Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика @vestnik-psu-mmi
Статьи журнала - Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика
Все статьи: 859
Статья научная
Проведены исследования механических свойств матриксов трахеи на основе полимерного ультраволокнистого материала армированного полиуретановыми полукольцами. Установлено отсутствие значительных различий в показателях прочности мягкотканого материала и упругости между синтетическими матриксами и нативными трахеями. Разработанные технологические подходы с применением методов электроспиннинга и термопрессования позволяют получить на основе полимерных биосовместимых материалов медицинского назначения матриксы трахеи по своим конфигуративным, конструктивным и механическим свойствам аналогичные нативной трахее.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается дискретная динамическая система, состоящая из набора управляемых объектов, динамика каждого из которых описывается соответствующим векторным нелинейным дискретным рекуррентным соотношением при наличии управляемых параметров и возмущений (помех). В системе выделены два уровня принятия управленческих решений - доминирующий (первый уровень) и подчиненный (второй уровень), имеющие различные критерии функционирования и объединенные между собой априори определенными информационными и управленческими связями. Рассматривается задача двухуровневого минимаксного программного терминального управления в дискретной динамической системе. Для исследуемой задачи в данной работе предлагается математическая формализация и общая схема ее решения.
Бесплатно
Минимизация бинарных переключательных функций в базисах 2и-не, 2и-2или-не
Статья научная
Рассматривается подход к минимизации логических функций в традиционном базисе (x1 v x2) и в избыточном базисе (x1 v x2)(x3 v X4) Показано, что поиск оптимального покрытия единиц заданной функции ищется в виде дерева импликант соответствующего базиса. Реализация в избыточном базисе равноценна по числу транзисторов, но предпочтительна по быстродействию.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется задача гашения экваториальной составляющей угловой скорости динамически симметричного твердого тела при заданных ограничениях на вектор управляющего внешнего момента. Предполагается, что осевая составляющая угловой скорости является известной функцией времени. В качестве критерия оптимальности используется функционал качества, который характеризует в заданной пропорции расход времени и энергетических затрат. С использованием принципа максимума Л.С. Понтрягина в аналитическом виде найдены минимальное значение функционала, оптимальные управления в форме синтеза, угловые скорости.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется задача оптимального по расходу топлива управления гашением экваториальной составляющей угловой скорости динамически симметричного твердого тела. Для построения оптимального решения применяются принцип максимума Л.С. Понтрягина и метод усреднения. В аналитическом виде найдены угловые скорости, оптимальные управления в форме синтеза, минимальное значение расхода топлива. Приводятся иллюстрирующие примеры.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется задача оптимального управления переориентацией сферически симметрично-го твердого тела в сопротивляющейся среде, при условии, что вектор управляющего внеш-него момента ограничен по модулю. В качестве минимизируемого функционала использу-ется функционал энергетических затрат. Для решения задачи применяются теория кватер-нионов и принцип максимума Л.С. Понтрягина.
Бесплатно
Миры Николая Моисеева (к 120-летию со дня рождения)
Статья научная
В статье приводится краткая биография доктора физико-математических наук, профессора, заведующего кафедрой небесной механики механико-математическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова Н.Д. Моисеева (16.12.1902-06.12.1955), выдающегося отечественного ученого, специалиста в области небесной механики и теории устойчивости движения, историка механики, создателя университетского курса "История механики".
Бесплатно
Многопоточность на платформе.NET. Обзор средств
Статья научная
Рассмотрены способы применения параллелизма на платформе .NET на языке программирования C#. Приведен сравнительный анализ подходов к распределенным вычислениям. Представлены числовые показатели по времени, между каждым из способов, а также диаграммы для наглядного представления.
Бесплатно
Множества в пополнении нормированных пространств
Статья научная
Исследуется строение замыкания множества в пополнении нормированного пространства. Изложен и доказан критерий точки прикосновения множества.
Бесплатно
Модели амбивалентных эмоций роботов
Статья научная
Предложены формулы, позволяющие определять знак и единственное численное значение амбивалентной эмоции робота. Введено понятие превалирующей эмоции робота и дан способ ее определения.
