В статье представлены основные этапы и рекомендаций по разработке информационно-аналитической системы (ИАС) на основе геоинформационных систем (ГИС) в сфере рационального управления лесными ресурсами, обеспечивающей обработку, хранение и представление информации о лесных древесных ресурсах, а также описание некоторых частных примеров реализации ее отдельных компонентов и цифровых технологий. Рассмотрены такие этапы разработки ИАС: этап сбора и структурирования данных о лесных древесных ресурсах; этап обоснования типа программной реализации ИАС; этап выбора оборудования; этап разработки блока анализа и обработки данных; этап разработки архитектуры взаимодействия блоков ИАС; этап разработки интерфейса приложения ИАС; этап тестирования ИАС. Взаимодействие между клиентской и серверной частью предлагается реализовывать на основе технологии Asynchronous JavaScript and XML (AJAX). Библиотеки «Leaflet» с открытым исходным кодом рекомендуется использовать для визуализации геоданных. Для хранения больших объемов данных на сервере предложено использовать систему управления базой данных SQLite. Предложенные подходы могут найти применение при создании ИАС для формирования управленческих решений в сфере рационального управления лесными древесными ресурсами.

Ключевые слова: геоинформационные системы, лесные ресурсы, методика, веб-приложение, технология AJAX, SQLite, Leaflet, обработка информации

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье решается задача автоматизированного формирования пользовательских ролей с применением методов машинного обучения. Для решения задачи используются методы кластерного анализа данных, реализованные на языке Python в среде разработки Google Colab. На основе полученных результатов разработана и апробирована методика формирования пользовательских ролей, позволяющая сократить время формирования ролевой модели управления доступом.

Ключевые слова: машинное обучение, ролевая модель управления доступом, кластеризация, метод k-средних, иерархическая кластеризация, метод DBSCAN

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

Данная статья посвящена разработке методики обнаружения столкновений с использованием полигональной сетки и нейронных сетей. Столкновения являются важным аспектом реалистичного моделирования физического взаимодействия. Традиционные методы обнаружения столкновений имеют определенные ограничения, связанные с точностью вычислений и вычислительной сложностью. Предлагается новый подход, основанный на использовании нейронных сетей для обнаружения столкновений с полигональными сетками. Нейронные сети показали отличные результаты в различных задачах компьютерного зрения и обработки изображений, и в данном контексте они могут быть эффективно применены для анализа полигональных моделей и выявления столкновений. Основная идея методики заключается в обучении нейронной сети на большом наборе данных, содержащем информацию о геометрии объектов и их движении для автоматического обнаружения столкновений. Для обучения сети необходимо создать специальный модуль, ответственный за хранение и подготовку датасета. Этот модуль будет обеспечивать сбор, структурирование и хранение данных о полигональных моделях, их движениях и столкновениях. Работа включает разработку и апробацию алгоритма обучения нейронной сети на созданном датасете, а также оценку качества предсказаний сети в контролируемой среде с различными условиями столкновения.

Ключевые слова: моделирование, методика обнаружения столкновений с использованием полигональной сетки и нейронных сетей, датасет, оценка качества предсказаний сети

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе рассмотрена имитационная модель работы веб-сервера Apache HTTP Server как системы массового обслуживания, проведено сравнение параметров соответствующей системы и Apache HTTP Server с использованием среды GPSS World. Для сравнения модели с реальным веб-сервером был развернут тестовый сервер. Генерация запросов и сбор статистики был осуществлен программой Apache JMeter. Было приведено сравнение обоих отчетов, указаны различия в характеристиках, и изложены предположения о причинах наличия расхождений. Модель может быть применена для установления требований к Apache HTTP Server с целью оптимизации его работы.

Ключевые слова: имитационное моделирование, система массового обслуживания, характеристики эффективности, тестовый сервер, поток заявок, каналы обслуживания, очередь

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящий момент технология квантового распределения ключей (КРК) гарантирует наивысший уровень безопасности обмена данными, что делает сети КРК одним из самых перспективных направлений в области компьютерной безопасности. К сожалению, проблема оптимизации топологии при планировании и расширении сетей КРК не привлекла достаточного внимания. В данной работе проводится обзор исследований, использующих аналитические модели, в задаче оптимизации топологии сетей квантового распределения ключей. Рассматриваются методы, решающие задачи максимизации пропускной способности и безопасности при минимальных затратах, описываются используемые алгоритмы, а также делаются выводы о возможных дальнейших исследованиях в данной области.

