Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта отправляется в «Яндекс» и «Google»

Понятно

Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology

cетевое издание
issn 2310-6018

отправить
статью

метаданные статей за последние 2 года

Триггеры двигательной активности, измеряемые с помощью функциональной спектроскопия в околоинфракрасном диапазоне (fNIRS)

2024. T.12. № 2. id 1522

Самандари А.М. Афонин А.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.45.2.004

Научные исследования разошлись в интерпретации активности первичной моторной коры головного мозга. Различные исследования показали, что первичная моторная кора активируется только во время физических двигательных задач. В то время как другие исследования показали, что аналогичную измеримую активность можно наблюдать и записывать, когда моторная кора возбуждается или стимулируется во время мысленного представления движения. Таким образом, целью данного обзора было сравнение триггеров активации моторной коры во время физического выполнения и мысленного представления движения путем регистрации сигналов мозга, возникающих в результате стимуляции, с использованием метода функциональной спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона на основе нейронного интерфейса (интерфейс мозг-компьютер). Данное исследование выявляет характерные черты и сравнения на основе различных подходов к анализу и систематической реализации целевых триггеров активации моторной коры во время обучения на нейронном интерфейсе (fNIRS). Основываясь на вышеизложенном, в заключение данного обзора подчеркивается, что триггеры активации коры головного мозга в целом и под разными названиями вызывают активность, которая может быть зарегистрирована путем измерения различных изменений, происходящих в концентрации гемоглобина. Иными словами, как выполнение физических задач, так и сходные ментальные представления движения вызывают ощутимую активность в моторной коре. Это предоставляет обоснование для протезирования, реабилитации и других применений. Кроме того, это стимулирует будущие исследования по выявлению положительных триггеров активации коры для изучения психологических состояний когнитивных функций и определенных патологических состояний, а также нейрофизиологических исследований.

Ключевые слова: функциональная спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона, триггеры, моторная кора, интерфейс мозг-компьютер, физическое движение, мысленное представление движения

Математическая модель универсальной системы управления шагающим роботом на основе методов обучения с подкреплением

2024. T.12. № 1. id 1520

Кашко В.В. Олейникова С.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.025

Современные подходы к решению задачи управления шагающими роботами с вращательными звеньями представляют собой разрозненные алгоритмы, строящиеся либо на готовой локомоторной программе с дальнейшей ее адаптацией, либо на сложных кинематико-динамических моделях, нуждающихся в обширных знаниях о динамике системы и окружающей среды, что в прикладных задачах зачастую является невыполнимым. Так же, используемые подходы жестко связаны с конфигурацией шагающего робота, что делает невозможным применение метода в приложениях с иной конфигурацией (другим количеством и типом конечностей). В данной статье предлагается универсальный подход к управлению движением шагающих роботов, основанный на методологии обучения с подкреплением. Рассматривается математическая модель системы управления, основанная на конечных дискретных марковских процессах в контексте методов обучения с подкреплением. Ставится задача построения универсальной и адаптивной системы управления, способной осуществить поиск оптимальной стратегии для реализации локомоторной программы в заранее неизвестной среде, путем непрерывного взаимодействия. К результатам, отличающимся научной новизной, следует отнести математическую модель данной системы, позволяющей описать процесс ее функционирования с помощью марковских цепей. Отличием от существующих аналогов является унификация описания робота.

Ключевые слова: система управления, обучение с подкреплением, марковские процессы принятия решений, нейронные сети, шагающий робот, искусственный интеллект

Концепция построения телекоммуникационной подсистемы системы управления движением пассажирских судов в городе Москве

2024. T.12. № 1. id 1518

Шахнов С.Ф. Смоленцев С.В. Буцанец А.А. Иванова А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.023

Возрастающая плотность движения водного транспорта в Москве требует упорядочения движения многочисленных туристических, прогулочных и рейсовых судов, а также обеспечения необходимого уровня безопасности пассажирских перевозок. Создаваемая Правительством города Москвы система организации движения пассажирских судов (СОД ПС) призвана решить указанные проблемы в акватории центрального бьефа города Москвы между шлюзами № 9 и № 10. В статье разработана концепция СОД ПС для города Москвы на основе инженерно-кибернетического подхода. Обоснован выбор системы высшего уровня (мета-системы), требованиям которой должна удовлетворять проектируемая система. Представлена структурная схема СОД ПС, включающая в себя пять подсистем. Рассмотрены факторы, определяющие свойства проектируемой системы, и ограничения, влияющие на функционирование СОД ПС. Разработанная концепция СОД ПС для города Москвы позволила выделить рациональную структуру телекоммуникационной подсистемы, формирующую каналы для мониторинга и управления элементами СОД ПС и осуществляющую обмен информацией между ними, а также между СОД ПС и внешними системами, и определить ее задачи. Описаны каналы связи, входящие в состав подсистемы телекоммуникации. Представлены внешние и внутренние факторы, способные повлиять на функционирование проектируемой СОД ПС и ее подсистемы телекоммуникации. Обоснована необходимость ввода в проектируемую СОД ПС модуля расчета точки встречи судов под мостами. Описаны способы передачи аварийных сигналов между СОД ПС и внешними системами. Представлен пример расстановки ретрансляторов УКВ-связи вдоль пассажирского маршрута № 1 на изгибах реки. Сделан вывод об оптимальности структуры подсистемы телекоммуникации, которая обеспечивает выполнение поставленных задач при минимизации привлекаемых ресурсов.

