовать данную систему работы с параметрическим чертежом в системе автоматизированного проектирования для расчета параметров технологических процессов. Обсуждение и заключение. Задачи, решаемые в данной статье, позволяют сделать шаг в повышении уровня автоматизации расчета параметров в системах автоматизированного проектирования. Реализация разработанной методики построения математических моделей деталей на основе графических систем позволит повысить общий уровень автоматизации разработки геометрических чертежей деталей, а при внедрении данной методики в системы автоматизированного проектирования технологических процессов даст возможность автоматизировать расчеты параметров (режимы резания, нормы времени, технологические размеры на переходах и т. д.).
Бесплатно
Реализация алгоритма Гейла-Шепли для автоматизации приема абитуриентов в высшее учебное заведение
Статья научная
Введение. В статье анализируются быстродействие и стабильность компьютерной реализации алгоритма зачисления абитуриентов в ВУЗ на базе алгоритма Гейла-Шепли с различными сторонами инициации; рассматриваются качественные и количественные различия полученных размещений на одинаковых наборах данных. Результаты исследования. Предлагается 2 варианта алгоритма зачисления абитуриентов, отличающихся сторонами инициации: «абитуриент» или «специальность». Для алгоритма со стороной инициации «абитуриент» производится размещение по специальностям по мере внесения данных об абитуриенте и обеспечение, таким образом, актуальности информации о размещении. Однако стоит заметить, что при удалении или изменении данных об абитуриенте необходимо запустить алгоритм с самого начала с использованием уже внесенных данных. Для алгоритма с инициирующей стороной «специальность» приоритеты специальностей относительно абитуриентов выстраиваются по мере подачи их заявлений и по требованию запуска алгоритма зачисления. Стоит заметить, что полученное размещение является более выгодным для стороны инициации. Кроме этого, рассматриваются характеристики среднего времени исполнения алгоритма в зависимости от изменения таких величин как количество абитуриентов, квота специальности, количество приоритетов у абитуриента, количество специальностей. Отметим, что различия результатов выполнения алгоритмов с разными сторонами инициации имеют не только качественное, но и количественное выражение (последнее обусловлено «равенством» поступающих в рамках какой-либо специальности). Обсуждение и заключения. Предложенные в статье варианты алгоритма могут быть использованы приемной комиссией высшего учебного заведения для автоматизации процесса зачисления абитуриентов.
Бесплатно
Синтез структуры технологических процессов
Статья научная
Введение. Целью работы является повышение уровня автоматизации разработки технологической документации за счет решения задачи синтеза структуры технологических процессов. Материалы и методы. Проведенный авторами обзор состояния вопроса разработки структуры технологических процессов в автоматизированном режиме показал сложность его формализации из-за большого количества факторов, которые необходимо учитывать при его разработке. На основании этого был разработан алгоритм, позволяющий решать поставленные задачи на основе синтеза технологических процессов. Результаты исследования. В данной статье установлены связи между параметрами структуры технологических процессов на основе формирования множества допустимых переходов. Выявлены отношения между параметрами структуры. Разработан обобщенный алгоритм на основе синтеза. Обсуждение и заключение. Задачи, решаемые в данной статье, позволяют сделать шаг вперед в повышении уровня автоматизации расчета параметров в системах автоматизированного проектирования. Реализация разработанного на основе синтеза алгоритма проектирования технологических процессов позволит повысить общий уровень автоматизации проектирования технологического процесса.