Ключевые слова: квантовое распределение ключей, математическое моделирование, топология сети, аналитическое моделирование, оптимизация топологии

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

В статье рассматривается анализ влияния типов преобразований на качество обучения нейросетевых моделей классификации, а также предлагается новый подход к расширению наборов изображений при помощи обучения с подкреплением.

Ключевые слова: нейросетевая модель, обучающий набор данных, расширение набора данных, преобразование изображений, точность распознавания, обучение с подкреплением, вектор изображений

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной статье исследуются эффективность метода полей расстояний для построения трехмерной графики в сравнении с традиционным полигональным подходом. Основное внимание уделяется использованию аналитического представления моделей, что позволяет определить кратчайшее расстояние до объектов сцены и обеспечивает высокую скорость даже на слабом оборудовании. Сравнительный анализ проводится по возможности широкой детализации модели, применимости различных источников освещения, отображению отражений и трансформации моделей. В заключении делаются выводы о перспективности метода полей расстояний для построения трехмерной графики, особенно в системах отрисовки в реальном времени. Также подчеркивается, что дальнейшие исследования и разработки в этой области являются актуальными. В рамках работы была реализована универсальная программная реализация метода полей расстояний.

Ключевые слова: компьютерная графика, рендеринг, трехмерная графика, ray marching, полигональная графика, развитие трехмерной графики, моделирование, 3D–модели

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье описывается методика разработки клиент-серверного приложения, предназначенного для конструирования виртуального музея. Подробно рассмотрено создание серверной части приложения с функциями обработки и выполнения запросов клиентский части, а также создание базы данных и взаимодействия с ней. Клиентская часть разработана при помощи фреймворка Angular и языка TypeScript, трехмерная реализация основывается на библиотеке three.js, которая является надстройкой технологии WebGL. Серверная часть разработана на платформе ASP.NET Core на языке C#. Схема база данных основана на подходе Code-First с использованием Entity Framework Core. В качестве системы управления базы данных используется Microsoft SQL Server.

Ключевые слова: клиент-серверное приложение, конструктор виртуального тура, виртуальный музей, библиотека three.js, фреймворк, Angular, ASP.NET Core, Entity Framework Core, Code First, WebGL

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Статья посвящена разработке алгоритма трехмерной реконструкции местности на основе одиночных спутниковых снимков. Предлагаемый метод основан на алгоритмическом формировании трехмерных моделей на основе выходных данных двух моделей глубокого обучения для решения задач восстановления высот и инстанс-сегментации соответственно. В работе также представлены методы обработки больших спутниковых изображений моделями глубокого обучения. Предложенный в рамках работы алгоритм позволяет значительно снизить требования к входным данным в задаче трехмерной реконструкции.

Ключевые слова: трехмерная реконструкция, глубокое обучение, компьютерное зрение, восстановление высот, сегментация, определение глубины, аппроксимация контуров

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе предложен гибридный мультиагентный алгоритм поиска решений, содержащего процедуры, моделирующие поведение пчелиной колонии, роя агентов и методов ко-эволюции, с реконфигурируемой архитектурой. В основу разработанного гибридного алгоритма, положен иерархический много популяционный подход, позволяющий с помощью разнообразия совокупности решений, расширять области поиска решений. Представлены формулировки метаэвристики пчелиной колонии и роя агентов канонического вида. В качестве меры сходства двух решений используется аффинность – мера эквивалентности, родственности (сходства, близости) двух решений. Раскрыт принцип действия и применения оператора направленной мутации. Приведено описание модифицированной парадигмы хромосомного роя, который, обеспечивает возможность поиска решений с целочисленными значениями параметров в отличие от канонических методов. Временная сложность алгоритма составляет О(n2)-О(n3).

Ключевые слова: рой агентов, пчелиная колония, ко-эволюция, пространство поиска, гибридизация, реконфигурируемая архитектура

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье предложен вариант разработки светодизайн-проектов наружного архитектурного освещения. На основе моделирования светораспределения в программе DIALux 4.13 с использованием конкретных осветительных приборов созданы кисти, имитирующие световые эффекты от реальных осветительных приборов. Создан вариант эскиза наружного архитектурного освещения средствами Adobe Photoshop с реализацией приема локального освещения на примере здания драматического театра. Используя трехмерную модель объекта, создан светодизайн проект в программе DIALux EVO. Предложенный метод создания скетчей полезен в профессиональной деятельности, связанной с разработкой эскизов светодизайн-проектов по их качественным фотографиям без необходимости разработки трехмерных моделей, для концептуальных предложений фрагментов городской световой среды и ландшафтных территорий. После разработки базы кистей (на основе реальных светораспределений осветительных приборов), возможно создание эскизов архитектурного освещения зданий, реализующих различные приемы освещения.

