Архив рубрики: — Все публикации журнала —

АППРОКСИМАЦИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ НА СЕТИ


УДК 517.927
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.003

О.Р. Балабан


В работе рассматриваются вопросы аппроксимации математических моделей сетеподобных эволюционных процессов переноса применительно к дифференциальным системам с распределенными параметрами на сети (графе). Указан подход, использующий применение теории классических вычислительных методов, состоящий в сведении исследуемой задачи к системам алгебраических уравнений (вспомогательных конечномерных задач), в которых неизвестными являются значения сеточных функций в точках разбиения ребер графа. При этом наличествует достаточно широкая возможность для выбора разного типа сходящихся разностных схем, существенно отличающихся друг от друга: явные разностные схемы, неявные разностные схемы, аналоги разностных схем Кранка-Николсона (ниже, чтобы не загружать исследование техническими сложностями, используются явные разностные схемы). Следует отметить характерную особенность изучаемых математических моделей, наследуемую реологической структурой графа – наличие особых точек графа, в которых дифференциальное уравнение не определяется (узлы или вершины графа) и заменяется обобщенными условиями Кирхгофа. Формализмы последних описывают закономерности переноса сплошных сред в этих точках и требуют отдельного подхода в вопросах аппроксимации (в работе для простоты изложения используются классические разностные отношения). Следует также отметить, что использование при аппроксимации неявной разностной схемы или схемы Кранка-Николсона требует дополнительного анализа вспомогательных конечномерных задач (разрешимость, равномерная ограниченность приближений к решению исходной задачи), но при этом существенно увеличивает точность вычисления приближений. Использование явной разностной схемы освобождено от изучения некоторых из указанных вопросов, однако (и это при анализе некоторых прикладных задач может быть существенным препятствием в использовании) дает достаточно большую погрешность определения решения исходной задачи. Приведенные частные примеры прикладного характера иллюстрируют пути численного анализа дифференциальных систем с носителями на произвольной сети (графе). Полученные результаты достаточно просто переносятся на изучение численными методами волновых процессов и явлений колебания в процессах переноса.

Ключевые слова: эволюционные процессы переноса на сетях, аппроксимация, разностная схема, особенности в узлах сети, численные методы

Полный текст статьи:
Balaban_3_20_1.pdf

АКМЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОШИБОК ЭКСПЕРТНОЙ ПРОЦЕДУРЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ДОВЕРИЯ К ЭКСПЕРТУ


УДК 004:007.51
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.002

В.А. Гостюнина


Экспертная оценка в современных условиях играет все более значимую роль. Существуют задачи, когда точные расчеты не применимы для оценки, выбора и обоснования решений. В таких случаях используют экспертные методы. Предложенный метод оценки степени доверия к эксперту учитывает репутацию эксперта, как долговременный показатель качества его экспертизы, и значение обратной связи, как кратковременный показатель состояния эксперта. Эти 2 показателя в совокупности позволяют рассчитать коэффициент доверия эксперта. С применением описанного метода проводится экспертная процедура. Однако, ошибки при проведении экспертных процедур ставят под сомнение корректность результатов экспертизы. Поэтому анализ такого рода ошибок является необходимым шагом для проверки возможности практического применения предлагаемых новых решений и методов в рамках экспертных процедур. В статье проведен акмеологический анализ ошибок экспертной процедуры с применением метода оценки степени доверия к эксперту. Рассмотрены методологические, технологические, технические, психологические, организационные, нормативно-правовые и другие виды ошибок при выполнении экспертных оценок. В статье приведены примеры выявления различного рода ошибок в описанной экспертной процедуре. Дано обоснованное объяснение вариантов устранения большинства типичных ошибок.

Ключевые слова: акмеологический анализ, экспертная процедура, экспертная оценка, доверие к эксперту, репутация, система репутации

Полный текст статьи:
Gostyunina_3_20_1.pdf

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ ТИПОВЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ


УДК 004.942
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.001

Д.П. Лащенов, В.Л. Бурковский


В настоящее время в сфере промышленного производства происходит постепенный переход к новому этапу развития, названному Индустрия 4.0. Основная концепция была впервые представлена на выставке в Ганновере в 2011 году. Основной процесс на промышленном заводе по концепции Индустрии 4.0 – цифровое преобразование физической производственной системы в реконфигурируемую цифровую. Реконфигурируемые технологические системы являются последним достижением в развитии производственной системы. Важнейшими характеристиками реконфигурируемых производственных систем являются высокая адаптивная способность аппаратных и программных компонентов для реакции на постоянно меняющиеся рыночные требования к типу и количеству продуктов. Представленный в данной работе программный комплекс предназначен для имитационного моделирования сложноструктурированных систем. К области применения данного комплекса преимущественно относятся реконфигурируемые производственные системы, обеспечивающие выпуск сложной технической продукции с высокими конструктивными и качественными показателями, включающей в себя широкую номенклатуру компонентов и параметров. В основу программного комплекса положено формализованное описание производственной системы как многоканальной многофазной системы массового обслуживания (СМО). При этом моделирование объектов строится на базе типовых моделей производственных систем обработки и сборки. Программный комплекс разработан на языке объектно-ориентированного программирования JAVA с применением инструментальной среды имитационного моделирования AnyLogic.

