В работе рассматриваются вопросы моделирования процессов поглощения лазерного излучения при контакте с биообъектом, приводящим к значительному росту температуры в зоне взаимодействия. Для органических тканей при росте температуры выше некоторого значения начинается их повреждение, а далее наблюдаются процессы разрушения. С увеличением скорости перемещения лазерного луча по поверхности ширина разреза и уровень травматичности уменьшаются, так как уменьшается время взаимодействия излучения с тканью. В работе рассматриваются различные модели для проведения расчетов: с использованием сложных соотношений с учетом толщины или с применением выражений для объекта полубесконечной толщины. Также исследуются закономерности роста средней температуры и процесса установления теплового баланса на поверхности тела в зависимости от параметров импульсов лазерного излучения.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, медицинский лазер, лазерный разрез, биологические ткани, температурное поле, уровень травматичности, пакет импульсов, скорость перемещения

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Реализована задача разработки программного модуля, осуществляющего формирование выходных документов web-приложения для расчета стержневых металлических конструкций. Программный модуль реализован на платформе .NET с использованием подключаемых библиотек Spire.Doc и netDxf. Разработанный модуль формирует текстовые отчеты в соответствии с СП 16.13330 и AutoCAD-совместимые чертежи. Возможность автоматизированной генерации отчетов позволяет более эффективно применять вычислительный комплекс в производстве.

Ключевые слова: проектирование в строительстве, стержневая конструкция, вычислительная система, web-разработка, отчет, чертеж

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Низкоорбитальные системы спутниковой связи (НССС) достаточно успешно применяются для организации устойчивой связи в Северных широтах. С помощью НССС обеспечивается эффективное управление и мониторинг процесса добычи и транспортировки углеводородного сырья. Такой подход позволяет обеспечить минимальные затраты на извлечение и доставку нефти и газа из месторождений, расположенных на шельфе Северного Ледовитого океана. По мере расширения числа стран занимающихся освоением месторождений Северного Ледовитого океана растет и число группировок НССС. Чтобы предотвратить возможность перехвата и навязывания задержанной команды управления спутником-нарушителем необходимо повышать информационную скрытность НССС с помощью систем опознавания «свой-чужой» для космического аппарата. При этом для обеспечения высокой имитостойкости в таких системах предлагается использовать протоколы аутентификации с нулевым разглашением знаний. Чтобы повысить их эффективность в статье предлагается использовать коды системы остаточных классов (СОК). Новизна данной идеи состоит в том, что использование параллельных кодов СОК позволит уменьшить временные затраты на выполнение арифметических операций, реализуемых в протоколах аутентификации. А это в свою очередь приведет к повышению информационной скрытности НССС, так уменьшается вероятность подбора правильного ответного сигнала спутником-нарушителем. Поэтому целью статьи является разработка протоколов аутентификации низкоорбитальных космических аппаратов на основе параллельных кодов систем остаточных классов, применение которых позволит сократить время на опознавание спутника.

Ключевые слова: система опознавания спутника, протоколы аутентификации с нулевым разглашением знаний, коды системы остаточных классов

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

BIM-технологии в ряде зарубежных стран имеют обязательный характер, поэтому возникает вопрос нормативного регулирования BIM-технологий в России. Сильный толчок развития информационных технологий дает Минстрой и Правительство РФ, путем разработки на территории РФ стандарты касательно информационного моделирования. Приводятся нормативно-технические документы с кратким описанием содержания и требований. Рассматривается дальнейшее развитие и имеющий опыт прохождения Государственных экспертиз в области строительства.

Ключевые слова: информационное моделирование зданий, цифровая модель, информационная модель, BIM-технологии, проектирование, проект, нормативное регулирование, программное обеспечение, экспертиза, строительство, нормативно-технические документы

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.08 - Технология и организация строительства

Описана проблема расчета простейшего эмоционального воспитания работа. Представлены основные соотношения эмоционального воспитания роботов – цифровых двойников человека с неабсолютной памятью. Получена формула простейшего эмоционального воспитания робота с использованием амплитуды звукового сигнала, воздействующего на робота, а также соотношения для оценки параметров простейшего воспитания работа. Описана компьютерная программа, позволяющая рассчитать элементарное воспитание, коэффициент памяти и предельное воспитание робота с помощью аудиофайла, который представляет собой звуковой сигнал, воздействующий на робота. Определен характер зависимости между параметрами простейшего воспитания и длиной шага дискретизации. Выявлены наиболее подходящие значение для длины шага дискретизации.