Ключевые слова: телекоммуникационная подсистема, система организации движения пассажирских судов, акватория Москвы, инженерно-кибернетический подход, канал связи, центр организации дорожного движения Правительства Москвы, АИС, АРМ оператора

Применение оптимизационного моделирования при управлении итерационным процессом целедостижения в командно-ориентированной организационной системе IT-сферы

2024. T.12. № 1. id 1517

Корчагин С.Г.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.020

В статье рассматривается процесс работы над проектом в командно-ориентированной системе IT-сферы с применением оптимизационного моделирования итерационного процесса целенаправленной командной деятельности, исходя из принципов управления в Agile-ориентированной организационной системе. Для такой системы общие принципы гибких методологий разработки, направленных на ускорение создания проектов путем разделения конечных требований на более мелкие части для возможности учитывания отзывов заинтересованных сторон на каждом этапе работ, трансформируются в проблемно-ориентированные, что позволяет выделить особенности управления, с точки зрения которых и рассматривался процесс работы над проектом. Показано, что указанные принципы изначально внедряются на уровне управляющего центра, в частности, с ними должен быть хорошо ознакомлен менеджер проекта, затем на уровне команд и только после этого следует внедрять разработанные программы оптимизации. Результаты их применения показаны при описании каждой из особенностей управления. Для объективной оценки эффективности разработанных программных средств приведено сравнение результатов работы над схожими проектами. В одном применялись только принципы гибких методологий управления проектами, в другом дополнительно использовались разработанные программные средства для управления итерационным процессом целедостижения в командно-ориентированной организационной системе.

Ключевые слова: agile-ориентированная организационная система, командная деятельность, многоальтернативная оптимизация, экспертное оценивание, принятие управленческих решений

Адаптивная квантильная регрессия

2024. T.12. № 1. id 1514

Тюрин А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.016

Актуальность темы исследования обусловлена растущей потребностью в быстрых и точных инструментах построения математических моделей. В данной работе рассматриваются подходы к построению адаптивной квантильной регрессии, так как выбор оптимального квантиля в процессе обучения может сэкономить большое количество времени исследователя. Правильный выбор квантиля может существенно улучшить показатели модели на тестовых наборах данных и, как следствие, позволит получать более надежные прогнозы при реальном использовании такой математической модели. Разработанный подход представляет собой комбинацию модифицированной квантильной регрессии и градиентного спуска, что улучшает адаптацию модели к различным данным. В работе приведено подробное описание разрабатываемого алгоритма, сравнение точности работы предложенной модели с традиционной квантильной регрессией и градиентным спуском, и их комбинациями, а также анализируется время обучения моделей, включая количество эпох обучения. Эксперименты показывают, что адаптивная квантильная регрессия демонстрирует повышенную точность при сокращении времени обучения. Результаты подчеркивают эффективность этого метода в области анализа данных и прогнозирования, открывая новые перспективы для более эффективных и быстрых моделей машинного обучения.

Ключевые слова: квантильная регрессия, адаптивный алгоритм, градиентный спуск, математическое моделирование, численные методы

Оптимальное управление боевыми действиями

2024. T.12. № 1. id 1511

Белоусова Е.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.009

В статье предложен метод решения задачи адаптации дискретной модели управления запасами к задаче о боевых действиях двух армий. Целью является идентификация управляющего воздействия на линейную систему разностных уравнений, позволяющего переводить ее из начального в конечное состояние в заданных параметрах при условии минимизации затрат. Дискретные управляемые процессы играют важную роль в теории и практике оптимального управления, поскольку многие задачи планирования описываются именно системами разностных уравнений. Для системы уравнений подобного вида характерен дискретный тип контроля количества боевых единиц на текущем этапе. Поставки формируются через фиксированные промежутки времени. Эффективность управления контролируется (верифицируется) квадратичным критерием качества, который характеризует затраты на проведение боевых действий. Критерий показывает суммарные расходы на поставки и содержание боевых единиц, изменение количества которых определяется тремя факторами: темпом потерь в результате боевых действий, естественными потерями и скоростью поступления подкреплений. Построение оптимального управляющего воздействия проводится методом обратной связи. Отмечается, что решение поставленной задачи усложняется тем фактом, что необходимо среди всех возможных решений найти такие, которые позволят реализовать поставленные цели с наименьшими затратами человеческих и материальных ресурсов. Эти затраты представлены как функции нескольких переменных, значения которых известны в начальный момент времени. В статье обосновано, что для решения задачи оптимального управления ресурсами применительно к случаю боевых действий двух армий метод обратной связи является наиболее предпочтительным. Разобрано несколько примеров. Реализация метода обратной связи наглядно показывает, что более длительный промежуток противостояния заметно снижает потери. Материалы статьи представляют практическую ценность для стратегического планирования в условиях военных конфликтов.

Ключевые слова: оптимальное управление, дискретная система, принцип обратной связи, боевые действия, управляющее воздействие

Идентификация автора текста для открытого множества кандидатов в контексте кибербезопасности

2024. T.12. № 1. id 1510

Романов А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.012

В работе рассмотрены методы определения авторства любительских сочинений по мотивам популярных произведений литературы и кинематографа. Данные для проведения исследования включают тексты 5 самых популярных тематик онлайн-библиотеки Ficbook. Наиболее распространенной является задача атрибуции с закрытым набором. Относительно практических задач можно предполагать, что не всегда истинный автор анонимного текста будет присутствовать в списке кандидатов. Поэтому процесс определения автора рассматривался как усложненная модификация классической задачи классификации – приведению к виду открытого множества авторов. Предложенные методы основаны на авторской комбинации fastText и One-Class SVM с отбором информативных признаков и статистических оценках мер сходства векторных представлений. Статистические методы оказались наименее эффективны даже для простого, кросс-тематического, случая, в котором данные методы уступают в точности одноклассовому SVM до 15 %. Для той же кросс-тематической задачи средняя точность авторской методики на основе совместного применения fastText и One-Class SVM составляет 85 %. В сложном случае внутри тематической классификации авторов точность представленной методики варьируется от 75 до 78 % в зависимости от тематической группы.