Ключевые слова: имитационное моделирование, реконфигурируемая производственная система, сложноструктурируемый объект, программный комплекс, оптимизация, система массового обслуживания, AnyLogic, система поддержки принятия решений

Полный текст статьи:
LashchenovBurkovsky_3_20_1.pdf

ЦЕЛЕВОЙ ЧАТ-БОТ НА ОСНОВЕ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ


УДК 004.89
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.041

Т.М.Ч. Нгуен, М.В. Щербаков


В настоящее время чат-боты становятся очень популярными во многих областях, таких как бизнес, банковское дело, здравоохранение, учеба, путешествия и т.д. Популярность платформ обмена сообщениями, таких как Telegram, Messenger, Whatsapp и других сделала чат-ботов не только популярными, но и стало тенденцией в будущем. С конца декабря 2019 года из-за начала пандемии COVID-19 наступил серьезный кризис в области здравоохранения во всем мире. В связи с этим крайне важно предоставлять информацию об эпидемии всем людям. Многие правительства и организации запустили чат-ботов для информирования населения о COVID-19. Однако эти чат-боты ограничены, так как основаны на правилах, и понимают ограниченный набор вопросов, введенных пользователем. Таким образом, создание чат-бота на основе машинного обучения для информации о коронавирусе представляет собой актуальную задачу. Целью исследования является разработка чат-бота для поиска информации про коронавирусную инфекцию COVID-19. Описан метод проектирования и разработка чат-бота на фреймворке RASA, а также испытания разработанного прототипа. Созданы три модели чат-бота: базовая модель (B), базовая модель с синонимами (BS), базовая модель с синонимами и шумами (BSS). Проведена оценка эффективности трех моделей по показателям: доля, точность и F-мера. Результаты анализа показали, что модели BS и BSS лучше, чем модель B.

Ключевые слова: чат-бот, обработка естественного языка, бесcерверная архитектура, намерение, сущности, RASA, COVID-19

Полный текст статьи:
NguyenShcherbakov_2_20_1.pdf

МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ УГРОЗАМ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СЕТЯХ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ


УДК 004.056.53
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.040

О.И. Бокова, Д.А. Жайворонок, С.В. Канавин, Н.С. Хохлов


В настоящее время сети связи специального назначения получили большое распространение в органах государственной власти, органах, осуществляющих функции обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка. В связи с особенностями функционирования инфокоммуникационных систем и сетей связи специального назначения, необходимо учитывать, что они развернуты и обеспечивают управление и взаимодействие в рамках существующих ведомственных и межведомственных систем связи. В статье предложена модель формирования комплекса средств противодействия угрозам информационной безопасности в сетях связи специального назначения. Приведено описание подобных комплексов, рассмотрены ситуации и основания для их применения. Обращается внимание на выявление общих технологических особенностей формирования комплекса средств противодействия угрозам информационной безопасности в сетях связи специального назначения. Для формирования требований к комплексам средств противодействия угрозам информационной безопасности в сетях связи специального назначения составлена база правил, на основании которых будут выбираться определенные средства противодействия. Авторами проведено моделирование функционирования комплекса средств противодействия с применением аппарата лингвистических переменных и нечетких экспертных систем. На основе полученных результатов могут быть предложены требования к созданию комплекса средств противодействия угрозам информационной безопасности в сетях связи специального назначения. Математический аппарат, использованный в данной статье, основан на применении лингвистических переменных и нечетких экспертных систем, может в полной мере характеризовать зависимость эффективности средств противодействия от совокупности реализуемых мер защиты.

Ключевые слова: противодействие угрозам информационной безопасности, сети связи специального назначения, комплексный подход, нечеткие экспертные системы, управление информационной безопасностью.

