Математическое моделирование. Рубрика в журнале - Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление
Двигательная система co встроенными точками опоры на основе лазерных (VCSEL) двигателей Emdrive
Статья научная
Предложена концепция твердотельного лазерного двигателя EmDrive в виде VCSEL-структуры (VCSEL-EmDrive-двигателя). Рассмотрена микроэлектронная двигательная система с электронно-контролируемыми VCSEL-EmDrive-двигателями, используемыми в качестве точек опоры, и MEMS-актюаторами, обеспечивающими ускорение транспортных средств по отношению к неускоряющимся точкам опоры. Показана высокая энергетическая эффективность подобных двигательных систем, сопоставимость их энергетической эффективности с энергетической эффективностью реактивного двигателя и автомобильного двигателя внутреннего сгорания при ускорении автомобиля, а также независимость энергетической эффективности подобных двигательных установок от скорости транспортного средства при незначительных релятивистских эффектах. Приведен эскиз футуристического космического корабля с микроэлектронной двигательной установкой.
Бесплатно
Динамические модели природно-техногенных рисков
Статья научная
Рассмотрен общий вид модели оценки рисков в природно-техногенной системе, основанной на учете воздействия на нее природных и техногенных факторов. Найдено общее решение системы дифференциальных уравнений, описывающих модель. Проанализировано два примера применения модели для случая похожих природных и техногенных воздействий: воздействия линейного вида, приводящие к возникновению катастрофических сейсмических событий, а также воздействия параболического вида, которые приводят к криповым, карстово-деформационным, просадочным и оползневым процессам. Кроме того, описаны две новые модели динамики природного и техногенного риска, возникающего в природно-техногенной системе под влиянием опасных природных и техногенных факторов. Представленные модели отличаются друга от друга видами воздействий. В первой модели рассматриваются совместно параболический (отражающий угрозы, интенсивность которых плавно уменьшается с расстоянием от эпицентра) и линейный (отражающий внезапно возникающие угрозы) виды воздействий; во второй модели проведен анализ таких видов воздействий, как параболический и гиперболический (отражающий угрозы, интенсивность которых резко уменьшается с течением времени). Делается вывод, что на основе предложенных моделей можно достаточно точно описать практически любые виды сочетанного природно-техногенного воздействия и по результатам такого описания составить специальный «атлас» комплексных воздействий на природно-техногенную систему с целью превентивного «проигрывания» различных ситуаций и выработки наиболее эффективного противодействия возникающим опасностям со стороны подразделений МЧС и других структур.
Бесплатно
Дискретно-событийное моделирование процессов мониторинга и управления информационной безопасностью
Статья научная
Применен метод дискретно-событийного моделирования для описания процессов мониторинга и управления информационной безопасностью. В ходе имитационных экспериментов показано, что именно эти модели позволяют наиболее адекватно, в режиме реального времени представить процесс реагирования на компьютерные атаки, рассчитать резко меняющуюся при их реализации нагрузку на информационную систему, персонал, обеспечивающий ее защиту, наглядно отобразить функционирование подсистемы мониторинга и управления информационной безопасностью. Дискретно-событийная модель построена в среде AnyLogic и отражает сообщения об атаках из двух источников информации (внутренних и внешних), приходящие от рабочих станций, сетевых устройств, web-ресурсов и средств защиты информации. Дается описание SIEM (Центр информационной безопасности и управления событиями), где последовательно производится сбор сообщений, их фильтрация, агрегация и корреляция. SIEM дает возможность распределить сообщения по степени риска - высокий, средний, низкий. Далее моделируется SOC (Центр операций по обеспечению безопасности) с тремя линями обслуживания, отличающимися уровнями распознавания компьютерных атак и, соответственно, уровнями подготовки персонала. Результаты экспериментов с моделью включают изучение времени реагирования на компьютерные атаки, времени ожидания в очереди, времени обработки в блоках SIEM и SOC, количества сообщений с обнаруженными совпадениями сигнатур, отражающими компьютерные атаки, а также исследование ситуации, при которой происходит резкое увеличение количества сообщений, передаваемых от источников в Центр мониторинга информационной безопасности. Программное обеспечение Anylogic позволяет проигрывать различные сценарии с применением дискретно-событийной модели, производить интерпретацию результатов компьютерных атак, проводить различные виды имитационных экспериментов, обходя сложности их практической реализации и удешевляя получение оценок состояния информационной безопасности. Имитационные эксперименты позволяют прогнозировать время реагирования на компьютерные атаки, изучить блоки фильтрации, агрегации и корреляции.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается деятельность дежурной части территориального органа МВД России на районном уровне как системы массового обслуживания с применением методов имитационного моделирования. Приведена имитационная модель, основные показатели, характеризующие работу дежурной части территориального органа МВД России с точки зрения теории массового обслуживания. Показан пример расчета основных характеристик типовой дежурной части территориального органа МВД России, проведен оптимизационный эксперимент с моделью. Модель позволяет осуществить анализ и прогноз работы дежурной части территориального органа МВД России, проигрывать различные сценарии при изменении основных параметров дежурной части. Материалы статьи представляют практическую ценность в информационно-аналитической деятельности органов внутренних дел Российской Федерации в целях оценки работы дежурной части территориального органа МВД России.