Ключевые слова: робот, воспитание, коэффициенты памяти, амплитуда звукового сигнала, математическая модель, психология роботов, предельное воспитание, элементарное воспитание, компьютерная программа, частота дискретизации

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной статье описывается и исследуется метод нахождения оси зеркальной симметрии на одноканальных цифровых изображениях с использованием так называемой схемы случайного консенсуса. Статья описывает задачу поиска оси симметрии в терминах задачи оптимизации, приближенное решение которой возможно с помощью схем случайного голосования. Описывается алгоритм решения полученной оптимизационной задачи, дается математическое обоснование предлагаемого метода. Проводится его сравнение с другими существующими методами, показывается зависимость качества предлагаемого метода от входных параметров, приводятся визуализации результатов работы алгоритма.

Ключевые слова: RANSAC, случайный консенсус, зеркальная симметрия, компьютерное зрение, обработка изображений

05.13.15 - Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Выбор места установки компенсирующих устройств определяется различными факторами, которые необходимо учитывать при выполнении расчетов. Расположение устройств компенсации реактивной мощности определяется по результатам математического моделирования и оптимального режима работы отдельных участков электрических сетей. В работе представлены результаты моделирования, рассмотрены неопределенности, встречающиеся при решении задачи размещения компенсирующих устройств.

Ключевые слова: компенсирующие устройства, электроэнергетика, потери активной мощности, минимум приведенных затрат, неопределенность, прирост мощности, критерии оптимизации, электрический узел, вектор-ущерб, оптимизация

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе строится регрессионная модель индекса производительности труда от динамики инвестиций в основной капитал по Центральному федеральному округу. Модель регрессии по временным рядам построена с использованием метода отклонения от тренда. По полученной эконометрической модели делается прогноз индекса производительности труда на последующие периоды.

Ключевые слова: эконометрическая модель, прогнозирование, индекс производительности труда, инвестиции, регрессия, временной ряд, тенденция

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Многочисленные исследования работы тракторного двигателя в условиях выполнения трактором технологических операция показали, что в результате колебаний момента сопротивления на входе в двигатель его показатели ухудшаются. Появление имитационных методов моделирование позволяет провести всесторонне исследования динамических процессов тракторных двигателей. Построение моделей в среде Simulink остается пока в области узких специалистов, однако имеет большой потенциал для исследования средств механизации сельского хозяйства. В статье приводится методика и результаты моделирования динамических процессов на примере двигателя трактора класса 1,4 в среде Simulink. Тракторный двигатель представлен в виде много уровненной блок-схемы, в которой каждая подсистема имеет свои подсистемы или функциональные зависимости. С использованием среды Simulink получены графики изменения момента сопротивления на входе в двигатель, угловой скорости коленчатого вала и хода рейки топливного насоса. Моделирование работы двигателя проводилось на трех режимах: номинальном, регуляторном и корректорном участках при синусоидальном моменте сопротивления на входе в двигатель. Применение программной среды Simulink позволяет получить визуализацию результатов моделирования.

Ключевые слова: имитационное моделирование, тракторный двигатель, момент сопротивления, ход рейки, угловая скорость

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Решается задача повышения эффективности обработки информации в автоматизированных системах специального назначения (АС СН) в условиях применения механизмов антивирусной защиты резидентного типа (АЗ РТ), посредством разработки функциональных и математических моделей информационных процессов в АС ВН в условиях применения механизмов АЗ РТ и методики нахождения оптимальных временных характеристик механизмов АЗ РТ в АС ВН. Представлены теоретические основания и методика для оптимизации временных ресурсов АС СН в интересах реализации механизмов АЗ РТ. Предложены функциональные и математические модели информационных процессов в АС СН в условиях применения механизмов АЗ РТ и деструктивного воздействия вредоносного программного обеспечения (ВПО). Приводятся результаты вычислительного эксперимента по оценке повышения эффективности обработки информации в АС СН в условиях применения механизмов АЗ РТ и деструктивного воздействия ВПО.