Полный текст статьи:
BokovaSoavtors_2_20_1.pdf

СПОСОБ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ДЕСТРУКТИВНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ, ОСНОВАННЫЙ НА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ МОДУЛЯЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В СЕТЯХ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ


УДК 654.16
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.039

Гилев И.В, Канавин С.В, Попов А.В, Хохлов Н.С. Способ


В статье рассмотрен способ противодействия деструктивным электромагнитным воздействиям, основанный на переносе спектра сигнала при помощи вейвлет-преобразований в сетях связи специального назначения (СС СН), функционирующих на основе стандарта мобильного широкополосного доступа WIMAX. В качестве модели деструктивного электромагнитного воздействия, оказывающего влияние на работу сети связи специального назначения выбран гауссовский биполярный импульс. При воздействии помехи такого типа на сигнал системы WIMAX, нарушается режим нормального функционирования СС СН. В качестве модулирующей функции был выбран MHAT-вейвлет, поскольку он описывается в частотно-временной полуплоскости и его параметры зависят от определенных коэффициентов масштабирующего множителя и временного сдвига. Таким образом, можно менять параметры модулированного сигнала путем изменения коэффициентов вейвлет-функции, которой он модулируется. MHAT-вейвлет, получается в результате двукратного дифференцирования функции Гаусса. Данный способ находит свое применение в первую очередь из-за того, что вейвлет функционирует в частотно-временной полуплоскости и его параметры зависят от определенных коэффициентов (масштабирующего множителя и временного сдвига). Таким образом, можно менять параметры модулированного сигнала путем изменения коэффициентов вейвлет-функции, которой он модулируется. Результатами данного способа являются перенос спектра сигнала WIMAX в другую полосу частот, где так же функционирует СС СН, с помощью модуляции вейвлет-функцией, а также увеличение его мощности и расширение спектра

Ключевые слова: широкополосная система связи; системы связи стандарта WIMAX; моделирование функционирования в условиях деструктивных электромагнитных воздействиях; способ противодействия деструктивным электромагнитным воздействиям с применением вейвлет-преобразования, MHAT-вейвлет.

Полный текст статьи:
GilevSoavtors_2_20_1.pdf

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ПРОТОКОЛА МАРШРУТИЗАЦИИ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ


УДК 681.518
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.038

В.О. Ключников


В связи с бурным развитием беспроводных технологий, оптимальный выбор типов сетей и протоколов маршрутизации является актуальной задачей. Рассматривается современное состояние моделей трафика с точки зрения протоколов маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях (БСС). Класс соответствующих сетей с низким энергопотреблением (LLN) обеспечивает эффективную маршрутизацию при передаче пакетов данных в небольших локальных сетях. Протокол динамической маршрутизации AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) в БСС минимизирует длину маршрута трафика. Моделирование трафика в БСС рассмотрено на примере передачи цветных изображений. Для агрегированных разнородных потоков трафика в сети применен критерий Колмогорова, и получены зависимости позволяющие рассчитать коэффициент Хёрста с помощью анализа вариации дисперсии H=0,768. Этот же параметр рассчитан как оптимальный для пакета изображений на сенсорном поле 50×50 м2 в зависимости от количества передающих узлов и равен . Для БСС рассмотрены различные варианты подключений с азличными вариантами подключения клиента и оператора при наличии или отсутствии базовой станции. Также для беспроводных сенсорных сетей выполнено сравнение протоколов RPL и AODV путем моделирования. Показано, первый является оптимальным. С точки зрения перспектив сетей
5-го поколения возможно применение D2D (device-to-device) подключения. В этом варианте из двух протоколов (AODV, DSDV) AODV более предпочтителен как по минимуму времени общей задержки, так и по минимуму количества шагов при передаче данных. Развитие беспроводных сетей 5-го поколения выведет трафик на уровень широкополосного проводного Интернета и обеспечит качественно новый уровень возможностей для клиентов этих сетей.

Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, RPL-протокол, AODV-протокол, D2D-подключения, коэффициент Хёрста, критерий Колмогорова, сеть 5G

Полный текст статьи:
Klyuchnikov_2_20_1.pdf

КЛАССИФИКАЦИОННЫЙ ПОДХОД НА ОСНОВЕ КОМБИНАЦИИ ГЛУБОКИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ СЛОЖНЫХ МНОГООБЪЕКТНЫХ СИСТЕМ


УДК 004.02
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.037

В.К. Сай, М.В. Щербаков


Научно-технический прогресс способствовал бурному росту сложности систем и выполняемых ими функций, что особенно характерно для различных отраслей современной примышленности. Здесь цена отказа или сбоя оборудования может быть очень высокой а иногда и привести к неоценимым потерям, связанным с гибелью людей. Обслуживание подобных систем требует высоких материальных затрат, и всё же не исключает возможного возникновения сбоев. Это свидетельствует о том, что задача обеспечения надежности сложных многообъектных систем еще далека от своего решения. В связи с этим в настоящее время на первое место выходит задача обеспечения надежного функционирования систем при минимизации затрат на их содержание и техническое обслуживание. Решение которой невозможно без разработки и внедрения интеллектуальных систем, выполняющих функции предсказательной аналитики и предсказательного технического обслуживания. В данной статье предлагается гибридная нейросетевая модель прогнозирования отказов сложных многообъектных систем на основе классификационного подхода, направленная на повышение эксплуатационной надежности оборудования при минимальных затратах. Представлены результаты вычислительных экспериментов, подтверждающие высокую эффективность предложенного решения.