Бесплатно
Модели восприимчивости робота к псевдовоспитанию
Статья научная
Предложены математические оценки способности роботов к псевдовоспитанию. Описан способ вычисления впервые введенной авторами психологической характеристики -способности человека к воспитанию, - основанной на теории роботов и компьютерной про -грамме постановки голоса оратора.
Бесплатно
Модели сегментации сердечных артерий по коронарографическим снимкам
Статья научная
Сердечно-сосудистые заболевания продолжают лидировать среди причин смертности. Снизить смертность и повысить точность диагностики можно с помощью разработки решений на основе искусственного интеллекта. При этом важнейшей из задач является сегментация сердечных артерий. Точная сегментация коронарных сосудов на ангиографических снимках критически важна для выявления стеноза и планирования интервенционных процедур. Однако автоматизированные методы сегментации сталкиваются с рядом проблем, связанных с затруднением распознания сердечных артерий: неравномерное распределение контрастного вещества, артефакты движения, наложение теней от анатомических структур. В данной работе представлена модель сегментации сосудов на основе модифицированной архитектуры U-Net, включающей residual-блоки и механизмы внимания (SCSE) с предварительным обучением энкодера на искусственном датасете для выделения сосудистых признаков. Особое внимание уделено устойчивости модели к шумам – ключевой проблеме ангиографических данных, с которой не справляются многие существующие методы. Модель обучалась на смешанном наборе данных из 1285 двумерных коронарографических снимках, аннотированных экспертами. Предложенный подход достиг значения IoU 0.54 и F1-score 0.79 на тестовой выборке, демонстрируя устойчивость к шуму и артефактам. Дополнительная постобработка с адаптивной фильтрацией улучшила качество бинарных масок, устраняя ложные срабатывания от катетеров и металлических объектов. Внешняя оценка на 50 изображениях из независимого клинического набора показала IoU 0.50 и F1-score 0.75, что превосходит базовые методы сегментации, такие как классическая U-Net (IoU 0.42). Результаты подчеркивают эффективность предложенной модели для сегментации сосудов в условиях реальных ангиограмм, а также демонстрируют потенциал подхода как основы для последующей 3D-реконструкции сосудистой сети, что может улучшить диагностику и планирование лечения стеноза коронарных артерий.
Бесплатно
Моделирование биоритмов в масштабах гена, клетки и всего организма
Статья научная
Выделяется три характерных масштаба описания биосистемы: микроскопический (размер гена), мезоскопический (размер клетки) и макроскопический (размер организма). Для каждого случая обсуждается подход к моделированию циркадианных ритмов на примере предложенной ранее модели с запаздыванием. На уровне гена использовалось стохастическое описание. Показана устойчивость механизма ритмов по отношению к флуктуациям. На мезоскопи-ческом уровне предложено детерминистское описание в рамках пространственно-распределенной модели. Обнаружен эффект групповой синхронизации колебаний в клетках. Макроскопические эффекты исследованы в рамках дискретной модели, описывающей коллективное поведение большого числа клеток. Обсуждается вопрос о сшивании результатов, полученных на разных уровнях описания.
Бесплатно
Моделирование влияния резервирования на энергопотребление самосинхронных схем
Статья научная
Вектор развития микро-, а скорее уже наноэлектроники направлен в сторону постоянного уменьшения базового напряжения питания, однако современные методы проектирования позволяют не только снижать базовое напряжение, но и варьировать рабочее напряжение питания. Вычислительные системы с адаптивным питаниям позволяют существенно увеличить энергоэффективность вычислительной техники. Важной задачей для построения таких систем является получение данных о динамике характеристик вследствие масштабирования входных параметров как экспериментальных, так и с помощью средств моделирования. Так как вычислительные системы с адаптивным питанием приобретают такое важное свойство как устойчивость к сбоям источника питания, то необходимо также оценить возможность их повсеместного внедрения в аппаратуру для критических областей применения. Такая аппаратура, как правило, проектируется с пассивной отказоустойчивостью. В статье приводятся данные моделирования отказоустойчивых самосинхронных полных сумматоров в системе схемотехнического моделирования.