Бесплатно
Имитационное моделирование эпидемий компьютерных вирусов
Статья научная
Применен метод системной динамики для моделирования эпидемических процессов распространения в сетях компьютерных вирусов. Описаны процессы распространения вирусов на основе SEIR и PSIDR моделей и выполнена их реализация в программной среде Anylogic. Проведены имитационные эксперименты, позволяющие исследовать динамику числа уязвимых, инфицированных, латентных и вылеченных хостов сети, а также определять оптимальные значения параметров моделей при заданных ограничениях на характеристики распространения вирусов. Применение имитационной модели дало новые возможности для исследования вирусных эпидемий в компьютерных сетях, решения задач управления эпидемиями, прогнозирования их течения, определения оптимальных параметров противодействия. Сделан вывод, что дальнейшим развитием работы является развитие и построение комплекса моделей, учитывающих другие процессы, связанные с распространением вирусов и проведение дополнительной серии имитационных экспериментов с различными комбинациями факторов, включая специфические факторы конкретных критических инфраструктур.
Бесплатно
Интеллектуальный мониторинг систем электроэнергетики: существенные признаки и технологии
Статья научная
Рассматриваются основные признаки содержания понятия «интеллектуальный мониторинг» применительно к системам электроэнергетики. Приводятся примеры технологий интеллектуального мониторинга.
Бесплатно
Использование квантовых вычислений при выборе управленческого решения
Статья научная
Статья посвящена проблеме разработки метода увеличения быстродействия вычислительной системы радиолокационной станции, основанного на внедрении в информационные процессы выбора целей поражения квантовых вычислений для уменьшения времени принятия управленческого решения. Представлен пример организации работы квантовой системы.
Бесплатно
Статья научная
На основе материалов из открытых информационных источников дан краткий анализ современного состояния использования методов программного моделирования для разработки систем бортовых комплексов управления летательных аппаратов, в частности бортовых вычислительных систем. Разработаны предложения по использованию программной эмуляции бортовой вычислительной системы.
Бесплатно
Исследование влияния ионосферы Земли на распространение радиоволн P-диапазона
Статья научная
В настоящей работе методом бихарактеристик рассмотрены особенности влияния ионосферы Земли на распространение радиоволн высокочастотного P-диапазона. Получены оценки величин угла фарадеевского вращения в зависимости от взаимной ориентации лучевых траекторий и вектора напряженности внешнего магнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
Методом бихарактеристик рассмотрены особенности влияния ионосферы Земли на распространение высокочастотных радиоволн, что актуально в связи с проектированием космических антенн с синтезированной апертурой. Получены оценки величин угла фарадеевского вращения в зависимости от частоты передатчика. Исследован набег фазы и рефракционные ошибки.
Бесплатно
Исследование каспоидной фокусировки A3 методом локальной асимптотики
Статья научная
Рассмотрена каспоидная фокусировка типа A3, образованная параболическим волновым фронтом. Сопоставлены методы определения параметров универсальной деформации особенности - метода глобальной асимптотики (или метода седловых точек) - и первое приближение метода локальной асимптотики. Построены амплитудная и фазовая структуры волнового поля в окрестности особенности.
Бесплатно
Исследование наноструктурированных материалов
Статья научная
В работе применяется метод рассеяния очень холодных нейтронов (ОХН) для исследования структур различных материалов с характерными размерами от единиц до сотен нанометров. Кратко рассматриваются теоретические основы этого метода. Упругое рассеяние ОХН не изменяет состояния рассеивателя, так как энергия нейтронов много меньше энергии химических связей. Экспериментальные данные, полученные на времяпролётном спектрометре, дали возможность из полного сечения взаимодействия получить полное сечение упругого рассеяния. Методика моделирования позволяет получить параметры дискретных неоднородностей в случайно неоднородных средах.
Бесплатно
Статья научная
Выполнено математическое моделирование распространения радиоволн в ионосфере с учетом магнитного поля Земли в зависимости от изменения мгновенной частоты. Особое внимание уделено распространению излучения при выходе луча под углами 90° и 45°. Сопоставлены результаты вычислений в случае обыкновенной и необыкновенной волн. Рассмотрено распространение радиоволн в условиях пространственной модуляции слоя F 2.