Ключевые слова: прогнозирование отказов, методы на основе данных данных, глубокие нейронные сети, LSTM, CNN.

Полный текст статьи:
SaiShcherbakov_2_20_1.pdf

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ СИНТЕЗА ЦВЕТОВЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ МЕТАЛЛОПЛАСТМАССОВЫХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ


УДК 004:621.391(004:9)
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.036

К.А. Гафуров


Современная медицинская практика характеризуется всеобщим применением технических средств диагностики и лечения заболеваний. Одним из наиболее бурно развивающихся направлений в медицине является стоматология, в частности эстетическая стоматология. Наиболее ключевое место в эстетической стоматологии занимает подбор адекватной цветовой составляющей зубных протезов. Для решения данной задачи была разработана информационная модель синтеза цветовых составляющих металлопластмассовых зубных протезов. Был разработан граф выбора компонентов составляющих массы красителей подбора заданной спектральной составляющей лицевой части протезируемого зуба. В качестве основного метода анализа процесса синтеза порошков был использован регрессионный анализ, являющийся инструментом анализа данных, позволяющим исследовать влияние одной или нескольких независимых переменных на зависимую переменную. Таким образом, была разработана математическая модель регрессионного типа, в которой изменение цветовых составляющих происходит в корреляционной зависимости, поэтому возможно составление интерполяционных уравнений, а на их основе анализ и рассмотрение единой системы для всех подуровней цветовых градаций. Для проверки работы разработанной информационной модели были созданы алгоритм и специализированное программное обеспечение. Проведенные клинические исследования показали полную адекватность разработанной модели.

Ключевые слова: моделирование, информатика, граф, регрессионная модель, алгоритм, стоматология, зубной протез, эстетика.

Полный текст статьи:
Gafurov_2_20_1.pdf

АДАПТАЦИЯ К ВОВЛЕЧЕННОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ В АДАПТИВНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ ИГРЕ


УДК 004.4
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.035

О.А. Шабалина, А.В. Катаев, А.А. Воронина


Вовлеченность пользователя – это один из ключевых показателей качества интерактивного программного обеспечения (ПО), для которого характерно интенсивное взаимодействие пользователя с системой. Обучающее ПО относится к категории продуктов, которые, по определению, основаны на взаимодействии с пользователем, поэтому вовлеченность пользователя в процессе его взаимодействия с обучающей системой напрямую влияет на качество системы. Современные тенденции развития обучающего ПО связаны с персонификацией процессов взаимодействия пользователя с системой, что привело к появлению адаптивных обучающих систем, способных наблюдать за действиями пользователей и приспосабливаться к их возможностям и потребностям. Вовлеченность пользователя оказывает значительное влияние на обучение и напрямую влияет на результат, поэтому уровень вовлеченности пользователя в процессе его взаимодействия с обучающей системой, как опосредованная оценка уровня знаний пользователя, применима в качестве характеристики модели адаптации при разработке адаптивных обучающих систем. Результаты анализа вовлеченности могут быть использованы для адаптации системы, направленной на удержание и повышение вовлеченности пользователя в процессе его взаимодействия с системой, и повышения, таким образом, ее качества. В работе рассмотрены методы оценки вовлеченности и возможности их применения к оценке качества обучающего ПО на разных этапах его жизненного цикла. Показаны особенности применения online-оценки вовлеченности для адаптации процесса обучения к пользователю в адаптивных обучающих играх, связанные с необходимостью различения вовлеченности в игру и вовлеченности в процесс обучения, и корреляции вовлеченности и успешности освоения знаний в игре. Предложены некоторые возможные комбинации оценок вовлеченности и результативности уровня знаний пользователя в процессе взаимодействия с обучающей игрой и их возможные интерпретации.

Ключевые слова: вовлеченность, оценка вовлеченности, качество обучающего ПО, обучающая система, online-оценка вовлеченности, адаптивная обучающая игра.

Полный текст статьи:
ShabalinaSoavtori_2_20_1.pdf