Ключевые слова: определение автора текста, fastText, машинное обучение, анализ текста, информационная безопасность

Метод управления вычислительными ресурсами распределенных систем на основе «жадной» стратегии и онтологии эффективных алгоритмов

2024. T.12. № 1. id 1508

Клименко А.Б. Баринов А.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.018

В настоящее время управление вычислительными ресурсами в современных системах распределенных вычислений является актуальной проблемой. Эволюция потенциала инфраструктуры привела к тому, что распределенные вычисления могут быть организованы в динамичных гетерогенных и географически распределенных вычислительных средах, примерами которых являются среды «туманные» и «краевые». Динамика как нагрузки, так и топологии подразумевает необходимость смены конфигурации системы, а именно закрепления пользовательских задач за вычислительными устройствами с выделением необходимых ресурсов. Последнее актуализирует вопрос повышения эффективности функционирования планировщика (брокера), обеспечивающего управление ресурсами сети в пределах выделенного фрагмента. Алгоритмическое и программное обеспечение планировщиков основано на моделях и методах теории расписаний и, исходя из постановки задачи, реализует либо простые эвристики, либо методы математического программирования, либо метаэвристики. Однако анализ представленных в открытом доступе постановок задач показал, что они, во-первых, являются частными случаями и реализуют определенные ситуации распределения вычислительных ресурсов, во-вторых, не отражают в полной мере свойств гетерогенности, географической распределенности и динамики вычислительных сред. В рамках данного исследования предложена общая модель задачи распределения вычислительных ресурсов с учетом перечисленных свойств и предложен ее метод решения с использованием предметной онтологии метаэвристических методов. Показана целесообразность построения и применения онтологии на примере анализа эффективности генетических алгоритмов в зависимости от значений параметров решаемой задачи распределения вычислительных ресурсов.

Ключевые слова: онтология, распределение ресурсов, распределенные вычисления, управление распределенными вычислениями, управление ресурсами, оптимизация

Оценка колебаний численности бактериопланктона по вертикали водной толщи озера Байкал за многолетний период

2024. T.12. № 1. id 1507

Бурдуковская А.В. Белых Т.И. Родионов А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.013

В статье предлагаются два подхода к анализу временных рядов численности бактериопланктона в трех различных слоях водной толщи озера Байкал. При первом подходе рассчитываются значения сезонной компоненты рядов методом скользящей средней и строятся аддитивные и мультипликативные модели, из которых на основании рассчитанных коэффициентов достоверности, выбираются лучшие. Проводится интерпретация оценок значений сезонной компоненты в каждой из них. При втором подходе выполняется корреляционно-регрессионный анализ совместного изменения численности бактериопланктона, температуры и уровня воды озера. Выдвигаются и проверяются статистические гипотезы о значимости коэффициентов корреляции между рассматриваемыми факторами. Строится математическая модель множественной регрессии с включением фиктивных переменных, описывающих влияние сезонных колебаний на изменение численности бактериопланктона. Рассчитывается статистическая оценка значимости построенной модели и включенных в модель факторов. Приводится интерпретация результатов корреляционно-регрессионного анализа по отношению к исследуемой предметной области. Делается вывод о том, что полученные результаты могут быть использованы при прогнозировании количества бактериопланктона в разные периоды времени, при составлении экологического обоснования состояния озера, а также прогноза его микробиологического режима.

Ключевые слова: временные ряды, бактериопланктон, метод скользящей средней, сезонная компонента, корреляционно-регрессионный анализ, модель множественной регрессии, озеро Байкал

Разработка математических моделей и алгоритмов оптимизации графика независимых работ проекта

2024. T.12. № 1. id 1506

Россихина Л.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.014

Планирование является одним из важных процессов для проекта. К основным процессам планирования относятся определение работ, планирование ресурсов, определение продолжительности работ, разработка расписания. В статье рассматриваются проекты с независимыми работами. Целью исследования является оптимизация графика выполнения работ по периодам. Рассмотрены три частные задачи. Первая задача состоит в распределении работ по периодам таким образом, чтобы достичь максимального суммарного эффекта от их реализации с учетом ограничения затрат в каждом периоде и возможности частичного выполнения работ в данном периоде. Алгоритм решения основан на методе «Затраты – эффект». Доказана обоснованность предложенного алгоритма. Во второй задаче рассматривается распределение работ по периодам при запрете переноса части работ в другие периоды и ограничении затрат в каждом периоде. На основе метода дихотомического программирования предложен алгоритм решения задачи для двух периодов. Для количества периодов больше двух предложен приближенный алгоритм. Для случая, когда информация о невыполненных работах в ходе реализации проекта изменяется, рассмотрена задача максимизации суммарного эффекта от реализации работ проекта в текущем периоде. Причем эффект от реализации множества работ появляется после их завершения и определенный эффект появляется от частичной реализации другого множества работ. При этом получаемый эффект пропорционален части выполненного объема работ. Предложен алгоритм решения задачи, основанный на получении параметрических зависимостей суммарного эффекта для каждого множества работ от величины затрат. Доказана обоснованность алгоритма. Приведены примеры, иллюстрирующие применение предложенных алгоритмов.

Ключевые слова: проект, работа, период, эффект, затраты, ресурс, задача о ранце, метод дихотомического программирования

Моделирование и оптимизация размещения передающих устройств в беспроводной системе связи

2024. T.12. № 1. id 1504

Аветисян Т.В. Минаев К.А. Преображенский А.П. Преображенский Ю.П.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.034

В работе рассматривается задача распространения сигнала внутри помещения. При решении данной задачи рассматривалось несколько этапов. На первом этапе была построена модель распространения электромагнитной волны через стену. Использовался подход, базирующийся на геометрической оптике. Для расчета степени поглощения требуется учитывать диэлектрическую и магнитную проницаемость материала стены. Чтобы обеспечить автоматизацию процесса вычислений, была написана программа на языке C++, которая дает возможности для того, чтобы быстро определить значения мощностей при заданных условиях. Исследовано затухание радиосигнала в зависимости от угла падения на стену. На втором этапе рассмотрена задача по определению уровня распространяющейся электромагнитной волны в различных точках внутри помещения. На третьем этапе рассмотрена задача оптимизации размещения передающего устройства внутри помещения. Был использован метод случайного поиска с последовательным сужением области определения значений. При этом требовалось применение метода сеток, являющегося локальным методом оптимизации. Для каждого участка сетки использовался метод золотого сечения. В итоге, после реализации нескольких десятков тысяч итераций, было определено оптимальное размещение передающего устройства. Научно-практическая значимость работы состоит в разработке комплексного алгоритма оптимизации размещения передающих устройств в помещении на основе вычислительного эксперимента.

