ivdon3@bk.ru
Статья посвящена проблеме верификации распределённых алгоритмов с использованием формальных методов. В качестве объекта исследования выбран классический алгоритм выбора лидера в кольцевой топологии – алгоритм кольца. Для его анализа применяется язык спецификаций временной логики действий (Temporal Logic of Actions – TLA+). В работе представлена детальная формальная модель алгоритма, описывающая его состояния и переходы с учётом особенностей распределённых систем, таких как отсутствие разделяемой памяти. Формулируются и доказываются ключевые свойства корректности: уникальность лидера (свойство безопасности), завершаемость выборов (свойство живости) и согласие. Корректность спецификации подтверждена с помощью модельного верификатора моделей языка временной логики действий, который исчерпывающе проверил все достижимые состояния для модели с тремя процессами. Результаты демонстрируют эффективность языка спецификаций временной логики действий (TLA+) для обеспечения высокой степени уверенности в надёжности распределённых систем.
Ключевые слова: формальная верификация, распределённые системы, алгоритм кольца, выбор лидера, язык спецификаций временной логики действий, проверка моделей, свойства безопасности, свойства живости
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В работе представлена векторная дифракционная модель фокусировки гауссова лазерного пучка с длиной волны 800 нм параболическим металлическим зеркалом диаметром 15 мм и фокусным расстоянием 150 мм. Модель основана на строгом расчёте отражённого электромагнитного поля с использованием базисов s- и p-поляризаций, комплексных коэффициентов Френеля и поверхностного интеграла Кирхгофа–Рэлея. В качестве материала отражающего покрытия задан комплексный показатель преломления n=0.145+4.5i, соответствующий серебру в ближнем ИК-диапазоне. Входной пучок задан с радиусом перетяжки 3 мм в плоскости вершины зеркала. Расчёт поля в фокальной плоскости выполнен численно на сетке 300×300 точек в области ±30 мкм. В качестве критериев качества фокусировки использованы полная интенсивность, радиальное распределение интенсивности и полуширина фокального пятна по уровню половины максимума (Full Width at Half Maximum, далее FWHM). Получено фокальное пятно с FWHM ≈ 8,56 мкм, что согласуется с теоретической оценкой для дифракционно-ограниченной системы. Показано, что учёт векторного характера поля и диссипативных свойств металла позволяет корректно оценить поляризационные искажения и потери в реальных зеркальных фокусирующих системах.
Ключевые слова: векторная дифракционная модель, параболическое металлическое зеркало, гауссов лазерный пучок, коэффициенты Френеля, комплексный показатель преломления
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.6 - Оптика , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Математическое моделирование сложных систем часто требует применения методов группировки переменных для построения эффективных моделей. В данной статье рассматривается задача построения однородной вложенной кусочно-линейной регрессии с группировкой переменных для моделирования штатной численности подразделений по защите информации. По пространственным данным за 2022 год построена соответствующая модель для Социального фонда России. В качестве независимых переменных используются данные о количестве сотрудников организации, электронных подписей, защищенных узлов, защищаемых ресурсов, общего числа структурных подразделений, отдельных зданий и специалистов службы ИТ.
Ключевые слова: защита информации, регрессионная модель, однородная вложенная кусочно-линейная регрессия, оценивание параметров, метод наименьших модулей, задача линейно-булева программирования, индексное множество, мощность множества, социальный фонд
Исследуются дифференциально-алгебраические уравнения для описания движения плоскопараллельного робота – манипулятора. Динамическая модель построена с использованием уравнения Лагранжа и метода подструктур. Рассматривается проекти-рование регулятора системы управления с использованием метода скользящего режима. Точность управления проверена на модели плоскопараллельного робота 3-RRR. Он состо-ит из трех кинематических цепей, в каждой из которых по два звена с тремя вращатель-ными сочленениями. Для исследования эффективности регулятора к многотельной сис-теме в качестве целевого движения применяется круговая траектория. Рассмотренная сис-тема управления плоскопараллельным роботом способна решать задачи передвижения и обеспечивать высокую точность позиционирования
Ключевые слова: управление, плоскопараллельный робот, кинематические характеристики, динамическая модель, дифференциально-алгебраические уравнения, уравнение связи, регулятор, скользящий режим, функция Ляпунова, программная траектория
Современная телемедицина в странах мира развивается неравномерно и тому есть объективные причины. Проведен анализ современных информационно-вычислительных систем и технологий, применяемых для диагностики и лечения пациентов. В статье изложена краткая история телемедицины как одного из технических средств оказания медицинской помощи, приведены примеры использования информационных технологий в российской и мировой медицинской практике. Исследованы ключевые подходы к применению больших языковых моделей в качестве технологического ядра для помощи медицинским работникам в принятии решений в профессиональной практике. Проанализированы примеры оптимизации диагностических и лечебных процессов, решаемые с применением ИВС. Автором предпринята попытка анализа последних научных достижений, посвящённых использованию цифровых технологий в сфере медицины, с целью доказательства перехода на новый уровень качества медицинских услуг через применение информационно-вычислительных комплексов.
