Архив рубрики: Выпуск №2(21)

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПО ФОРМИРОВАНИЮ ПРОГНОЗИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБУЧЕНИЯ

УДК 519. 72

В.И. Сумин, О.В. Исаев,М.В. Скулков


В статье рассмотрен процесс обучения, который представляется в виде дискретного информационного потока. На каждом из этапов процесса обучения ученика проанализированы порции обучающей информации и определено качество их усвоения, с определением уровня незнания порции учебной информации. Сформированы индивидуальные характеристики и реакция ученика на каждую порцию обучающей информации. В условиях построения оптимальной обучающей системы, на основе среднего значения уровня незнания определена функция качества обучения ученика. Сформирована более адекватная оценка процесса обучения ученика, что позволяет эффективнее корректировать действующую систему обучения в процессе трансформации её характеристик. Рассмотрен алгоритм управления обучением ученика с прогнозируемым количеством контрольных проверок его знаний, что позволяет сформировать требуемое управляющее воздействие, которое для этого необходимо. С использованием исследованного алгоритма сформирован вектор вероятностей незнания учеником элементов обучающей информации. Также разработан алгоритм по формированию прогнозируемых параметров обучения ученика. Решена задача, позволяющая сравнивать оптимальную продолжительность обучения ученика, полученную экспериментально, с теоретически прогнозируемой продолжительностью процесса обучения. При этом сделан вывод об эффективности формирования прогнозируемых параметров обучения ученика. В работе разработана информационная система, использующая результаты экспериментальных значений индивидуальных параметров обучения каждого ученика и позволяющая определить индивидуальные характеристики, вычислить рейтинг и отслеживать процесс изменения параметров обучения.

Ключевые слова: алгоритм, информационная система, информационный процесс, модель взаимодействия, непрерывный информационный поток, дискретный информационный поток, параметр обучения, вектор вероятностей незнания, функция качества обучения, порция учебной информации.

Полный текст статьи:
SuminSoavtori_2_18_2.pdf

АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОХРАННЫХ СИСТЕМ И ФАКТОРОВ НЕГАТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

УДК 519. 72

В.И. Сумин, О.В. Исаев,М.В. Скулков


C целью обеспечения высоконадежной обработки информации на практике при оценке устойчивости функционирования охранных систем, рассматриваемых с позиций информационных структур, в условиях негативных воздействий, необходимо не только разрабатывать новые модели и алгоритмы устойчивого взаимодействия элементов указанных информационных множеств, но и учитывать требования к эффективности протекающих при этом информационных процессов. Увеличение количества негативных воздействий на элементы охранных комплексов требует модернизации систем парирования негативных воздействий, а также проведения анализа устойчивости функционирования подобного рода информационных структур. Совершенствование информационных структур и оптимизация информационных процессов, произведенные на основе разработки адекватных моделей функционирования систем комплексной безопасности объектов особой важности в условиях факторов внешних воздействий, является актуальной в настоящее время научно-технической задачей, практическая реализация которой позволит минимизировать отставание темпов развития охранной техники и технологий от динамично совершенствующихся инструментов дестабилизации элементов систем охраны объектов особой важности. Разработка и решение адекватной математической модели взаимодействия информационных структур охранных систем и негативных воздействий призваны описать динамику эволюции их элементов на фазовой плоскости пространства, а с учетом интегрального представления условий устойчивости, а также второго метода Ляпунова сформировать математическую модель устойчивого управления информационным процессом взаимодействия элементов указанных информационных множеств. Задача анализа фазовых портретов состояния охранных комплексов как информационных систем связана с исследованием аттракторов, представляющих собой области (фазовые окрестности) пространства, состоящие из совокупности концентрических окружностей в виде множества точек, притягивающих траектории эволюции элементов информационных структур охранных систем и указывающих на области их устойчивого функционирования.

Ключевые слова: аттрактор, алгоритм, динамическая система, устойчивость, эффективность, информационная система, информационная структура, информационный процесс, информационное множество, модель взаимодействия, управление.