Ключевые слова: автоматизированные системы специального назначения, антивирусная защита, антивирусные механизмы, своевременность, защита информации, эффективность обработки информации, вычислительный эксперимент

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассмотрен вопрос производства электродных лент. Охарактеризована математическая модель параметров процесса формования электродных лент. Приведены математические расчеты пористости, толщины и массы активного слоя. Сделан вывод о составе пропитывающих валков и точности дозирования фракций. Приведен пример расчета параметров формования с активным слоем CuO.

Ключевые слова: электродные ленты, технологии, композиционные материалы, толщина и пористость активного слоя

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведен расчет показателей эффективности при производстве зерна и зернобобовых на примере Иркутской области. Учитывая, что производство сельскохозяйственной продукции происходит в условиях неопределенности, исходные данные для вычисления этих показателей являются случайными величинами, поэтому расчеты проведены с применением вероятностного анализа безубыточности на основе метода Монте-Карло. В качестве показателей эффективности выбраны точка безубыточности, вложенный доход и операционная прибыль. На основе приведенных исходных данных министерства сельского хозяйства Иркутской области и Федеральной службы государственной статистики по Иркутской области, при моделировании получены точечные и интервальные оценки.

Ключевые слова: операционная прибыль, производство зерна и зернобобовых культур, вероятностный анализ безубыточности,сельскохозяйственная продукция, метод Монте-Карло

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В предоставленной статье рассматривается теоретический порядок и практическое решение задачи по расчету балки методом начальных параметров с помощью расчетного комплекса Маthcad. Детально рассмотрен и предложен порядок создания универсального расчетного алгоритма и программы для любых комбинаций вертикальной нагрузки. Программа автоматизировано создает эпюры внутренних силовых факторов, перемещений, углов поворота сечений балки. Статья может быть интересна инженерам проектировщикам, специалистам по расчету на динамику и прочность конструкций, преподавателям и студентам ВУЗов инженерной направленности и строительной отрасли.

Ключевые слова: трехшарнирная арка, статически определимые арки, арочные конструкции, параболический абрис, эпюры внутренних силовых факторов

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика

В статье рассмотрены геологические особенности Карасанского оползня. Также представлен результат математического моделирования движения оползня во времени.

Ключевые слова: оползень, оползневой склон, математическое моделирование, геомеханическое моделирование, метод конечных элементов, Карасанский оползень, противооползневая защита

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В отличие от классической транспортной задачи по критерию минимума общего времени, предполагается обработка ресурсов как исходных пунктах, так и в пунктах назначения, продолжительность которой линейно зависит от объёма обрабатываемой партии. При этом учитывается как наличие привлекаемых транспортных средств, так и их характеристики, например, грузоподъёмность. Для распределения ресурсов по имеющимся маршрутам обосновано применение венгерского метода. Для решения задачи распределения имеющихся транспортных средств по исходным пунктам с учётом грузоподъёмности транспортных средств предложено использовать метод динамического программирования. Рассмотрен иллюстративный пример и распределение средств доставки с применением команды «Поиск решения»» MS Excel.

Ключевые слова: транспортная задача, критерий минимума времени, затраты на обработку, грузоподъёмность

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.22.08 - Управление процессами перевозок

В статье указано, что изучение процесса группировки электронов в пространстве дрейфа пролетного клистрона является актуальной задачей, позволяющей установить общие закономерности применимые к более сложным моделям. В связи с чем исследовано поведение предварительно промодулированного электронного потока в пространстве дрейфа пролетного клистрона. Реализована численная модель, которая учитывает влияние полей пространственного заряда и взаимодействие заряженных частиц с элементами электродинамической системы. Проведена серия численных экспериментов с различными значениями тока и начальных скоростей электронов, а также их сравнение с теоретическими данными. В результате проведения численных экспериментов были получены данные характеризующие динамику электронного потока в пространстве дрейфа пролетного клистрона при различных значениях начальной скорости (0,5с, 0.9с) и катодного тока(10мА, 1А, 10А).