Ключевые слова: беспроводная связь, распространение электромагнитных волн, поглощение электромагнитных волн, оптимизация, мощность сигнала, затухание сигнала

Моделирование патч-антенны в программе конечно-элементного анализа Comsol Multiphysics

2024. T.12. № 1. id 1501

Черкесов Д.С. Касаткина Т.И.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.031

В статье проводится детальная оценка возможностей применения патч-антенн, выполненная на основе анализа их достоинств и недостатков. Новая конструкция патч-антенны была подвергнута моделированию, включая описание ее структуры и создание трехмерной модели. Получено распределение поля в геометрии патч-антенны, что дает полную картину о влиянии ее структурных элементов на электромагнитные свойства. Кроме того, получена диаграмма направленности патч-антенны, которая раскрывает угловые особенности ее излучения. Построены графики коэффициента усиления одиночной патч-антенны, коэффициента равномерной решетки 8×8, коэффициента усиления микрополосковой патч-антенны 8×8, построенные в дБ-шкале. Показано, что конструкция прямоугольной микрополосковой патч-антенны с V-образными вырезами обеспечивает лучшую поляризацию на краях по сравнению с центром у предложенной модели патч-антенны, что может быть критическим фактором в реальных условиях эксплуатации, особенно в тех областях, где качество связи подвержено внешним воздействиям. Частота, при которой данная антенна резонирует, равна 1,403 ГГц, это позволяет расширить диапазон пропускания и повысить согласование импеданса. Эти результаты подчеркивают перспективность исследуемой конструкции патч-антенны в современных технологиях связи и беспроводных системах передачи данных.

Ключевые слова: патч-антенна, беспроводная связь, диаграмма направленности, коэффициент усиления, электромагнитные характеристики, моделирование антенн, резонансная частота, оптимизация размеров, согласование импеданса

Модель оптимального распределения возобновляемых ресурсов в управлении проектом противодействия криминальным угрозам и методика ее программной реализации

2024. T.12. № 1. id 1500

Жирнов А.А. Овчинский А.С. Макаров В.Ф. Гурлев И.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.010

В статье рассмотрены возможности применения проектного подхода к управлению деятельностью подразделений уголовного розыска. Актуализирована задача разработки моделей управления проектами противодействия криминальным угрозам. Указаны недостатки, по мнению авторов, не позволяющие без адаптации использовать существующие модели распределения ресурсов в исследуемой предметной области. Дано определение проекта противодействия криминальным угрозам. Предложены общие параметры такого проекта, позволяющие сформулировать задачу распределения возобновляемых ресурсов. Определенную новизну представляет подход к расчету минимального количества возобновляемых ресурсов, требуемого для реализации k-ой работы проекта. Сформулирована задача распределения возобновляемых ресурсов проекта противодействия криминальным угрозам, целью которого является раскрытие преступления. Для решения сформулированной задачи предложена оптимизационная модель целочисленного программирования. Приведен численный пример решения задачи и методика программной реализации предложенной модели в табличном процессоре. Рассмотрены особенности, которые, по мнению авторов, следует учитывать при применении предложенной модели и методики на практике, и возможные направления последующих исследований: исследование вида зависимости продолжительности работ проекта от количества исполнителей и других факторов; разработка базы знаний о параметрах проводимых работ.

Ключевые слова: проект противодействия криминальным угрозам, распределение возобновляемых ресурсов, проектный подход, метод критического пути, CPM, PERT

Прогнозирование и оценка выработки энергии на солнечных станциях: состояние проблемы и тенденции развития

2024. T.12. № 1. id 1499

Ажмухамедов И.М. Лоба И.С. Мачуева Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.008

Рассматриваются актуальные вопросы, связанные с проблемой расчетов и прогнозирования при выработке солнечной электроэнергии как возобновляемого источника энергии. Для обнаружения проблем выявлены исходные данные для моделирования и их источники. Источники исходных данных для моделирования систематизированы, и для каждого приведен пример. Анализ состояния мирового энергетического рынка и положение государственной политики в области энергетики в России показал, что необходимо уделять внимание вопросам солнечной энергии и решать проблемы прогнозирования выработки электроэнергии. Это связано не только с доступностью ресурсов, но и экологичностью. Рассмотрена классификация существующих моделей и методов прогнозирования выработки энергии солнечной электростанции (СЭС). Существующие методики позволяют производить расчеты по прогнозированию мощности выработки электроэнергии, но приводят средние показатели за год. Требуются новые технологические и инновационные методы для решения существующей проблемы. Представлены ключевые факторы и аспекты внедрения и эксплуатации солнечной электростанции. Главной сложностью в прогнозировании является учет множества нелинейных характеристик. Предложена попытка решить данную проблему. Сделан обзор состояния проблемы и тенденций развития солнечной энергетики, среди которых определены основные проблемы и намечены пути решения.

Ключевые слова: солнечная энергия, возобновляемые источники энергии, аспекты и эксплуатация внедрения солнечной электростанции, прогнозирование выработки солнечной энергии, методы прогнозирования

Оптимальное управление организационно-технической системой с учетом интенсивности приложения управляющих воздействий

2024. T.12. № 1. id 1497

Ахмедьянова Г.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.019

Предиктивное управление при всех его погрешностях и сложностях все же является действенным средством обеспечить организационно-техническую систему временем для повышения ее готовности к изменениям ситуационной обстановки. Для постановки и решения задачи оптимального управления этим процессом использовано уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, являющегося первым приближением в вероятностном описании случайных процессов. Для постановки задачи оптимального управления модифицирован критерий Летова, применен координатно-параметрический подход, а также учтен очевидный факт возрастания управленческих расходов при уменьшении времени на повышение готовности организационно-технической системы в виде квадрата скорости изменения плотности вероятности. К итоговому лагранжиану применены уравнения Эйлера-Остроградского-Пуассона. Полученные нелинейные уравнения решены с помощью метода малого параметра. Исследование полученного решения доказывает, что даже при оптимальном управлении величина управляющих воздействий возрастает пропорционально целевому значению и длительности управления (увеличению горизонта планирования). Возрастание происходит по кубу экспоненты, то есть очень медленно вначале управления и очень резко в конце, и аналогичный характер возрастания демонстрирует зависимость управляющих воздействий от востребованности результата управления, но выражается эта зависимость через гиперболические функции.