Полный текст статьи:
SuminSoavtori_2_18_1.pdf

ФИЗИЧЕСКОЕ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОНСТРУКЦИИ

УДК 004.94:620.17:69

С.Д. Николенко, С.А. Сазонова,В.Я. Манохин


В области научных исследований одним из важных является проведение экспериментов. Достаточно часто возникает необходимость исследовать различные модели. Для создания воздействий на исследуемый объект, близких по основным параметрам к реальным, используют различные стенды. В частности, для создания сейсмической нагрузки чаще всего используют специальные платформы. Однако не все они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним исследователями. Выбор и приспособление стенда для испытания балочных железобетонных элементов заданных размеров на нагрузку типа «сейсмической» осуществляется с учетом возможности варьирования нагрузки в широких пределах и измерения ускорения и перемещения конструкции. Целью исследований явилось моделирование нагрузки типа «сейсмической» на выбранном стенде и отработка методики проведения испытаний железобетонных балок на такую нагрузку, включая разработку конструкции крепления балок и измерительных приборов. Для достижения поставленной цели универсальный динамический стенд был приспособлен под конкретный вид экспериментального исследования. В частности, был разработан способ крепления исследуемой конструкции и измерительных приборов, а также способ создания второй полуволны ускорений. Разработано устройство центровки места удара по рабочей тележке, что обеспечивает равенство воздействий на обе опоры испытываемой конструкции. Произведено тестирование всего измерительного комплекса. Получен контрольный график колебания балочной конструкции на воздействие типа «сейсмического». Проведено математическое моделирование колебаний балки на действие ударной импульсной нагрузки, с использованием метода конечных элементов. В работе обоснована возможность и целесообразность моделирования универсального нагрузки типа «сейсмической» с помощью универсального динамического стенда. Предложена и применена конструкция крепления испытываемого элемента и измерительных приборов на рабочей тележке стенда. Предложена и отработана методика испытаний экспериментальных конструкций на нагрузку типа «сейсмической». Сравнение результатов численного моделирования с экспериментом показало удовлетворительную сходимость.

Ключевые слова: физическое моделирование, нагрузка типа «сейсмическая», экспериментальные стенды, методика эксперимента, численное моделирование.

Полный текст статьи:
NikolenkoSoavtori_2_18_1.pdf

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ БИНАРНОГО ВЫБОРА

УДК 519.254

И.В. Горошко, Ш.Х. Гонов


В статье предлагается технологический алгоритм анализа на основе моделей дискретного выбора, позволяющий оценивать оперативно-служебную деятельность органов внутренних дел в сфере обеспечения правопорядка в общественных местах. Предметом исследования являются методы и модели анализа результатов деятельности территориальных органов МВД России. В ходе исследования применялись методы многомерного статистического анализа данных, а также математический аппарат моделей дискретного выбора. Рассматривается механизм идентификации и оценки параметров logit- и probit-моделей на основе метода максимального правдоподобия. Предложены методы оценки значимости параметров регрессионных уравнений, а также методы оценки качества модели. Проведенный анализ единой совокупности статистических данных при помощи logit- и probit-моделей позволил сделать вывод о наибольшем влиянии оценочных показателей, имеющих более высокие коэффициенты значимости в системе оценки эффективности. Моделирование показало возможности применения данных моделей в поиске количественных закономерностей развития изучаемого процесса. Впервые с использованием математических моделей дискретного выбора разработан подход к анализу и оценке преступности в общественных местах, на их основе предложены новые решения по оценке результатов оперативно-служебной деятельности органов внутренних дел, что позволяет повысить качество информационно-аналитической работы.

Ключевые слова: алгоритм, модели бинарного выбора, оценка, метод максимального правдоподобия, логит-модель.

Полный текст статьи:
GoroshkoGonov_2_18_1.pdf

ВЫБОР БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ЦИФРОВОГО СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА

УДК 519.252

А.В. Кошкаров


Сельское хозяйство как элемент обеспечения продовольственной безопасности стран играет большую роль в мировой и региональной экономике. Использование цифровых технологий в агроиндустрии может стать одним из источников роста отрасли. Данные в сельском хозяйстве могут быть собраны с помощью разных механизмов, в том числе с использованием беспилотных летательных аппаратов. В данной статье рассматриваются вопросы выбора беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства и даются рекомендации фермерам по выбору дронов для сбора данных. В частности, с помощью дронов можно собирать необходимую информацию о состоянии сельскохозяйственных полей (размер полей, уровень всхожести, уровень растительности). Основу данного исследования составляет обзор релевантной литературы по использованию беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве в разных странах и собственный опыт автора по реализации проекта с использованием агродрона на экспериментальных полях Астраханского государственного университета. Дополнительно был проведен опрос фермеров Астраханской области на предмет выявления наиболее востребованных областей сельского хозяйства для мониторинга с целью повышения эффективности принятия решений.

Ключевые слова: цифровое сельское хозяйство, наука о данных, сельскохозяйственный дрон, беспилотный летательный аппарат, точное земледелие.