Бесплатно
Системно-динамическое моделирование сетевых информационных операций
Статья научная
Введение. В Доктрине информационной безопасности Российской Федерации основными негативными факторами, влияющими на состояние информационной безопасности, названы информационно-технические и информационно-психологические воздействия. Поэтому моделирование, оценка и прогнозирование информационным воздействий на социальные группы и организация соответствующего информационного противодействия являются актуальными задачами управления. Материалы и методы. Рассмотрены системно-динамические модели информационных воздействий в социальных сетях и группах. Обосновано их применение с целью противодействия информационному терроризму и экстремизму. Дано описание в виде потоковых диаграмм в обозначениях системной динамики. Приведены системы дифференциальных уравнений. Проведены эксперименты с моделями с применением перспективной имитационной платформы Anylogic. Результаты исследования. Произведено сравнение агентной и системно-динамической модели, показавшее высокую степень их согласования между собой и со статистическими данными. С использованием реальных данных на основе метода кластерного анализа выделены типологические группы в выборочной совокупности поселений России с различающимся средним временем распространения информационных воздействий. Успешно апробированы системно-динамические модели распространения информационных воздействий в социальных сетях и в студенческой среде с использованием постулата Гиббса. Обсуждение и заключение. Показана высокая согласованность результатов моделирования с эмпирическими данными (коэффициенты детерминации не менее 90 %). Модели позволяют осуществлять прогноз информационного воздействия и информационного противодействия, проигрывать различные сценарии динамики указанных процессов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Модели с нейронной сетью и OLS-регрессией используются на рынке акций и включают в себя переменные, описывающие состояние данного рынка. Одним из возможных способов определения таких зависимостей является их кластеризация с помощью анализа главных компонент. Цель исследования -раскрыть суть двух перспективных эвристических подходов к оценке динамики функциональных связей между доходами на рынке акций и переменных, описывающих состояние рынка. Материалы и методы. Материалами для исследования послужили модели с непрерывной сетью и OLS-регрессия в пространстве стратегий управления доходами, а также математическая статистика. Результаты исследования. Известно, что суть установления фужциональных связей между доходами на рынке акций состоит в их кластеризации с использованием линейного или нелинейного анализа главных компонент состояния рынка. В данной работе приводится анализ двух перспективных эвристических подходов к оценке динамики функциональных связей между доходами на рынке акций и переменными, описывающими состояние рынка. Обсуждение и заключения. В результате исследования было установлено, что полученные нейронные сети имеют преимущество перед более традиционными методами в случаях, когда невозможно точно описать имеющиеся связи, но возможно выделить некоторый набор показателей, характеризующий исследуемое явление. И даже в самой неблагоприятной ситуации MBPN-сеть может превосходить метод OLS-регрессии.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В процессе математического моделирования динамических процессов не удается учесть все действующие в них силы. Чтобы математическая модель наиболее точно описывала динамические процессы, в них включают слагаемые, соответствующие постоянно действующим возмущениям. Подобные меры необходимы, например, при решении прикладных задач. В данной статье рассматривается случай, когда система допускает «частичное» положение равновесия. Целью работы является доказательство теоремы об устойчивости «частичного» положения равновесия при постоянно действующих возмущениях, малых в каждый момент времени. Материалы и методы. Объектами исследования являются нелинейные системы дифференциальных уравнений, допускающие «частичное» положение равновесия. Теоремы об устойчивости при постоянно действующих возмущениях «частичного» положения равновесия, малых в каждый момент времени, доказываются с использованием второго метода Ляпунова. Результаты исследования. С введением устойчивости относительно части переменных появилась потребность введения устойчивости при постоянно действующих возмущениях относительно части фазовых переменных. Первые теоремы об устойчивости при постоянно действующих возмущениях относительно части фазовых переменных были получены А. С. Озиранером. Следует отметить, что в настоящее время не сформулировано теорем об устойчивости при постоянно действующих возмущениях «частичного» положения равновесия, что свидетельствует об актуальности данной статьи. Обсуждение и заключения. Доказанная в работе теорема 3 является развитием математической теории устойчивости. Полученные результаты применимы в механике управляемого движения.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена изложению авторского подхода к решению одной из задач теории управления запасами - оптимизации количества запасных элементов технических систем (ЗИП). Материалы и методы. В статье раскрываются особенности задач оптимизации потребности в ЗИП для проведения плановых и аварийных ремонтов восстанавливаемой техники и соответствующие им методы решения. Экономические методы позволяют с достаточно высокой степенью точности моделировать изменение потребности в объеме и структуре ЗИП. В качестве критерия их оптимальности выступает минимум суммарных затрат потребителя на приобретение, оформление заказа и издержки хранения ЗИП. Приводятся методы расчета отдельных составляющих критерия оптимальности. Результаты исследования. Предложенная в статье методика определения экономически оптимального количества ЗИП основывается на представленных функциональных зависимостях, наиболее важных для данной задачи, и на том очевидном, но часто игнорируемом факте, что движение к оптимуму в данном случае следует рассматривать как двухшаговую задачу, предполагающую поиск оптимального количества ЗИП для устранения аварийных отказов технических систем и оптимального его количества для проведения их плановых профилактических ремонтов и осмотров. Обсуждение и заключения. Представленная методика, решая задачу определения оптимального количества ЗИП по каждой группе элементов техники, позволяет оптимизировать также состав их запаса.
Бесплатно