Бесплатно
Статья научная
Сопоставлены проекции фазового пространства в двумерные подпространства, соответствующие различным картам канонического оператора Маслова, в невозмущенном и возмущенном случаях. Рассмотрены каустические особенности лучевых семейств в этих проекциях. Рассчитаны амплитудные множители вдоль лучей для разных карт и проанализированы сингулярности, связанные с касанием лучей каустик. В качестве возмущений ионосферного слоя F рассмотрены: слой E, спорадический слой и локальное эллиптическое возмущение в окрестности главного максимума. Показано, что канонические подпространства даже в невозмущенном случае содержат каустики, а введение возмущений существенно усложняет лучевую и каустическую картину. Сделан вывод об актуальности перехода от интегрального описания решения к волновой теории катастроф.
Бесплатно
Статья научная
Проведено численное моделирование распространения частотно-модулированных сигналов в анизотропной среде с учетом влияния частоты соударений электронов на отклоняющее поглощение. Изучены проекции лучевых траекторий на разные координатные плоскости. Исследованы влияние расходимости лучевых траекторий и поглощения радиоволн на ослабление амплитуды радиосигнала. Выполнено сравнение результатов вычислений для необыкновенной и обыкновенной волн. Расчеты проведены для дневной и ночной моделей электронной концентрации и частоты соударений высокоширотной ионосферы.
Бесплатно
Статья научная
Всестороннее рассмотрение возможностей очень холодных нейтронов (ОХН) в изучении материалов и конденсированных сред осуществлено научным коллективом сотрудников НФО ФИАН руководимым Ю.А. Меркульевым. Ими был разработан и установлен на реакторе ИРТ МИФИ времяпролетный спектрометр ОХН (рис. 1). Создан оригинальный метод изучения наноструктуры и динамических особенностей простых и сложных, магнитных и немагнитных, упорядоченных и неупорядоченных веществ, который может быть с успехом использован даже на ядерных реакторах с невысокими потоками нейтронов. Получены новые ядерные данные. Проведены исследования различных материалов. Результаты проведенных экспериментов были использованы в процессе разработки методов получения новых материалов с улучшенными макро-свойствами.
Бесплатно
К вопросу об асимптотически сходящихся рядах
Статья научная
Методами математического моделирования исследованы сходимости частичных сумм асимптотически сходящихся рядов. Рассмотрен расходящийся ряд, являющийся асимптотикой интеграла Френеля. Проанализированы скорость сходимости и размер области сходимости в зависимости от числа членов частичной суммы.
Бесплатно
Статья научная
Построена математическая модель движения аэродинамического маятника в потоке среды. На основании теории квазистационарного обтекания пластинки средой получена система дифференциальных уравнений движения тела, в которую входят экспериментальные аэродинамические функции. Проведен переход к новым безразмерным переменным. Показано нарушение единственности решений уравнений движения. Проведен геометрический анализ областей неоднозначности в подпространстве фазовых переменных. Решены уравнения равновесия и найдены различные стационарные точки. Методом Раусса - Гурвица построены области устойчивости на плоскости различных безразмерных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Описывается математическая модель управления рисками, возникающими в процессе функционирования сложных технических систем ответственного назначения в условиях неполноты и неопределенности информации о параметрах и фазовом состоянии. Цель исследования - разработка индивидуальной оптимальной стратегии управления рисковыми событиями, возникающими в ходе работы сложных технических систем, предполагающая минимизацию величины ущерба, связанного с рисками, а также наименьший размер затрат, возникающих в связи с профилактическими и контрольно-измерительными работами в течение всего периода эксплуатации. Задачи исследования - построение математической модели управления рисками в процессе функционирования сложных динамических технических систем ответственного назначения в условиях интервальной неопределенности о параметрах и фазовом состоянии, разработка методов индивидуального прогнозирования изменения состояния рассматриваемого класса систем. Дается сравнительная характеристика эффективности применения математического аппарата теории выбросов случайных процессов и метода индивидуального прогноза при решении задачи управления рисками, возникающими при эксплуатации сложных технических систем ответственного назначения в условиях неопределенности. На основе методов статистики интервальных данных создана математическая модель управления рисками, учитывающая возможные погрешности при измерении значений параметров рассматриваемого класса сложных систем на всех окнах контроля в течение периода эксплуатации. Научная новизна предлагаемого подхода заключается в применении статистики интервальных данных, позволяющих наиболее точно учитывать возможные погрешности, связанные с замерами значений параметров изучаемых технических систем на всех этапах контроля. Построенная в ходе проведенного исследования математическая модель управления рисками при работе сложных технических систем ответственного назначения дает возможность сделать выбор оптимальной стратегии управления рисками при эксплуатации объектов данного класса. Разработан алгоритм прогноза изменения состояния технической системы в течение всего периода работы на основе аппарата статистики интервальных данных, позволяющий учитывать погрешности при измерении основных параметров рассматриваемой системы на всех этапах процесса управления.
Бесплатно
Катастрофы в задачах дифракции и распространения волн
Статья научная
Выполнен обзор основных результатов, посвященных применению волновой теории катастроф к задачам распространения, фокусировки и дифракции радиоволн. Рассмотрены лучевые и каустические структуры, а также волновые поля в фокальных областях.
Бесплатно