Ключевые слова: телемедицина, цифровые технологии, большие языковые модели, медицинская диагностика, медицинская практика, анализ технологий, история телемедицины, сравнительный анализ, цифровая трансформация, системный анализ
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 3.3.9 - Медицинская информатика
В данной статье представлен структурированный подход к развертыванию и интеграции Grafana, Loki и Alloy в средах Kubernetes. При выполнении работы использовался кластер, управляемый через Kubespray. Архитектура ориентирована на обеспечение внешней доступности, высокой отказоустойчивости и универсальности в применении.
Ключевые слова: мониторинг, орекестрация, контейнеризация,Grafana, Loki, Kubernetes, Alloy
В работе рассматривается актуальная проблема проектирования многоагентных систем (МАС), требующих высокой адаптивности в условиях динамически изменяющихся параметров окружающей среды, условий задачи, внутренней структуры МАС. Предлагается комплексный метод, объединяющий процессы синтеза исходной архитектуры и последующей автоматической адаптации как архитектуры МАС, определяющей базовые правила ее функционирования, так и организационной структуры, представляющей иерархический атрибутированный ориентированный граф, в котором вершинами являются агенты, а ребра соответствуют связям между ними. Метод основан на разработанной автором «зоосоциальной модели» представления архитектуры МАС, он также характеризуется применением искусственной нейронной сети для предсказания оптимальных действий по модификации архитектуры МАС в случае изменения параметров окружающей среды, условий задачи. При этом для обучения ИНС применяется алгоритм «REINFORCE», а формирование обучающей выборки производится с помощью генетического алгоритма.
Ключевые слова: многоагентная система, архитектура, организационная структура, автоматическая адаптация, синтез, генетический алгоритм, обучение с подкреплением
В статье рассматриваются импульсные датчики положения (инкрементные энкодеры), их применение для определения угловой скорости и особенности их математического моделирования в составе регулируемых электроприводов с обратной связью по скорости. Описана компьютерная модель подобного датчика с системой определения угловой скорости.
Ключевые слова: инкрементный энкодер, датчик скорости, квадратурный декодер, моделирование электропривода, моделирование инкрементного энкодера, SimInTech
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье представлена новая архитектура адаптивной настройки параметров популяционных алгоритмов на основе комбинации обучения с подкреплением, механизмов эволюционного отбора и системы нечеткой логики. Разработанная модель позволяет динамически оптимизировать параметры, такие как скорость мутации, вероятность скрещивания и размер популяции, без необходимости переобучения алгоритма. Практическая апробация проведена на задаче прогнозирования временных рядов городского трафика Пекина. Результаты показали улучшение показателей точности по сравнению с современными аналогами, подтверждая высокую эффективность предложенного подхода в динамически изменяющихся средах.
Ключевые слова: адаптивная настройка параметров, обучение с подкреплением, популяционные алгоритмы, нечеткая логика, гипероптимизация, прогнозирование временных рядов
В работе рассматривались два обширных направления - экология и социально-экономическая сфера, включающие в себя оценку и управление экологическими и социальными рисками, определение эффективности использования ресурсов и предотвращение загрязнений, а также анализ факторов устойчивого управления природными ресурсами. Проведено исследование видов деятельности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду и местное население, в период реализации проекта. Данные виды деятельности, были исследованы применительно к трем основным фазам реализации проекта: строительство; эксплуатация; ликвидация. Результаты исследования были использованы при определении факторов и категорий воздействия на экономику и занятость, безопасность и благополучие местного населения, социальную напряженность, землевладение и землепользование.
Ключевые слова: предотвращение загрязнений, экологические риски, фазы реализации проекта, защита окружающей среды, ликвидационный план, факторы негативного воздействия, социальная напряженность, мониторинг экологических факторов, критерии физической устойчивости
2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Изменение внешних условий, параметров функционирования объектов, взаимосвязей между элементами системы и связей системы с надсистемой приводит к снижению точности результатов моделей искусственного интеллекта, которое называется деградацией моделей. Снижение риска деградации моделей актуально для задач электроэнергетики, особенностью которых является многофакторные зависимости в сложных технических системах и влияние метеорологических параметров. Автоматическое обновление моделей с течением времени является необходимым условием формирования доверия пользователей к интеллектуальным системам прогнозирования. В данной статье представлена классификация видов дрейфа данных. Формализованы варианты решений, которые разработчикам необходимо принять при создании интеллектуальных систем для определения стратегии обновления прогнозных моделей, включая критерии запуска обновления, выбор моделей, оптимизацию гиперпараметров, выбор способа обновления и формирования наборов данных. Предложен алгоритм формирования стратегии автоматического обновления моделей искусственного интеллекта и даны практические рекомендации для разработчиков моделей в задачах прогнозирования временных рядов в электроэнергетике.