Ключевые слова: пролетный клистрон, математическая модель, численное моделирование, метод крупных частиц, метод «частица — частица», пространство дрейфа, распределение конвекционного тока, электронный поток, многопоточные вычисления, система дифференциальных уравнений

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья посвящена использованию нечеткого метода многокритериальной оценки Fuzzy VICOR для принятия решения о выборе франшизы для инвестирования в сфере предоставления услуг. По нечетко оцениваемым критериям с использованием метода анализа иерархий и метода Fuzzy VICOR проведен сравнительный анализ нескольких франшиз, имеющих одинаковую форму ведения бизнеса. В результате была выявлена наилучшая франшиза для ведения бизнеса.

Ключевые слова: принятие решений, франчайзинг, нечеткий метод принятия решений, метод анализа иерархии, дефаззификация, Fuzzy VICOR

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматривается модель, реализующая способ оценки защищенности автоматизированной информационной системы специального назначения, учитывающая в качестве эмпирической составляющей не только интенсивность нагрузки на систему, но и количество каналов как средство защиты информации от DDoS-атак на основе объединения двух подходов к оценке защищенности. Для построения модели применяется переход от теоретической модели с использованием эмпирических состояний и непрерывным временем к модели с дискретным временем. Использование предложенной модели оценки защищенности автоматизированной информационной системы специального назначения позволяет применять как эмпирические значения, полученные в результате измерений или моделирования, так и теоретическую базу для моделирования средств защиты информации в условиях воздействия DDoS-атак с учетом их характеристик, которые будут отражаться функцией дохода и выбором оптимального режима функционирования автоматизированной информационной системы специального назначения в дискретные моменты времени. При синтезе двух моделей был устранен недостаток статичности характера оценки защищенности автоматизированной информационной системы специального назначения, учтена интенсивность компьютерных атак типа DDoS, которая динамично меняет как параметры, оценивающие средства защиты, так и вероятности пребывания системы в критических состояниях.

Ключевые слова: автоматизированная система, моделирование, оценка защищенности, система массового обслуживания, вероятностная оценка, DDoS-атака

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной статье приведены когнитивные модели, которые стали попыткой теоретического понимания механизмов сохранения профессиональными династиями устойчивого положения в профессионально-стратификационной структуре с учётом их двойственного потенциала. Стремясь к герметичности, династии вырабатывают механизмы, которые, с одной стороны, направлены на развитие династий, с другой стороны, способствуют повышению уровня их устойчивости и способности противостоять внешним деструкциям системы и противоречиям с институциональной средой. Заложенные в когнитивные модели факторы также могут быть рассмотрены как элементы капиталов в системе трансмиссии статусов и практик профессиональных династий и использованы в имитационных моделях для исследования стратегий преемственности или ухода из династий.

Ключевые слова: профессиональные династии, когнитивное моделирование, стабильность профессиональных династий, устойчивое развитие профессиональных моделей

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе рассматривается векторизация и распараллеливание метода «частица-частица», применяемого для учета взаимодействий между объектами при математическом моделировании физических процессов, на примере учета пространственного заряда при расчете динамики заряженных частиц. Проведено сравнение и оценка временных затрат (в качестве тестовой задачи рассматривался разлет многокомпонентного ионного пучка в течение одной наносекунды с шагом Δt= 10-12 с.) с учетом ускорения за счет векторизации и распараллеливания между ядрами процессора. Сделан вывод, что результаты работы наглядно демонстрируют, что векторизация вычислений позволяет существенно ускорить время расчета, причем явная замена скалярных операций на векторные делает возможным получить дополнительное ускорение по сравнению с использованием автоматической оптимизации кода программы.

Ключевые слова: параллельные вычисления, метод "частица-частица", векторизация вычислений, численное моделирование, кулоновские взаимодействия, динамика заряженных частиц, ионный пучок, код программы, уравнение движения, математическая модель

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Напряженно-деформированное состояние двухфазного тела под действием нагрузки описывается с помощью системы дифференциальных уравнений в частных производных (уравнений Ламе), аналитическое решение которой можно получить для узкого класса задач. Для применения одного из вариационных методов к решению обобщенной системы Ламе записывается функционал на основе потенциальной энергии деформаций, что позволяет расширить спектр задач по исследованию механических процессов в грунтовых основаниях под инженерными сооружениями.