Полный текст статьи:
Koshkarov_2_18_1.pdf

МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФИНАНСОВЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ТРАНСПОРТЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТАРИФОВ

УДК 519.53

М.Л. Лапшина, Н.Ю. Юдина, А. Л. Бойкова , А.А. Мещерякова , А.А. Грибанов


Исследование и прогнозирование взаимосвязей между транспортом и другими секторами экономики целесообразно осуществлять с помощью моделей, представляющих собой специальные модификации известных моделей межотраслевого баланса. Одна из моделей такого рода формируется следующим образом. За основу принимается так называемая полудинамическая модель межотраслевого баланса, описывающая распределение продукции на текущее производственное потребление, материальное обеспечение капитальных вложений в создание производственных фондов и чистое конечное потребление. Из состава чистого конечного потребления выделяются в связи с необходимостью более детального описания транспорта импорт и экспорт продукции, затраты на текущую перевозочную деятельность и на материальное обеспечение производственных капитальных вложений пассажирского транспорта. Номенклатура учитываемых в модели видов продукции включает продукцию каждого вида транспорта отдельно по перевозкам грузов и пассажиров, виды промышленной продукции, непосредственно потребляемой транспортом в процессах перевозочной и инвестиционной деятельности, а также другие виды продукции в агрегированной номенклатуре. Уравнения баланса производства и распределения продукции составляют первую часть модели. Ее вторую часть образуют уравнения баланса доходов и расходов предприятий и уравнения распределения балансовой прибыли предприятий по направлениям ее использования. Третью часть общей системы составляют уравнения, связывающие производственные капиталовложения с требуемым вводом производственных мощностей и уравнения динамики производственных основных фондов и производственных мощностей. В статье излагается модель, отражающая учет зависимости доходов и расходов транспорта от тарифов на его продукцию, учитывается эластичность спроса на услуги транспорта и влияние транспортных тарифов на цены потребляемых им ресурсов, определяемое цепочкой межотраслевых связей [1]. Предложенная модель представляет собой модификацию известной полудинамической модели межотраслевого баланса. Излагаются основные положения информационного обеспечения модели [1].

Ключевые слова: модель межотраслевого баланса, продукция, фонды, транспорт.

Полный текст статьи:
LapshinaSoavtori_2_18_1.pdf

МОДЕЛЬ ЗАЩИЩЕННОЙ ПОДСИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ДОКУМЕНТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ «БЛОКЧЕЙН»

УДК 004.91

А.Б. Сизоненко, О.М. Булгаков, С.Г. Клюев


Проанализированы и соотнесены с требованиями обеспечения безопасности характеристики и требования к системам управления документами и подсистемам контроля. Выявлено, что основными требованиями к подсистемам контроля являются: распределение ответственности между исполнителями за их действия, фиксация времени выполнения действия, обеспечение поиска документа, контроль местоположения документа. Проанализированы способы обеспечения безопасности документных систем. Выявлено, что для построения защищенных подсистем контроля документных систем могут быть использованы возможности технологии «блокчейн». Она позволяет обеспечить распределенное хранение регистрационных данных, что снижает вероятность их утраты. Технология «блокчейн» исключает возможность внесения изменений в реестр транзакций, что не позволит отказаться от транзакции. Предложена структура регистрационной записи документа, включающая сведения об идентификационных номерах пользователя, совершаемой операции, хэш-код документа. Хэш-код записи подписывается лицом, совершающим действия в документной системе. Предложена структура блока записей и алгоритм формирования цепочки блоков. Помимо регистрационных записей, каждый блок содержит хэш-код предыдущего блока, поле со случайным числом и подписанный хэш-код текущего блока. Формирование нового блока завершается после добавления случайного числа каждым из пользователей и выработки хэш-кода. Подписывает блок тот пользователь, который выработал хэш-код, удовлетворяющий установленным критериям. Определены направления развития технологии «блокчейн» в документных системах.

Ключевые слова: электронный документооборот, система управления документами, защищенный документооборот, блокчейн.