Ключевые слова: adobe photoshop, dialux 4.13, dialux evo, эскиз, кисть, фасад здания, наружное архитектурное освещение, световой эффект, прием освещения, концепция архитектурного освещения

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.12 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности

Статья посвящена рассмотрению методов многокритериальной оптимизации по Парето, построенных на основе генетических алгоритмов. Рассмотрены методы NSGA-III и AGE-MOEA-II, дан их сравнительный анализ. Полученные результаты важны как для теоретических исследований в области генетических алгоритмов, так и для практического применения в инженерии и других сферах, где многокритериальная оптимизация играет ключевую роль.

Ключевые слова: задача многокритериальной оптимизации, фронт Парето, генетический алгоритм, NSGA-III, AGE-MOEA-II

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На АО «ЕВРАЗ ЗСМК» с 2017г. разрабатывается и эксплуатируется математическая модель, охватывающая все переделы от добычи руды до конечной продукции – СММ «Прогноз». Модель применятся для расчетов технических кейсов, планов, паритетных цен по ЖРС и углю, и ее использование принесло только за 2020 год более 200 млн. руб. экономического эффекта. Использование универсальной математической модели позволило в 2023 году начать разработку модуля посуточной оптимизации агломерационной фабрики и доменного производства. В статье рассматривается опыт АО «ЕВРАЗ ЗСМК» по разработке и внедрению системы посуточного планирования на базе модели помесячного планирования СММ «Прогноз», а также методы достижения приемлемой скорости многопериодной оптимизации. Система СММ «Прогноз» изначально была предназначена для сквозного, сценарного расчета основных сырьевых переделов от руды и углей до готовой продукции в объемном месячном планировании. Система использует оптимизационные алгоритмы поиска глобальной целевой функции по максимизации маржинального дохода при заданных ограничениях. В математической модели переделов используются нормы и технологии, заданные на предприятии нормативными документами. При этом модель является универсальной и перевод алгоритмов с помесячного на посуточный режим был осуществлен с минимальными доработками. В статье также рассмотрены возникшие трудности и различные методы решения этих проблем. Первой проблемой, с которой столкнулись разработчики, была низкая скорость оптимизации модели в посуточной динамике из-за сильного усложнения оптимизационной нагрузки. Время расчета существенно возросло, и для решения этой проблемы потребовалось внедрение ряда оптимизационных циклов, направленных на снижение скорости решения уравнений, внедрение границ переменных, определение стартовых точек. В результате чего время расчета для одного месяца составило порядка 40 минут. Вторая проблема заключалась в необходимости разработки сложного алгоритма управления поставок и оптимизации штабелирования на аглофабрике. В результате решения этой проблемы был разработан рабочий инструмент, приносящий дополнительный доход для предприятия.

Ключевые слова: металлургия, моделирование, планирование, посуточное планирование, аглофабрика, доменный цех, штабелирование

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В данной статье разрабатывается и исследуется математическая модель управления коммерческим предприятием, специализирующимся на производстве асфальта и асфальтобетонной смеси. Исследование основано на методах математического моделирования и теории управления. Предлагается система управления, организованная по принципу двухуровневой иерархии, включающая предприятие по производству асфальта и его клиентов-покупателей. Задача рассматривается численно для различных типов входных данных. Компания ООО "ФИРМА ПРОФИЛЬ" предоставила необходимую информацию для проведения расчетов. В статье приведен анализ полученных результатов и предложены практические рекомендации по улучшению управления указанным предприятием.

