Научный архив: статьи

Наиболее прогрессивным направлением выявление и оценка радиационной, химической и биологической (РХБ) обстановки является внедрение технологий на основе искусственного интеллекта. Цель работы – разработка архитектуры перспективной системы мониторинга радиационной, химической и биологической обстановки с использованием искусственного интеллекта. Информационная база исследования. Публикации по применению математических моделей в ИИ, доступные через сеть «Интернет». Метод исследования – аналитический, от общего к частному. Рассматривали особенности использования искусственного интеллекта в автоматизированных системах управления. Результаты и обсуждение. Конфронтации с Украиной под протекторатом Запада носят многовариантный пространственный характер, и требуют постоянного мониторинга в условиях недостатка конкретной информации. Применение технологий ИИ позволит выйти за рамки простого отображения текущей ситуации, предоставляя инструменты прогнозирования развития событий. Предлагаемая архитектура перспективной системы предполагает создание единой базы данных, наполняемой верифицированной информацией из открытых источников. Разработанная структура веб-приложения, представляющего собой интерактивный интерфейс для анализа и реагирования на изменения РХБ обстановки, включающая в себя возможность между информационными слоями и получение данных в режиме реального времени. Вывод. Применение нейросетевых технологий войсками РХБ защиты позволит осуществлять поиск по заданным параметрам и проводить ретроспективный анализ данных, тем самым качественно повлияет на эффективность мониторинга РХБ угроз для войск и населения Российской Федерации.

В статье авторами рассматривается важность и необходимость цифровизации деятельности в сфере транспортного планирования и организации дорожного движения. Рассказывается о разных информационных технологиях и управляющих системах. Описывается внедрение их в сферу транспортного планирования и организации дорожного движения по разным направлениям. Отмечается, что внедрение цифровых технологий на транспорте позволит обеспечить повышение качества транспортного планирования и получаемых с его помощью результатов на различных уровнях управления.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с имитационным моделированием, особенности его использования в педагогике, учитывающие контекст цифровизации. Описаны основные виды имитационного моделирования (дискретно-событийное, агентное, системная динамика), их преимущества (безопасность, вариативность, малозатратность) и ограничения (технические и методологические). Приведены примеры применения имитационного моделирования в педагогике: деловые игры, тренажёры, виртуальные лаборатории. Выделены основные преимущества применения имитационного моделирования. Обосновывается особая роль игрового и неигрового имитационного моделирования. Обозначены рамки и ограничения, определяющие наиболее эффективную опору на имитационное моделирование. Описан опыт внедрения имитационного моделирования по методу тренажёра с использованием компьютерной деловой игры серии «БИЗНЕС-КУРС». Сделан вывод о том, что имитационное моделирование способствует персонализации обучения, развитию системного мышления и подготовке к профессиональной деятельности, открывая новые горизонты для повышения качества образования.

Возможность повышения эксплуатационных характеристик изделий и деталей, используемых в машиностроении, является значимой задачей, выполнение которой позволяет добиться снижения трудоемкости, экономии материала и экономической выгоды. Возможности современного формообразующего оборудования позволяют достигать максимально приближенной формы и размеров получаемых деталей к форме и размерам цифровых двойников. В настоящем времени технология абразивной обработки лепестковыми кругами широко и эффективно используется для последующей обработки после дробеударного формообразования крупногабаритных маложестких деталей типа панель крыла самолета и обшивок, где при помощи абразивных лепестковых кругов на специализированных установках осуществляется удаление отпечатков или уменьшение глубины пластических отпечатков после дробеобработки. Качество поверхностного слоя при зачистке лепестковым кругом, в том числе шероховатость и остаточные напряжения, определяет не только форму детали после дробеударного формообразования, но и усталостную прочность. Данные факторы зависят от множества факторов, таких как режимы обработки, свойства обрабатываемого материала и параметры инструмента. Прогноз и определение значений этих показателей является трудоемким и экономически затратным процессом. В связи с этим возникает необходимость моделирования данных процессов при помощи математических моделей. Однако до настоящего времени большинство исследователей в этой области моделирует процесс зачистки лепестковым кругом методом конечных элементов с простой моделью абразива и с многочисленными допущениями по взаимодействию абразивов с поверхностью детали, что не дает достоверных результатов. Целью данной работы является определение входных параметров для моделирования технологического процесса зачистки лепестковым кругом путем проведения лабораторного исследования абразива и его распределения в лепестковых кругах, применяемых на производстве панелей и обшивок, а также моделирование процесса единичного внедрения абразива методом конечных элементов программой инженерного анализа. По результатам лабораторных исследований была определена форма абразива и его распределение на поверхности лепестков, применяемых в условиях реального производства, что позволило перенести полученный рельеф в программу инженерного анализа. На основании результатов лабораторного исследования выполнено моделирование методом конечных элементов процесса единичного внедрения абразива в материал для определения остаточных напряжений в поверхностном слое детали