Ключевые слова: двухфазное тело, водонасыщенное грунтовое основание, потенциальная энергия двухфазного тела, напряженно-деформированное состояние

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика

Работа посвящена анализу методов усвоения данных спутниковых наблюдений для выявления необходимой информации применяемый при разработке и верификации математических моделей гидродинамики и биологической кинетики мелководных водоемов. Для накопления информации рассматриваем использование данных дистанционного зондирования. Рассматривается возможность использования нейронных сетей с вычислением оптического потока. Целью работы является создание программного инструментария, применяемого для получения начальных условий при математическом моделировании гидробиологических процессов мелководного водоема.

Ключевые слова: математическое моделирование, мелководный водоем, данные спутникового зондирования, нейронная сеть, контур, обработка изображений

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предмет исследований – разработка сервиса для поиска по файлам пользователя по заданному набору ключевых слов с параметрами. Были изучены имеющиеся подходы к решению такой задачи и выбран наиболее релевантный. Сервис осуществляет поиск внутри файлов с текстовым содержимым с целью автоматизации процесса выделения нужных файлов среди всего множества. В основе его работы лежит алгоритм Портера и используется подход стемминга текста с целью получения более точных результатов. Выполняется поиск основы слова, учитывающий морфологию. Выполняя морфологический разбор слова, находится общая для всех его грамматических форм основа, отсекая суффиксы и окончания. В результате алгоритм работы сервиса позволяет искать не просто по заданным ключевым словам, но и учитывает их словоформы, а также ищет сразу по нескольким наборам ключевых слов, каждый набор анализируется отдельно. Помимо этого можно задавать диапазоны числовых значений для поиска. Особенность сервиса в том, что наборы ключевых слов ищутся совместно в ближних абзацах в интервале окрестности от -20 до +20 слов друг от друга, учитывая таким образом контекст их появления в тексте. Сервис ранжирует найденные документы по качеству соответствия критериям поиска. Обрабатываются файлы в основных форматах: doc, xls, pdf, txt. Сервис функционирует на платформе Linux под управлением веб-сервера Apache. Для разработки использованы бесплатные программные инструменты.

Ключевые слова: поисковая система, анализ документов, стемминг, алгоритм Портера, словоформы, морфология, среднее-арифметическое процентов, веб-сервис

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Выполнено исследование работы системы водяного отопления Нарышкина бастиона Петропавловской крепости. Представлены результаты замеров температуры и относительной влажности внутреннего воздуха. По результатам исследований построена трехмерная модель помещения № 3 Нарышкина бастиона, использованная при проведении численного моделирования с помощью гидродинамического вычислительного комплекса STAR-CCM+. Даны рекомендации по улучшению тепло-влажностного режима, выявлены перспективы дальнейшего исследования объекта.

Ключевые слова: объект историко-архитектурного наследия, параметры микроклимата, система водяного отопления, тепловой режим, STAR-CCM+

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В статье рассматриваются работы зарубежных авторов в области решения нечетких распределительных (транспортных) задач. Для решения таких задач в реальных условиях довольно сложно формализовать все параметры в виде определенных чисел, поэтому область решения нечетких распределительных (транспортных) задач привлекает широкое внимание ученых и экспертов, спровоцировав многочисленные успешные исследования. Для решения распределительных (транспортных) задач, при рассмотрении современного состояния зарубежной литературы, выявлены основные подходы, заключающиеся в применении пятиугольных, гексагональных, октагональных нечетких чисел, ранжирования, интуитивистской нечеткой среды, а также подхода Пифагора. Сейчас всё более актуально становится применять неточные данные в реальных задачах транспортировки. Перечисленные подходы к решению распределительных (транспортных) задач дают определенный эффект по сравнению с существующими, поэтому необходимо исследовать решения нечетких распределительных задач с использованием современных подходов и методов.

Ключевые слова: нечеткая задача маршрутизации транспорта, оптимизация, нечеткие методы, нечеткие числа, эвристические алгоритмы, гибридные алгоритмы

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