Ключевые слова: оптимальное управление, уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, вероятностные критерии качества, интенсивность приложения управляющих воздействий, метод малого параметра

Система комплексного хранения данных геологических лабораторных испытаний

2024. T.12. № 1. id 1495

Тишин Н.Р. Озмидов О.Р. Пролетарский А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.007

В статье рассматривается разработка нового подхода к хранению и организации результатов лабораторных опытов с учетом специфики их последующей обработки. Для решения поставленной задачи лабораторные опыты рассматриваются как структурированные данные с неструктурированными частями. При разработке системы была проанализирована специфика хранения и обработки данных лабораторных испытаний, после чего сформулированы основные требования к системе. Были определены основные модели данных, а также сущности базы. Для хранения структурированных данных выбрана стандартная реляционная модель данных, а хранение неструктурированной информации (такой как результаты опыта или параметры опыта) реализовано через поле BJSON. Для решения задачи обеспечения защищенного доступа, а также создания API для системы был выбран асинхронный фреймворк FastAPI. Также рассмотрена реализация хранения дополнительных файлов опыта, которые находятся в объектном хранилище и связываются с опытом в реляционной модели через дополнительную сущность. Представленный подход отличается своей гибкостью к структуре хранимых лабораторных опытов, учитывает специфику геологических лабораторных испытаний, а также предоставляет возможности для комплексного метаанализа больших объемов данных. Система была протестирована и внедрена в технологический процесс геотехнической лаборатории АО МОСТДОРГЕОТРЕСТ.

Ключевые слова: хранение данных геологических лабораторных испытаний, неструктурированные данные, система хранения результатов опытов, геоинформационная система, база данных, геологическая среда, информационный ресурс, инженерная геология

Акустико-эмиссионная диагностика латентных дефектов в многослойных печатных платах радиоэлектронных устройств

2024. T.12. № 1. id 1493

Черноверская В.В. Нгуен К.Д. Лыу Н.Т. Тхе Х.В. Увайсов С.У.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.004

В статье приведены результаты применения метода акустической эмиссии (АЭ) и алгоритмов машинного обучения в задаче диагностики дефектов расслоения структуры многослойной печатной платы (МПП). Для решения поставленной задачи применяется комбинация физического и вычислительного экспериментов. Для проведения натурных испытаний в исследовании используется вибростенд для формирования нагрузки на испытуемый объект и получения сигналов акустической эмиссии. Вычислительный эксперимент проводится с помощью математического моделирования в специализированной среде ABAQUS. Для получения наилучшего решения задачи в ходе эксперимента решается оптимизационная задача по определению частоты гармонического сигнала, формируемого вибростендом, для получения максимального отклика исследуемой МПП и однозначной идентификации дефекта расслоения. В численных экспериментах были промоделированы воздействия и реакции (сигналы АЭ) МПП при различных частотах входных вибросигналов, лежащих в диапазоне от 100 до 2000 Гц. Натурные эксперименты проводились в лаборатории контроля и испытаний радиоэлектронных средств кафедры КПРЭС РТУ МИРЭА. Результаты исследования показали, что наиболее эффективной для обнаружения дефекта расслоения является частота вибрационного воздействия, равная 1500 Гц (дефект почти прямоугольной формы размером 30×37 мм). В дальнейшем это было подтверждено корреляционным анализом, позволившим выявить максимальные различия между сигналами акустической эмиссии годного образца МПП и образца с внесенным дефектом расслоения для входного вибровоздействия заданной частоты. Вторая часть исследования посвящена обработке результатов физического и вычислительного экспериментов, установлению степени адекватности полученных математических моделей реальным образцам МПП и процессам, протекающим в них, а также применению алгоритмов машинного обучения для более достоверной диагностики дефектов МПП. В представленном исследовании в качестве алгоритмов машинного обучения применялись методы случайного леса и опорных векторов (SVM). По результатам их выполнения была оценена точность работы двух алгоритмов.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, многослойная печатная плата, скрытые дефекты, расслоение структуры, моделирование, физический эксперимент, алгоритм машинного обучения, метод опорных векторов, метод случайного леса, неразрушающий контроль

Функциональное наполнение и структура комплекса программ для моделирования температуры горячекатанной полосы с интервальными параметрами

2023. T.11. № 4. id 1490

Дабас М.Р. Сараев П.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.032

В статье рассматривается структура и функциональное наполнение комплекса программ для моделирования температурного режима в полосе и рабочих валках при горячей прокатке стали. Для моделирования температуры разработано программное обеспечение с вещественными входными параметрами и интервальными входными параметрами. В данной статье рассматривается программное обеспечение с интервальными входными параметрами, его наполнение и конструкция. В статье приведена структура программного обеспечения для моделирования температуры в интервальных значениях, приведены уравнения теплопроводности для решения задач моделирования температур в очаге деформации, на межклетевом промежутке и промежуточном рольганге с интервальными входными параметрами. Рассмотрена схема алгоритма моделирования температуры с учетом конфигураций систем охлаждения на стане горячей прокатки, отдельно приведен алгоритм нахождения коэффициентов трения с учетом интервальных входных параметров. Описаны основные функции реализованной библиотеки классической интервальной арифметики с указанием математического описания. Приведено описание интерфейса для программного обеспечения моделирования температуры полосы с интервальными входными параметрами и некоторых функций. Представлены группы входных параметров программного обеспечения с описанием возможных значений и их единиц измерений.

Ключевые слова: уравнение теплопроводности, структура программного обеспечения, интервальная арифметика, горячая прокатка, энергосиловые расчеты

Методы отбора признаков в задаче определения авторства в контексте кибербезопасности

2024. T.12. № 1. id 1489

Романов А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.001

В работе рассмотрены методы определения авторства естественных и искусственно-сгенерированных текстов, важных в контексте кибербезопасности и защиты интеллектуальной собственности с целью предотвращения дезинформации и мошенничества. Использование методов определения автора текста обосновано выводами об эффективности рассмотренных в прошлых исследованиях fastText и метода опорных векторов (SVM). Алгоритм отбора признаков выбран на основе сравнения пяти различных методов – генетического алгоритма, прямого и обратного последовательных методов, регуляризационного отбора и метода Шепли. Рассмотренные алгоритмы отбора включают эвристические методы, элементы теории игр и итерационные алгоритмы. Наиболее эффективным методом признан алгоритм, основанный на регуляризации, в то время как методы, основанные на полном переборе, признаны неэффективными для любого множества авторов. Точность отбора на основе регуляризации и SVM в среднем составила 77 %, что превосходит другие методы от 3 до 10 % при идентичном количестве признаков. При тех же задачах средняя точность fastText – 84 %. Было проведено исследование, направленное на устойчивость разработанного подхода к генеративным образцам. SVM оказался более устойчив к запутыванию модели. Максимальная потеря точности для fastText составила 16 %, а для SVM – 12 %.