Целью исследования является моделирование процессов разделения минеральных смесей на осадительной поверхности крутонаклонного концентратора для оценки влияния режимных параметров и особенностей конструкции. Моделирование процесса разделения частиц как мультифакторного процесса и приводится в виде решения системы уравнений. Показана сложность процессов, протекающих в рабочей зоне крутонаклонно установленных пакетов пластин с нисходящими под определенным углом рифлями, где в результате возникающего гидродинамического режима происходит гравитационная дифференциация и вееровидное движение частиц по поверхности рифельных пластин, где легкие частицы увлекаются потоками воды, а тяжелые под действием гравитации спускаются вниз между рифлями в межрифельном пространстве. В работе авторами приведен алгоритм расчета с использованием подпрограммы rkfixed, которая решает систему дифференциальных уравнений методом Рунге - Кутты для многих частиц. Приводятся сравнительные результаты экспериментальных исследований для частиц магнетита с разной крупностью с теоретическими результатами физико-математического моделирования процесса разделения с учетом первоначального распределения частиц по разделительной поверхности и влияния образующихся вихревых движений частиц в межрифельном пространстве. Моделирование показывает приемлемые результаты и подтверждается экспериментальными данными, полученными при исследовании по разделению частиц разной крупности.

Цель работы - создание достоверного цифрового двойника месторождения для дальнейшего его использования в исследовании особенности строения месторождения и поиска зависимостей пространственного распределения качественных характеристик пласта. В работе приведен порядок моделирования угольных месторождений в горно-геологической информационной системе Micromine на основе данных геологоразведки Большесырского буроугольного месторождения. Для достижения поставленной цели произведено поэтапное моделирование, включающее в себя подготовку и импорт данных, создание базы данных, визуализацию траекторий скважин, создание поверхностей пластов и блочной модели с наполнением данными о качестве полезного ископаемого. Результат исследования показал высокую сходимость с исходными данными, что позволяет заявлять о достоверности блочной модели и дальнейшем ее использовании в исследованиях. Несмотря на то, что государственные органы при экспертизе и постановке запасов на баланс требуют предоставления графических материалов, выполненных традиционным способом, создание цифровой модели остается для исследователей полезным результатом. Наличие достоверного цифрового двойника позволит подробно и с большей точностью исследовать месторождение и увеличивать количество оцениваемых вариантов с меньшими трудозатратами в сравнении с исследованием геологической информации, представленной в классическом виде.

Актуальными проблемами управления разработками ИТ-проектов является снижение нерационального расходования дорогостоящего времени специалистов, а также минимизация репутационных и иных потерь из-за непредвиденных отказов в обслуживании системы. Целью исследований, которым посвящена статья, является количественный учет в модели оптимизации затрат основных процессов разработки ИТ-проекта. На основе описанной в статье модели разработана программа-симулятор, ставшая инструментом для сравнительного анализа последствий возможных управленческих решений по оптимизации процесса разработки. В результате моделирования оказывается возможным количественно оценить совокупный эффект от различных изменений в организации работы над ИТ-проектом и понять, стоит ли идти на дополнительные затраты для подготовки и внедрения улучшений в процесс разработки. Результаты вычислительных экспериментов на данных реальных ИТ-проектов позволили наглядно увидеть, что с экономической точки зрения предлагаемые управленческие решения ведут к снижению неоправданных затрат и минимизации возможных потерь. Как следствие, с использованием симулятора можно более осознанно отлаживать процесс реализации проекта и повысить предсказуемость работы команды и состояния проекта, а также оптимизировать использование ресурсов. Как вывод выполненного исследования предложенная в статье модель реализации ИТ-проекта и разработанная на ее основе программа-симулятор выполнения проекта могут быть использованы для расчета эффекта от разнонаправленных оптимизаций с различной каденцией. Исходные коды программы-симулятора открыты и доступны для скачивания, применения и адаптации.

В данной работе процесс конструирования шаблонов антропоморфного управления движением судна представлен решениями последовательности задач моделирования в пространстве состояний эргатической системы «судоводитель - судно» на примере судна типа Волго-Дон. В исходной математической модели управляемого объекта учтены параметрические интервальные неопределенности, влияющие на однозначность решения задачи оптимального управления в классической постановке. Факторами априорной неопределенности являются осадка судна и глубина судового хода. Численные решения задачи оптимального по быстродействию управления перемещением судна получены для концов интервалов значений параметров математической модели. Полученные решения использованы при конструировании шаблонов для описания и учета неопределенности распределения ресурсов управления по методологии планирования взаимодействия в эргатической системе. Шаблоны антропоморфного управления в системе «судоводитель - судно» представлены последовательностями номеров элементов множества нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, построенных в пятимерном пространстве состояний по преобразованной математической модели судна. Каждая нормальная система обыкновенных дифференциальных уравнений отображает в математической форме неполное, из-за существования неопределенностей, представление о действии виртуальных органов управления и соответствующем элементарном движении судна. Предложены процедуры построения различных вариантов распределения ресурсов антропоморфного управления и его соответствующих шаблонов, составленных по экспертным оценкам, на основе множества решений задачи оптимального управления. На конкретных примерах проиллюстрировано конструктивное свойство шаблонов антропоморфного управления: новые шаблоны могут быть построены с помощью стыковки в определенной последовательности типовых аналогов, а типовые шаблоны определены с применением сведений о выполненных движениях органов управления судном с учетом опыта судовождения. Тем самым показана возможность использования таких апостериорных сведений для управления эргатической системой «судоводитель - судно» рациональными способами, в том числе такими, которые не могут быть получены с помощью решения математических задач оптимального управления. Библиотека шаблонов антропоморфного управления представлена как составная часть базы знаний при использовании технологии экспертных систем в построении управляющего автомата с искусственным интеллектом.

В статье представлены результаты исследования, целью которого выступала апробация методического подхода к отбору факторов для моделирования динамики численности населения на основе их ранжирования по степени «статистической приоритетности» в экономике. Основная гипотеза заключалась в том, что если ранг одного из факторов превосходит ранг другого, то учет первого фактора при моделировании результативного признака должен быть первоочередным. Ранжирование факторов предварял анализ демографической динамики дальневосточных субъектов. Показано, что в последнее десятилетие, несмотря на проводимую в отношении макрорегиона политику, реализацию мероприятий, направленных на достижение воспроизводства населения и сокращение миграционного оттока, результативность демографических процессов оставалась стабильно отрицательной. Исключением являлась только Республика Саха (Якутия) с восходящей динамикой численности населения. В зависимости от результативности общего движения населения все субъекты Дальнего Востока были разбиты на четыре группы, ранжирование факторов динамики населения осуществлялось для каждой из выделенных групп. Для периода 2016-2022 гг. количественно идентифицированы пространственная неоднородность и динамика иерархии факторов численности населения Дальнего Востока, их отличия на разных уровнях декомпозиции объекта исследования. Полученные результаты показали, что ранжирование факторов может выступать критерием для отбора последних в линейную аддитивную регрессионную модель соответствующего показателя.

Темой исследования является оценка и прогнозирование динамики заносимости судоходных каналов - важная составляющая обеспечения круглогодичной навигации крупнотоннажных судов в акватории Северного морского пути, поскольку арктические моря и соединяющие их проливы, особенно в восточном секторе, мелководны, что требует выполнения дноуглубительных работ для поддержания гарантированных безопасных глубин.

Статья посвящена описанию разработанного метода оценки и прогнозирования динамики заносимости судоходных каналов в акватории Северного морского пути.

Рассмотрены основные особенности условий выполнения дноуглубительных работ в арктических морях, к которым относятся наличие льда в течение 8-9 месяцев в году, когда проведение дноуглубительных работ является невозможным, короткий (3-4 месяца) период чистой воды, когда выполнение дноуглубительных работ становится возможным, при этом плавание транспортных судов и ледоколов по каналам осуществляется круглый год.

Отмечается, что наряду с традиционными факторами, влияющими на процессы заносимости морских каналов, такими как ветро-волновые явления и течения, существенное влияние оказывают движители крупнотоннажных транспортных судов и мощных ледоколов ввиду значительной осадки судов и мелководья каналов.

Приведено теоретическое обоснование модели заносимости на основе экспериментальных данных, полученных по результатам съемки рельефа дна с применением многолучевых эхолотов.

Детально показаны этапы обработки натурных данных для их подготовки и применения в математической модели заносимости. Приведены результаты прогноза расчетных величин объемов заносимости и соответствующие им доверительные интервалы.

Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта.

В статье предложен подход к систематизации подготовки исходных данных для моделирования процессов технического обеспечения по службам тыла на основе анализа особенностей моделирования этих процессов. Определена последовательность действий по выбору варианта набора исходных данных для моделирования в зависимости от наличия ресурсов и ожидаемого результата.