Ключевые слова: прогнозирование временных рядов, искусственный интеллект, машинное обучение, доверенная система искусственного интеллекта, деградация моделей, дрейф данных, дрейф концепции
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В этом исследовании представлен эффективный метод, основанный на зрении, для точной идентификации видов хищников по изображениям с камер-ловушек в охраняемых районах Уганды. Для решения проблем обнаружения объектов в естественной среде мы предлагаем новую многофазную архитектуру глубокого обучения, которая сочетает в себе извлечение различных признаков с концентрированным обнаружением краев. По сравнению с предыдущими подходами, наш метод обеспечивает точность классификации на 90,9%, что значительно сокращает количество обучающих рекламных выборок, выполняемых вручную. Фоновые пиксели были систематически отфильтрованы для улучшения работы модели в различных условиях окружающей среды. Эта работа является достижением как в области биологии, так и в области компьютерного зрения, демонстрируя эффективный и ориентированный на данные подход к автоматизированному мониторингу дикой природы, который поддерживает научно обоснованные меры по сохранению.В этом исследовании представлен эффективный метод, основанный на зрении, для точной идентификации видов хищников по изображениям с камер-ловушек в охраняемых районах Уганды. Для решения проблем обнаружения объектов в естественной среде мы предлагаем новую многофазную архитектуру глубокого обучения, которая сочетает в себе извлечение различных признаков с концентрированным обнаружением краев. По сравнению с предыдущими подходами, наш метод обеспечивает точность классификации на 90,9%, что значительно сокращает количество обучающих рекламных выборок, выполняемых вручную. Фоновые пиксели были систематически отфильтрованы для улучшения работы модели в различных условиях окружающей среды. Эта работа является достижением как в области биологии, так и в области компьютерного зрения, демонстрируя эффективный и ориентированный на данные подход к автоматизированному мониторингу дикой природы, который поддерживает научно обоснованные меры по сохранению.
Ключевые слова: глубокое обучение, фотоловушка, сверточная нейронная сеть, набор данных, хищник, национальный парк Кидепо, дикая природа
В работе рассматривается кейс внедрения системы управления инцидентами IntraService в организации, работающей в сегменте цифровой инфраструктуры. Исследование сосредоточено на оценке изменений, произошедших в функционировании службы поддержки, на основе количественных и качественных индикаторов. Применяется метод сравнительного анализа эксплуатационных параметров до и после запуска системы, сопровождаемый экспертной интерпретацией внутренних процессов.
Ключевые слова: внедрение, система, инцидент, поддержка, автоматизация, платформа, организация, инфраструктура, процесс, интеграция
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Приведен обзор современных подходов к изучению цифровых двойников и дана оценка состояния их внедрения в транспортной логистике. Показаны особенности процессов формирования цифровизации, выявлены барьеры и перспективы развития цифровых двойников в транспортно-логистической сфере. Проведен анализ и систематизированы подходы к определению понятия цифрового двойника, структуры и типологии цифровых двойников в логистике. Выделены отдельные перспективные направления и звенья цепочек поставок продукции, в которых цифровые двойники внедряются особенно активно. Сделаны выводы о том, что внедрение цифровых технологий и цифровых двойников в транспортной логистике может стать эффективным инструментом ее трансформации в современных условиях, если разработка и внедрение цифровых двойников будет осуществляться в рамках цепочек поставок продукции на основе кооперации промышленных компаний между собой и смежниками, при активной поддержке государства.
Ключевые слова: цифровые двойники, транспортно-логистические системы, цепочки поставки, интралогистика, цифровая цепочка
Разработка систем видеонаблюдения на сегодняшний момент времени является актуальной и востребованной темой. Возрастающие требования к безопасности ведут к увеличению числа камер в системе и создают большую нагрузку, что побуждает на пересмотр методик построения систем видеонаблюдения. Данная статья раскрывает разработанный авторами алгоритм автоматического выбора кодека обработки видеопотока в системах видеонаблюдения. Современные системы видеонаблюдения генерируют огромные объемы данных, что требует эффективных методов сжатия для хранения, передачи и обработки видеопотоков. Выбор нужного кодека влияет на качество изображения, нагрузку на сеть и вычислительные ресурсы, что особенно важно в условиях роста разрешения камер (4K, 8K) и развития интеллектуальной видеоаналитики. В связи с этим в статье рассматривается подход к повышению эффективности передачи видеопотока, основанный на автоматическом выборе кодеков обработки информации. Предлагаемый алгоритм ориентирован на адаптацию параметров сжатия к текущему состоянию сцены, уровню освещённости и динамике объектов в кадре. Использование подобного подхода позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи и объёму хранилищ без существенного ухудшения качества изображения, что особенно важно для распределённых систем видеонаблюдения.