Ключевые слова: оптимальное управление, математическое моделирование, имитационное моделирование, модель предприятия, иерархическая система

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье рассматриваются многокритериальные задачи математического программирования, нацеленные на оптимизацию производства продовольственной продукции. Одна из моделей однопараметрического программирования связана с решением задачи сочетания растениеводства, животноводства и переработка продукции. В качестве основного параметра предложено использовать фактор времени, поскольку некоторые производственно-экономические характеристики могут быть описаны значимыми трендами. Вторая многокритериальная модель параметрического программирования позволяет оптимизировать производство сельскохозяйственной продукции и заготовку дикоросов. применительно муниципальному образованию, что имеет значение для территорий с развитым сельским хозяйством и высоким потенциалом пищевых лесных ресурсов.

Ключевые слова: параметрическое программирование, аграрное производство, двухкритериальная модель

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Применение имитационного и статистического моделирования требует проведения большого количества имитаций и времени вычислений. Сократить время расчета в сложных системах имитационного и статистического моделирования позволяет внедрение технологий параллельного программирования в реализуемые модели. В настоящей работе ставиться задача распараллеливания алгоритма имитационного моделирования динамики некоторого показателя (на примере модели динамики объема груза на складе хранения), описываемого моделью, представленной в виде линейной комбинации входных и выходных потоков, заданных в виде: моделей авторегрессии скользящего среднего с трендовыми составляющими; потоков описываемых процессами, заданными по принципу суммы произведений интенсивности на объем (размер) исследуемого параметра, при условии стационарности каждого из них. Предложена схема распараллеливания алгоритма с применением технологии OpenMP. Проведены вычислительные эксперименты, оценены показатели эффективности параллельного алгоритма в зависимости от числа имитационных экспериментов.

Ключевые слова: имитационное моделирование, параллельное программирование, эффективность параллельного алгоритма, модель загрузки склада, технология OpenMP

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Рассмотрена задача планирования отправки сообщений в сети сотовой связи в пункты назначения c известными потребностями. Предполагается, что затраты на передачу информации с одной стороны пропорциональны передаваемым объёмам и стоимости передачи единицы информации по выбранным каналам связи в случаях превышения трафика, установленного договором с сотовым оператором, а с другой стороны связаны с фиксированной абонентской платой за использование каналов, не зависящей от объёма передаваемой информации. Показателем качества плана при такой постановке являются суммарные затраты на отправку всего запланированного объёма сообщений. Предложена процедура сведения сформулированной задачи к линейной транспортной задаче. Проведена оценка точности решения, получаемого на основе предложенного алгоритма.

Ключевые слова: функция единичного скачка, транспортная задача, критерий минимума суммарных затрат, вычислительная сложность алгоритма, доверительный интервал

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной статье рассматривается проблема разработки эквалайзера высокоскоростного канала приема данных, который предназначен для компенсации неравномерности частотной характеристики входного дифференциального сигнала. Используя специальные методы проектирования, а также средства моделирования частотных и переходных характеристик, был разработан эквалайзер с возможностью цифровой регулировки коэффициента усиления. Данная регулировка также позволяет снизить влияние разброса параметров технологического процесса, неизбежного при производстве микросхемы.

Ключевые слова: затухание, приемопередатчик, эквалайзер, сложно-функциональный блок, выравнивание, усиление, амплитуда

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.15 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Предложено использовать туманные расчеты для обеспечения снижения нагрузки на устройства передачи данных и вычислительной системы в ГИС. Для повышения точности оценки оперативности туманных вычислений используется не Марковская модель многоканальной системы с очередями, «прогреванием» и «охлаждением». Предложен метод расчета вероятностно-временных характеристик не Марковской системы с очередями и с распределениями Кокса длительности «прогревания» и «охлаждения». Создана программа вычисления характеристик оперативности туманных расчетов. Решение может быть использовано в качестве программного средства прогнозной оценки характеристик оперативности доступа к геоинформационным системам с учетом особенностей технологии туманных вычислений и затрат на обеспечение информационной безопасности.

Ключевые слова: туманные вычисления, модель многоканальной системы обслуживания с очередями, «прогревание», «остужение», геоинформационные системы, распределение Кокса

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе рассматривается способ построения нелинейной функции эффективности надежности программного обеспечения. Предложенный алгоритм основан на использовании информации о значениях критериев надежности, а также некоторых экспертных суждениях. Данный подход существенно отличается от предложенных раннее моделей оценки надежности программного обеспечения, которые основаны на вероятностном подходе. В предложенном методе помимо объективной информации учитываются субъективные экспертные оценки, что позволяет более гибко оценить надежность программных продуктов.