Бесплатно
Моделирование дезаксиального двигателя для минимизации сил трения в паре "поршень - цилиндр"
Статья научная
На основании моделирования работы кривошипно-шатунной передачи показана зависимость величины работы силы трения между поршнем и цилиндром от смещения центральной оси поршня. При построении решения в модели учтены геометрические и кинематиче -ские характеристики реальной конструкции.
Бесплатно
Моделирование дискретного управления противовирусным иммунным ответом в условиях неопределенности
Статья научная
Рассматривается численное решение задачи дискретного управления иммунным ответом при инфекционном заболевании в условиях неопределенности. Задача дискретного управления представлена нелинейной системой обыкновенных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом. Условия неопределенности означают, что значения параметров модели неизвестны, а их оценка корректируется по мере поступления новых клинико- лабораторных данных. Для решения данной задачи предложен алгоритм, позволяющий в рамках математической модели инфекционного заболевания одновременно строить управление и идентифицировать параметры. С помощью предложенного алгоритма построены программы лечения, основанные на реализации иммунотерапии, а также проведена идентификация параметров математической модели противовирусного иммунного ответа. Показано, что иммунотерапия позволяет проводить эффективное лечение при острой форме инфекционного заболевания.
Бесплатно
Моделирование конвективных течений в CFD-пакетах
Статья научная
Проведено численное исследование формирования конвективных течений в цилиндрическом слое жидкости с локализованным нагревом в центральной части. Для численной реализации задачи использовался конечно-элементный программный комплекс ANSYS. Расчеты проводились двумя различными методами, реализованными в CFD-пакетах CFX и FLUENT. Получены интегральные характеристики, характеризующие временную эволюцию течений. Проведено сравнение решений, полученных различными решателями, с экспериментально полученными данными.
Бесплатно
Моделирование логических схем посредством теории множеств
Статья научная
На основании известных теорем о непротиворечивости лямбда-исчисления, доказанных в семантике самопринадлежности, описан способ моделирования логических схем посредст- вом теории множеств, использующий модель двузначной логики; из этих теорем о непро- тиворечивости следует непротиворечивость моделей логических схем.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования процессов переноса продуктов горения, выделяющихся при комбинированном пожаре. Комбинированный пожар представляет собой точечный торфяной пожар и распространяющийся от него низовой лесной пожар. Лесной пожар перемещается с течением времени и является нестационарным источником примеси и тепла.
Бесплатно
Моделирование отсрочки поимки цели в ADT-игре с тремя защитниками
Статья научная
Рассматривается вариант Attacker-Defender-Target задачи с тремя защитниками. Задача рассматривается в простых движениях в плоской постановке: цель и защитники двигаются прямолинейно с постоянной скоростью. Начальное положение цели и атакующего задано. В этом случае движение цели определяется её начальным вектором скорости, а защитников – моментом и углом выпуска. Считается, что все защитники выпускаются сразу в начальный момент времени обнаружения атаки, так как их выпуск позже может быть шумным и демаскировать цель для атакующего. Защитники представляют собой ложные цели, фактически задача заключается в определении таких траекторий защитников, при которых атакующий вначале занимается их перехватом, и только после этого переключается на преследование основной цели. Тем самым время перехвата основной цели увеличивается, и при некоторых значениях параметров она может стать недостижима для имеющего ограниченный запас энергоресурса атакующего. В исследовании рассматривается модель работы системы самонаведения автономного атакующего аппарата, основанная на пропорциональной навигации, при этом сначала атакующий решает задачу совместного преследования целей, затем обходит цели по очереди. Разработан программный комплекс, проведено численное моделирование, определены оптимальные углы выпуска трех защитников для различных курсовых углов цели. Для каждого из рассмотренных случаев найдено решение, при котором атакующему не хватает энергоресурса для перехвата основной цели.
Бесплатно