Ключевые слова: отбор признаков, определение автора, машинное обучение, нейронные сети, анализ текста, информационная безопасность

Метод поддержки принятия решений при многокритериальном выборе рецензентов с использованием интегральной оценки и методов обработки естественного языка в научном журнале

2023. T.11. № 4. id 1487

Латыпова В.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.035

При определении рецензентов для рукописей, поступающих в научных журнал, возникает задача многокритериального выбора. Это связано с тем, что необходимо не только подобрать рецензентов, публикации которых наиболее близки к рукописям по специфике исследования, но и учесть при этом другие не менее значимые характеристики рецензентов. В существующих работах предлагается использовать различные критерии, затрагивающие в основном экспертность и авторитетность рецензентов. Однако такому критерию, как качество работы в роли рецензента, не уделяется должного внимания. Стаж рецензирования, качество оценки рукописей и активность рецензента могут значительно влиять на результат рецензирования и его сроки. В статье предложен метод поддержки принятия решений при многокритериальном выборе рецензентов с использованием интегральной оценки, учитывающий качество работы в роли рецензента и методов обработки естественного языка в научном журнале, который позволит решить описанную проблему. Апробация метода на данных по рецензентам научного журнала «Информационные технологии» показала работоспособность первого. Учет такого критерия, как качество работы в роли рецензента, помимо общепринятых характеристик оказывает существенное влияние на выбор рецензентов для рукописей.

Ключевые слова: поддержка принятия решений, многокритериальный выбор, научный журнал, рецензент, интегральная оценка, обработка естественного языка

Использование искусственных нейронных сетей для выполнения сегментации рентгенограмм тазобедренного сустава при лечении остеоартрита

2024. T.12. № 1. id 1486

Акутин А.С. Горякин М.В. Зубавленко Р.А. Печенкин В.В. Солопекин Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.011

Процедура рентгенологического анализа в настоящее время позволяет выявить остеоартрит (ОА) на ранних стадиях заболевания. Наличие или отсутствие заболевания выявляется только на той стадии, когда оно уже проявилось и проведена рентгенологическая диагностика. Использование автоматизированных процедур анализа рентгенологических снимков, наличие архивов такой информации с длительной историей позволяют улучшить результаты прогнозирования осложнений у пациентов. В статье описывается опыт разработки приложения компьютерного анализа рентгенограмм, которое на основе методов глубокого обучения позволяет выявлять риски развития остеоартрита тазобедренного сустава. В качестве обучающей выборки используется архив профильного медицинского института. С целью увеличения размера обучающего набора рентгенограмм используется метод аугментации данных, который повышает вариативность исходных данных, в ряде случаев повышает эффективность распознавания. В работе используется конволюционная сеть (U-сеть), предназначенная для сегментации изображений, которая обучается на рентгенограммах конкретного медицинского учреждения. В рамках проекта по сегментации и анализу геометрических характеристик рентгеновских снимков тазобедренных суставов было разработано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать распознавание размера суставной щели, что позволяет уточнить диагноз пациента, прогноз развития патологии.

Ключевые слова: конволюционная нейронная сеть, сегментации изображений, машинное обучение, остеоартрит, тазобедренный сустав

Размещение бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата с применением генетического алгоритма

2024. T.12. № 1. id 1484

Гайнутдинов Р.Р. Чермошенцев С.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.021

Современный этап развития беспилотных авиационных комплексов характеризуется широким внедрением автоматизированных и интеллектуальных электронных систем. Одним из наиболее сложных и ответственных этапов разработки беспилотных летательных аппаратов является определение оптимальных мест размещения бортового оборудования в пространстве фюзеляжа. Для решения этой задачи в работе предложен подход для определения оптимальных мест инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Подход основан на применении генетического алгоритма. Сформулирована содержательная и математическая постановка задачи по определению оптимальных мест инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Разработаны критерии и ограничения. В качестве критериев оптимизации в первую очередь рассматриваются критерии электромагнитной совместимости, которые характеризуются минимизацией чувствительности бортового оборудования над уровнем напряженности электромагнитного поля в местах инсталляции бортового оборудования, а также ограничение на превышение порогового уровня восприимчивости бортового оборудования над электромагнитной обстановкой, сложившейся в результате электромагнитных воздействий или взаимодействий. Дополнительно рассматриваются критерии по минимизации общей взвешенной длины кабельных соединений, и ограничивается максимальная грузоподъемность отсеков фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Разработан план инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа с использованием разработанной программы, реализующей генетический алгоритм.

Ключевые слова: размещение, оптимизация, бортовое оборудование, генетический алгоритм, беспилотный летательный аппарат

Приближенная оценка условий прекращения эпидемии компьютерного вируса в связных сетях, ассоциированных со случайными графами

2023. T.11. № 4. id 1483

Никифорова А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.034

Математическое моделирование эпидемий компьютерных вирусов является важнейшим направлением теоретических исследований в области информационной безопасности. В настоящей работе исследуется марковская модель распространения компьютерных вирусов, основанная на модели Рида-Фроста. Основная цель статьи – анализ применимости модифицированной модели Рида-Фроста к классу сетей, ассоциированных со случайными графами Эрдёша-Реньи. В частности, проверялось влияние отношения вероятности лечения к вероятности заражения на прекращение распространения компьютерного вируса. Результаты, полученные с помощью данной модели, сравнивались с результатами имитационного моделирования при различных значениях параметров эпидемии и характеристик сети. В проведенных расчетах и экспериментах изменялись следующие параметры: вероятность заражения, вероятность лечения, а также связность сети. Для расчетов применялась система символьных вычислений Wolfram Mathematica. Для проведения вычислительного эксперимента была использована программа на языке С++, написанная ранее автором и его научным руководителем. Проведенные исследования показали, что при определенных параметрах условие прекращения эпидемии подтверждается как теоретическими расчетами, так и результатами экспериментов. Однако эпидемия прекращается раньше, чем достигается расчетное пороговое значение. В дальнейших исследованиях автор планирует дать более точную теоретическую оценку условий прекращения эпидемии.