Ключевые слова: надежность программного обеспечения, вероятностные модели, статистические модели, частные критерии эффективности, линейное программирование, векторная оптимизация, теория принятия решений

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Статья посвящена разработке нового математического метода моделирования радиальных подшипников скольжения, имеющих на опорной поверхности полимерное покрытие с осевой канавкой. Для расчетной оценки технических решений на износостойкость учитывается сжимаемость истинно вязкого смазочного материала при ламинарном режиме течения. В результате получены новые математические модели, позволяющие оценить продолжительность гидродинамического режима течения смазочного материала, доказать стабильность и возможность смены режимов смазывания с граничного на гидродинамический, а также произвести расчетную оценку влияния сжимаемости смазочного материала и износостойкости на эксплуатационные характеристики.

Ключевые слова: моделирование, разработка математического метода, модифицированная конструкция, сжимаемость оценка влияния

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

С развитием научно-технического прогресса использование современных методов прогнозирования данных становится всё более необходимой и важной задачей при анализе экономической деятельности любого предприятия, поскольку бизнес-операции могут генерировать очень большой объем данных. Данная статья посвящена исследованию методов прогнозирования финансово-торговых показателей при помощи нейросетей для предприятий Краснодарского края. В качестве рассматриваемых показателей выступают выручка предприятия за отчетный период, количество опубликованных (доступных к продаже) товаров, а также количество заказанных товаров в течение дня, недели и месяца. В данном исследовании подробно рассмотрен многослойный персептрон, который можно применять в задачах прогнозирования выручки с применением нейронных сетей, а также на основе данных онлайн-магазина автохимии «Profline-23» построены нейросетевые предиктивные модели «MLP 21-8-1», «MLP 21-6-1», и «MLP 20-10-1».

Ключевые слова: автоматизированные нейронные сети, маркетплейсы, прогнозирование, нейросетевые модели, математические модели, методы прогнозирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Развитие цифровых технологий стимулирует повсеместное автоматизирование процессов на предприятиях. В настоящей статье рассматривается задача определения значений маслоуказателя трансформатора по полученному изображению, при помощи компьютерного зрения. В ходе исследования изучено устройство стрелочных маслоуказателей МС-1 и МС-2 и рассмотрены особенности, которые необходимо учитывать, при распознавании прибора на изображении и определении его значения. На основе обработанного материала разработан метод распознавания элементов прибора на изображении при помощи библиотеки OpenCV и языка программирования Python. Разработанный метод определяет показания прибора с разным углом поворота и в разных погодных условиях, что подтверждает эффективность предлагаемой методики.

Ключевые слова: техническое зрение, маслоуказатель, распознавание контуров, библиотека OpenCV

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Настоящая работа посвящена исследованию возможности определения сердечных заболеваний на основе 13 категориальных и численных признаков. Мы представляем подробный анализ набора данных, включающий разделение данных на обучающую и тестовую выборки, разбиение признаков на численные и категориальные, применение 4 различных алгоритмов классификации, проверка качества модели двумя техниками – отложенной выборки и кросс-валидацией. Для оценки качества модели обращаем внимание на значение метрики recall и на матрицу ошибок, построенные на тестовом наборе данных из отложенной выборки или на каждом тестовом фолде при использовании кросс-валидации. Результаты исследования имеют значение как для глубинного понимания связи определённых медицинских показателей с сердечными заболевания, так и для развития эффективных методов их прогнозирования при наличии отдельных симптомов.

Ключевые слова: сердечные заболевания, задача классификации, метрики качества, кросс-валидация, recall, машинное обучение, случайный лес

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

В работе описана многофакторная нелинейная регрессионная модель динамики выручки горно-металлургической компании «Северсталь», построенная на основе ретроспективной информации за 2009 – 2021 гг. В качестве независимых переменных использованы объемы выпуска продукции по видам: горячекатаный и холоднокатаный лист, оцинкованный лист и лист с другим металлическим покрытием, сортовый прокат, трубы большого диаметра, прочие трубные изделия и профили. В качестве критериев адекватности модели были задействованы критерии множественной детерминации и Фишера, а также средняя абсолютная ошибка аппроксимации. С целью выбора лучшей регрессионной зависимости был проведен конкурс моделей. В результате построена модель, содержащая в правой части обратные преобразования двух независимых переменных.

Ключевые слова: регрессионная модель, метод наименьших квадратов, критерии адекватности, горно-металлургическая компания, выручка, конкурс моделей

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации