МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ДАННЫХ

Статья продолжает цикл ([1] – [13]) методических разработок авторов. В ней обсуждаются некоторые проблемы, связанные с путями повышения культуры математического мышления студентов-математиков. Авторы опираются ёна опыт работы на факультете информационных технологий МГППУ.

В работе рассматриваются вопросы разработки информационной системы для тренинга самопознания. Определены средства разработки, требования к ним, разработаны основные компоненты системы, получены тестовые результаты.

В статье рассматривается особенности реализации многопоточных промышленных систем, реализующих научные вычисления с помощью средств, доступных в языке программирования Python. Статья содержит описание теоретических аспектов, таких как работа механизма глобальной блокировки интерпретатора (GIL), архитектура управления зависимостями, библиотека параллелизма, основанного на процессах. В практическая часть статьи посвящена реализации многопоточного сервиса распознавания речи, который использует взаимодействие процессов через разделяемую память, на базе библиотеки «boost.interprocess». В результате внедрения описанной в статье архитектуры в конкретном случае удалось существенно снизить нагрузку на процессор.

В статье представлена методология количественной оценки сформированности навыков командной деятельности с использованием схемы треугольника и математических моделей на основе матриц вероятностей переходов. Исследование фокусируется на анализе индивидуальной и совместной согласованной деятельности участников в экспериментальных условиях, заключающихся в работе на тренажере по совместному управлению воздушным судном. В анализе результатов применяются цепи Маркова, что позволяет детализировать динамику выполнения задач, выявляя ключевые аспекты взаимодействия участников. Результаты подтверждают эффективность предложенного подхода для анализа и улучшения координации действий в команде.

Работа посвящена построению и программной реализации вычислительного алгоритма для моделирования процесса диффузионно-дрейфовой природы на основе дробно-дифференциального подхода. Математическая модель сформулирована в виде начально-краевой задачи для дробного по времени и пространству диффузионно-дрейфового уравнения с реакционным слагаемым в ограниченной области. Нецелые производные по времени и пространству рассмотрены в смысле Капуто и Римана – Лиувилля соответственно. Построена модифицированная неявная конечно-разностная схема. В концепции рассмотренной математической задачи приведен пример детерминированной модели процесса зарядки диэлектрических материалов. Разработана прикладная программа, реализующая сконструированный численный алгоритм. На примере решения тестовой задачи проведена верификация полученных результатов.

Рассматривается задача формирования портфеля ценных бумаг, как задача бинарной оптимизации. Решение формируется с помощью разработанной модификации метода роя пчел, дополненного процедурой бинаризации с применением различных переходных функций. Исследована эффективность предложенного метода на модельных примерах и решена прикладная задача максимизации доходности портфеля с учетом ограничений на используемые средства и значение риска.

В статье рассматривается линейная дискретная система с ограниченным управлением. Для системы решается задача быстродействия, то есть требуется построить процесс управления, переводящий систему из начального состояния в начало координат за минимальное число шагов. Если множество допустимых значений управления имеет структуру суперэллипса, то задача вычисления оптимального управления может быть сведена к решению системы алгебраических уравнений. Для множеств произвольной структуры разработан метод суперэллипсоидальной аппроксимации, рассмотрен случай несимметричных множеств. Приведены примеры.

Рассматривается проблема приближенного синтеза замкнутой нелинейной непрерывной системы совместного оценивания и управления. Используется подход, основанный на применении идеи теоремы разделения для линейных динамических систем. При помощи операции факторизации нелинейная система преобразуется к похожей по структуре на линейную системе, а уже к трансформированной системе применяются алгоритмы синтеза оптимального линейного регулятора и наблюдателя состояния, особенностью которых является зависимость матриц, входящих в соответствующие уравнения Риккати, от вектора состояния. Приведен пример синтеза наблюдателя состояния и регулятора, демонстрирующий применение предложенного алгоритма.

Проблема изучения факторов, влияющих на академические достижения обучающихся, не теряет своей актуальности в современной психологической и педагогической науке, в особенности в связи с развитием представлений об образовании как способе развития человеческого капитала, повышения благополучия и качества жизни людей в современном обществе. Академическая успеваемость школьников во многом определяется некогнитивными факторами, включающими личностные характеристики, мотивационные показатели и развитие саморегуляции. Цель представляемой работы – анализ взаимосвязей между некогнитивными предикторами академической успеваемости учащихся средней и старшей школы методом сетевого моделирования. Первичные данные получены с помощью следующих методик: опросник «Стиль саморегуляции учебной деятельности (ССУД-М)», «Шкалы академической мотивации школьников (ШАМ-Ш)», «Отношение к учению в средних и старших классах школы», «Большая пятерка – детский вариант». В качестве показателя академической успеваемости использовался средний балл по русскому языку и математике. Выборку исследования составили 307 обучающихся общеобразовательных школ (37,1 % юноши, возраст: 10–18 лет). В результате исследования проведен расчет описательных статистик по 28 исследуемым показателям, построены и проанализированы сети частных корреляций, описывающие взаимосвязи регуляторных и личностных переменных, а также академической успеваемости обучающихся в 5–6, 7–9 и 10–11 классах школы. Выделены и описаны значимые взаимосвязи между переменными вне зависимости от периода обучения, корреляций в 5–6, 7–8 и 9–11 классах. Показано, что характер взаимосвязей между некогнитивными предикторами и академической успеваемостью изменяется в зависимости от периода обучения. Обнаружено, что успеваемость обучающихся в 5–6 классе значимо прямо связана с показателем открытости новому опыту, тогда как в 7–9 также обнаруживается прямая связь с общим уровнем отношения к учению, а в 10–11 классах – с познавательной мотивацией, нейротизмом и осознанной саморегуляцией. Полученные результаты подтверждают известные взаимосвязи, а также позволяют описать новые, ранее не обнаруживаемые в исследованиях, например, негативная связь академической успеваемости с познавательной мотивацией школьников. В заключении представлены перспективы дальнейших исследований модераторных-медиаторных взаимодействий некогнитивных переменных в их влиянии на академическую успешность обучающихся.

Обеспечение информационной безопасности органов государственной власти требует применение специализированных инструментов, учитывающих существование разных источников информационных угроз, их постоянное изменение, а также проблемы интеграции оценок вероятности их реализации и степени возможного ущерба. Данное исследование направлено на разработку методики анализа угроз информационной безопасности органов государственной власти с помощью нейронных сетей. В исследовании использованы методы машинного обучения, нейросетевого анализа и систематизации. Для достижения задач исследования авторами была адаптирована архитектура MLP, проведена работа по настройкегиперпараметров нейронной сети. Обучение нейронной сети было реализовано на языке программирования Python. Эффективность работы нейронной сети в решении поставленной задачи оценивалась метриками accuracy, precision, recall, f1. Результатами исследования стали: разработка способа формирования набора данных, включающего оценки угроз информационной безопасности органов государственной власти различных видов и источников происхождения, оценка эффективности работы нейронной сети по решению задач классификации органов государственной власти, интерпретация результатов нейросетевого анализа о степени устойчивости органов государственной власти угрозам информационной безопасности.

Статья продолжает цикл ([1] – [13]) методических разработок авторов. В ней обсуждаются некоторые проблемы, связанные с путями повышения культуры математического мышления студентов-математиков. Авторы опираются на опыт работы на факультете информационных технологий МГППУ.

Производство свободного программного обеспечения (ПО) – тенденция развития современных информационных технологий. Одна из задач вуза – это подготовка студентов, способных создавать подобные программные продукты. На государственном уровне обращают внимание на необходимость подобной подготовки, но образовательные программы несколько отстают. Предлагается в существующих дисциплинах, связанных с разработкой ПО, повысить внимание качеству создаваемого программного кода для возможности его свободного использования. Навык создания качественного кода проще всего вырабатывается при командной работе над проектом.