Ключевые слова: компьютерный вирус, вероятность заражения, вероятность излечения, случайный граф, модель Рида-Фроста, восприимчивый узел

Быстрый поиск аномалий в числовых рядах при помощи модифицированного метода Хампеля

2023. T.11. № 4. id 1482

Гильмуллин М.Ф. Гильмуллин Т.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.030

В статье рассмотрены и формально введены понятия аномалии числового ряда и функции-фильтра аномалий. Актуальность работы обусловлена отсутствием разработки единого подхода к пониманию понятия аномалии. В то же время они играют ключевую роль в решении многих проблем практики. В работе применяется метод измерения устойчивости выбранного способа статистической оценки на выбросы с использованием точек разрыва и скользящих окон. В основе метода фильтрации числового ряда на выбросы лежит комбинация медианы и среднего абсолютного отклонения. Применительно к решению широкого круга задач в ИТ-автоматизации предложена модификация метода Хампеля для определения выбросов в выборке. На языке Python разработаны функции фильтрации числового ряда на аномалии и определения индекса первого аномального элемента в ряду. В качестве примера на платформе Jupyter Notebook разработан сценарий для решения задачи быстрого поиска аномалий в биржевых ценах модифицированным методом Хампеля. Для получения выборки с выбросами используется авторская библиотека для генерации тестовых биржевых данных. Результаты эксперимента подтверждают, что предложенные алгоритмы позволяет четко фильтровать аномалии при различных значениях настраиваемых параметров. Отмечены достоинства и недостатки такого метода. Фильтр Хампеля легко поддается оптимизации и распараллеливанию. Материалы статьи представляют практическую ценность для решения задачи автоматизации выделения аномалий в числовых рядах.

Ключевые слова: числовые ряды, аномалии, выбросы, фильтрация, хампель

Математическая модель оценки вероятности пересечения улицы пешеходами в некотором случайном месте

2023. T.11. № 4. id 1481

Арутюнян М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.036

В настоящей статье представлен один из полученных автором научных результатов в ходе проводимого диссертационного исследования. Раскрыта проблема формирования удобной и безопасной пешеходной инфраструктуры, что является одним из актуальных вопросов развития современного города. Проведен анализ российского и зарубежного опыта организации пешеходной инфраструктуры. Выявлено, что в российском опыте организации эффективной и безопасной пешеходной инфраструктуры часто наблюдаются проблемы, встречающиеся в кварталах с любыми типами застройки, в том числе такие как отсутствие или нерационально расположенные технические средства организации дорожного движения. Разработана математическая модель, которая дает возможность оценивать вероятность пересечения улицы пешеходами в том или ином месте на всей протяженности. Определены параметры предлагаемой модели. Предложено также применить результаты исследований поведения людей в ситуациях, в которых работают сходные или те же психоэмоциональные мотиваторы, побуждающие к пересечению улицы в том или ином месте, а также использовать зависимости, которые очевидно коррелируют с необходимыми для проведения данного исследования статистическими зависимостями. Полученные результаты предложено использовать в последующих работах при разработке имитационной модели управления дорожным движением, позволяющей производить оценку загруженности улично-дорожной сети и последующую оптимизацию транспортных и пешеходных потоков с целью обеспечения требуемой безопасности дорожного движения.

Ключевые слова: модель, параметры, транспортные и пешеходные потоки, вероятность, улично-дорожная сеть, дорожно-транспортное происшествие, безопасность дорожного движения

Разработка концепции и инструментария моделирования процессов тестирования веб-приложений методом фаззинга с помощью динамических байесовских сетей

2023. T.11. № 4. id 1479

Азарнова Т.В. Полухин П.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.031

Обеспечение устойчивости функционирования веб-приложений относительно различных угроз безопасности играет важнейшую роль в развитии современных технологий информационного обеспечения промышленных предприятий, финансовых структур и организаций сферы услуг. Это объясняет высокую актуальность разработки новых научно обоснованных эффективных вычислительных методов, алгоритмов и проблемно-ориентированных программ для тестирования веб-приложений со сложной функциональной структурой внутреннего и внешнего взаимодействия, реализующих возможности потоковой обработки данных, формируемых по результатам каждого из шагов тестирования, и применение полученных результатов в процессе управления тестированием веб-приложений. В статье описана концепция моделирования процессов тестирования, исследования полученных моделей и разработки алгоритмов анализа и прогнозирования, базирующаяся на формализованном аппарате динамических байесовских сетей. Предложенные в работе байесовские модели, построенные на основе статистического обучения, позволяют определить временные связи для каждого из параметров, определяемых в процессе выполнения процедуры тестирования, и предоставляют возможность прогнозировать результаты тестирования путем выполнения процедуры имитационного моделирования методами вероятностного вывода.

Ключевые слова: уязвимости веб-приложений, байесовская сеть, задачи вероятностного вывода, процесс тестирования, метод Монте Карло с применение цепей Маркова, алгоритм многочастичного фильтра

Использование логических методов для анализа решений нейронной сети

2023. T.11. № 4. id 1477

Лютикова Л.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.037

В данной работе предлагается метод интерпретации решений нейронных сетей, основанный на использовании булевого интегро-дифференциального исчисления. Этот метод позволяет исследовать логику принятия решений нейронными сетями и определить наиболее важные признаки, влияющие на их решения. Метод может быть применен для задач классификации, особенно в случаях, когда каждый признак может быть представлен как k-значная переменная. В работе рассматриваются локальная и глобальная интерпретации решений. На первом этапе происходит связывание каждого входного вектора с соответствующим выходом нейронной сети. Затем путем решения булевого уравнения находятся логические функции, которые адекватно отражают входные данные и соответствующие им выходы. На втором этапе глобальной интерпретации строятся функции, объединяющие ранее найденные логические функции. Этот выбор функций основывается на их способности наиболее точно отражать решения нейронной сети и исследуемой области. Полученная функция обладает интерпретируемостью, модифицируемостью и способностью представлять полное множество решений, соответствующих заданному запросу. Она также выделяет наиболее значимые признаки для каждого решения. В работе рассматривается практическая реализация метода на примере нейронной сети, обученной на основе структуры и входных данных, состоящих из ответов на анкетные вопросы, с выходным узлом, предсказывающим диагноз. Параллельно с разработкой нейронной сети строится интерпретационная модель, которая позволяет выявить наиболее важные признаки для каждого диагноза на основе решений нейронной сети. Кроме того, в случаях с пограничными решениями, когда нейронная сеть предоставляет только одно возможное решение, интерпретационная модель способна найти все возможные решения с заранее заданной точностью, что помогает избежать ошибок в принятии решений.