Полный текст статьи:
SizonenkoSoavtori_2_18_1.pdf

МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ НОМОГРАММ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ

УДК 004.94:574

П.С. Куприенко, В.Я. Манохин,С.А. Сазонова


В статье представлены результаты моделирования норм предельно допустимых выбросов (ПДВ) от производственных процессов на асфальтобетонных заводах. Целью исследований является расчет значений предельно допустимых выбросов от технологических производств на заводах. Для достижения поставленной цели был разработан простой и удобный для практического применения номограммный метод. Исследования показали, что разработанный метод определения ПДВ, основанный на применении спрямленных и сетчатых номограмм, позволяет существенно сократить трудоемкость, а также стоимость и сроки нормирования выбросов в атмосферу загрязняющих веществ по сравнению с существующими методами расчетами ПДВ по нормативной литературе. Определяемые значения ПДВ необходимы для оценки существующей экологической обстановки на асфальтобетонных заводах, для разработки мероприятий по улучшению экологии и условий труда на опасных и вредных производствах. Проверка предлагаемого метода выполнялась не только с помощью сопоставления с существующими методами расчета, а также с помощью проведения сравнения полученных результатов с результатами, представленными в готовых проектах норм ПДВ на производственных объектах. В результате расчет ПДВ в проектах по предложенной методике дал отклонение не более 8% по сравнению с соответствующими, данными полученным по методике в нормативной литературе.

Ключевые слова: моделирование, номограммы, предельно допустимые выбросы, асфальтобетонные заводы, технологические процессы, экологическая безопасность, безопасность труда.

Полный текст статьи:
KuprienkoSoavtori_2_18_1.pdf

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКИ ПРОДУКТОМ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ МЕМБРАН РУЛОННОГО ТИПА

УДК 004.424.5.032.24

К.А. Разинкин, В.М. Юдин


В статье рассмотрен способ обратной промывки рулонных мембран, который на сегодняшний день считается одним из перспективных. Принцип обратной промывки мембран заключается в снижении рабочего давления установки путем снижения оборотов электродвигателя подающего насоса или его выключения, вследствие чего продукт из резервуара начинает двигаться обратно от центральной части мембраны на ее периферию, смывая накопленные загрязнения изнутри. Приведена математическая модель процесса прямого осмоса продукта из внутренней части мембраны в ее периферийные области. Отдельно описано разбавление потоком продукта на первой стадии слоя с высокой концентрацией солей в приповерхностном слое мембран, а на второй – снижение концентрации солей во всем объеме мембраны при продолжении односторонней осмотической диффузии продукта. Корректность предложенной модели была проверена путем постановки экспериментов над реальной обратноосмотической мембраной рулонного типа. После ряда экспериментов подтверждена справедливость гипотезы о двухэтапном процессе миграции продукта из центра мембраны на ее периферию. Помимо экспериментального подтверждения модели, также изучено влияние концентрации соли в исходной воде во время процесса обратного осмоса на параметры обратной промывки продуктом.

Ключевые слова: обратный осмос, математическая модель обратноосмотических процессов, экспериментальное подтверждение модели, обратная промывка мембранных элементов.

Полный текст статьи:
RazinkinYudin_2_18_1.pdf

БЫСТРОЕ ПОСТРОЕНИЕ BVH ДЕРЕВА НА GPGPU

УДК 004.424.5.032.24

Г.В. Воронцов, А.П. Преображенский, О.Н. Чопоров


В данной статье проводится анализ возможностей разработки алгоритма построения BVH-дерева. Этот алгоритм должен позволять быструю перестройку дерева при изменении параметров задачи. Предлагается анализировать линейное BVH-дерево, вначале выбирается порядок, в котором листовые узлы обозначаются в дереве, затем генерируются внутренние узлы по этому порядку. Рассматривается кривая Z-порядка, вычисляются Мортон-коды для каждого листового узла. На следующем шаге осуществляется сортировка получившихся Мортон-кодов. В алгоритме сортировки двоичной последовательности используется параллельный алгоритм Radix Sort. Для анализа последовательности листовых узлов, необходимо разбить ее на подинтервалы, размеры которых определяются в рамках бинарного поиска. Чтобы повысить значение занятости видеокарты, предлагается указать внутренние узлы определенным образом, и тогда, появляется возможность узнать, к какому диапазону листовых узлов относится любой выбранный внутренний узел. Для тестирования алгоритма быстрого построения BVH-дерева на GPGPU была использована технология DirectCompute и язык программирования шейдеров — HLSL. Приведена зависимость времени выполнения каждой от количества примитивов при вычислении ограничивающих объемов листовых узлов и их кодов Мортона, формировании иерархии дерева, а также вычислении ограничивающих объемов внутренних узлов.

Ключевые слова: BHV-дерево, бинарный поиск, видеокарта, листовой узел, коды Мортона.

Полный текст статьи:
VoronzovSoavtori_2_18_1.pdf