Ключевые слова: нейронные сети, интерпретатор, связи, булево дифференцирование, входные данные, анализ, скрытые закономерности

Интеллектуальная система поддержки принятия решений при оценке рисков нарушения информационной безопасности АСУ ТП промышленных объектов

2023. T.11. № 4. id 1476

Кириллова А.Д. Вульфин А.М. Васильев В.И. Гузаиров М.Б.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.029

Актуальность статьи обусловлена необходимостью обеспечения информационной безопасности (ИБ) автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) промышленных объектов. Потеря управления над промышленными объектами может привести к нежелательным последствиям в отдельном субъекте государства или отразиться на экономических показателях страны в целом, а также снизить безопасность жизнедеятельности населения. В связи с этим данная статья направлена на совершенствование процедуры количественной оценки рисков нарушения ИБ как необходимой составляющей комплексного подхода к обеспечению ИБ, позволяющей оценить реализуемость сценариев нарушения ИБ и выявить их возможные последствия для построения эффективной системы защиты. Разработана архитектура исследовательского прототипа интеллектуальной системы поддержки принятия решений и программная реализация инструментальных средств автоматизации моделирования сценариев атак и оценки рисков нарушения ИБ АСУ ТП промышленных объектов, применение которых позволяет повысить достоверность и оперативность оценки рисков нарушения ИБ и, следовательно, эффективность выбора контрмер на всех этапах жизненного цикла промышленного объекта и его комплексной системы защиты. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов по ИБ на всех этапах жизненного цикла распределенных информационно-управляющих систем промышленных объектов.

Ключевые слова: оценка рисков нарушения информационной безопасности, интеллектуальная система поддержки принятия решений, когнитивное моделирование, сценарное моделирование, графовые модели

Систематизация и управление доступом к данным в многофункциональной цифровизированной системе

2023. T.11. № 4. id 1474

Гусев П.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.025

Статья посвящена формированию принципов построения системы доступа к данным многофункциональной цифровизированной системы (МЦС). Описаны особенности формирования и хранения данных в МЦС. Показана значимость единого информационного пространства МЦС и описана особенность формирования единого информационного пространства. С учетом особенностей функционирования МЦС определены основные задачи, решение которых формирует модель доступа к данным в системе. Обозначена зависимость актуальности данных от закрепления ответственных за данные. Поставлена задача обеспечения информационной безопасности единого информационного пространства. Показано, что задача закрепления ответственности за данные в МЦС связана с задачей дезагрегации ресурсов по видам деятельности, привлекаемым через функциональные направления. Показана зависимость показателей эффективности МЦС от видов деятельности, функциональных направлений и видов ресурсов. В работе рассмотрены мандатная, дискреционная и ролевая модели доступа к данным. Определены недостатки моделей доступа применительно к особенностям МЦС. Предложена архитектура регулирования доступа к данным средствами программных модулей и сервисов. Формирование мониторинговой среды предложено проводить на основе построения наборов данных, определяемых через показатели эффективности МЦС.

Ключевые слова: многофункциональная цифровая среда, управление, данные, права доступа, единое информационное пространство

Современное состояние и тенденции в области исследований и разработок неонатальных инкубаторов

2023. T.11. № 4. id 1473

Фролов С.В. Коробов А.А. Савинова К.С. Потлов А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.016

Описана история создания и развития конструкций неонатальных инкубаторов. Рассмотрена обобщенная конструкция современного неонатального инкубатора и схемы циркуляции воздушных потоков, включая движение потоков в инкубаторах с двойными стенками. Дана классификация неонатальных инкубаторов. Приведен 51 производитель современных неонатальных инкубаторов из 17 стран с указанием адресов веб-страниц, на которых размещена информация о выпускаемых медицинских изделиях. Проведен анализ работ, связанных с модельными исследованиями тепломассообменных процессов в неонатальных инкубаторах с учетом терморегуляции ребенка, его 3D-модели, циркуляции воздушной среды, конвективного, лучистого и кондуктивного теплообмена. Показано, что для численного моделирования используются современные пакеты для вычислительной гидро-, аэро- и термодинамики. Численные модельные исследования сочетаются с физическим моделированием. Движение воздушных потоков анализируется с помощью видеокамер. Показано применение для задач исследования инкубаторов неонатальных фантомов, которые имеют анатомическое сходство с новорожденным ребенком и изготавливаются на основе аддитивных технологий. Имитация процесса терморегуляции производится за счет электрических нагревателей, датчиков температуры и систем управления на базе микроконтроллеров. Приведен обзор методов мониторинга параметров организма ребенка, помещенного в неонатальный инкубатор. Показано преимущество методов бесконтактного мониторинга с использованием видеокамер и термометрии. Рассмотрены современные системы управления неонатальными инкубаторами. Показано, что основным алгоритмом управления является ПИД-закон регулирования. Также представлены исследования по применению нечеткого управления и различных видов адаптивного управления. Установлено, что конструкции неонатальных инкубаторов требуют совершенствования системы защиты от шума, электромагнитного излучения, инфекций, контроля воздушной среды на наличие вредных примесей. Показаны возможные направления работ по повышению эффективности поддержания подходящих для новорожденных условий окружающей среды в неонатальных инкубаторах.

Ключевые слова: неонатальный инкубатор, неонатальный фантом, математическая модель, тепломассообмен, система мониторинга параметров организма, управление микроклиматом, экологическая неонатология