Ключевые слова: видеонаблюдение, кодек сжатия, видеопоток, алгоритм автоматического выбора кодека обработки видеопотока, разностный метод кадров, сигнал-шум, видеокодирование, адаптивное кодирование
В работе представлена физическая модель потребителя электрической энергии, предназначенная для воспроизведения стохастического характера фазной несимметрии суточных графиков электропотребления автономных объектов и использования в составе комплекса полунатурного моделирования автономных систем электроснабжения при разработке и отладке систем управления гибридными электростанциями. Рассмотрена архитектура комплекса, включающего математические модели источников генерации, системы управления и физическую модель потребителя электроэнергии. Предложен подход к формированию активно-реактивной нагрузки на основе дискретно-коммутируемых активных и индуктивных элементов, реализован механизм подбора конфигурации нагрузки по заданным параметрам режима электропотребления и приведён метод масштабирования режимов на основе теории подобия.
Ключевые слова: Физическая модель, автономные системы электроснабжения, полунатурное моделирование, гибридные электростанции, Арктическая зона, Крайний Север, энергоснабжение удаленных территорий, активно-реактивная нагрузка, фазная несимметрия, суточные графики нагрузки
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье рассматривается оценка пригодности данных солнечной радиации из атмосферного реанализа ERA5 для задач прогнозирования в условиях северных территорий. В качестве объекта анализа выбрана экспериментальная площадка станции Мухрино (Ханты-Мансийский автономный округ), оснащённая автономной системой электроснабжения. Проведён статистический анализ годового массива данных глобальной горизонтальной инсоляции, полученных с помощью платформы PVGIS. Рассмотрены сезонные и суточные особенности изменения инсоляции, построены профили распределения, выполнена оценка выбросов методом межквартильного размаха. Установлено, что данные характеризуются высокой изменчивостью и наличием большого количества нулевых значений, обусловленных полярными ночами и метеоусловиями. Выявленные особенности необходимо учитывать при построении моделей краткосрочного прогнозирования. Сделан вывод о приемлемом качестве данных ERA5 для использования в задачах прогноза генерации и потребления энергии в системах распределённого энергоснабжения.
Ключевые слова: ERA5, солнечная радиация, горизонтальная инсоляция, Крайний Север, статистический анализ, прогнозирование, анализ выбросов, возобновляемые источники энергии, энергоснабжение удаленных территорий, временные ряды, интеллектуальное управление генерацией
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье рассмотрен вопрос получения объемных изображений объекта с помощью цифровой голографии. Существует несколько способов, основанных на методах голографической интерферометрии: метод смещенного источника, иммерсионный метод, метод двух длин волн, использование источника освещения малой когерентности. Каждый из рассмотренных методов имеет определенные преимущества и недостатки. В большинстве случаев требуется количественная информация о параметрах рельефа. Однако плохое качество топографических полос и проблема с определением знака при определении рельефа вызывают значительные сложности при определении объема. Возникающие проблемы могут быть устранены использованием простого метода определения объема по двум стереоизображениям, восстановленным из голограмм и последующего уточнения с использованием одного из методов получения голографических топографических карт. В данной работе показан способ определения объёмного изображения по двум стереоизображениям объекта, восстановленным из цифровых голограмм.
Ключевые слова: получение голограмм и восстановление из них изображений, цифровая голография, пространственное разрешение голограмм, стереоизображения, восстановление объемных изображений
1.3.6 - Оптика , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В статье предлагается новая методика для автоматизации скрининга лучевой диагностики работников предприятий с использованием элементов поддержки принятия врачебных решений, в частности U-образной архитектуры сверточной нейронной сети с двойным механизмом внимания. Особенностью архитектуры является использование механизма внимания на основе блоков «сжатия и возбуждения», позволяющего повысить качество и точность анализа цифровых медицинских данных с учетом особенностей изображений компьютерной томографии.
Ключевые слова: машинное обучение, сверточная нейронная сеть, компьютерная томография, архитектура, хроническая обструктивная болезнь лёгких
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 3.3.9 - Медицинская информатика
Рассматривается обработка результатов неравноточных измерений, представленных двоичным кодом и остатками. Приведена методика повышения точности результатов телеизмерений при передаче данных серией из измерения остатками совместно с двоичным кодом. Остатки дублируются в полусловах в слове данных. Демонстрируются результаты применения методики при одиночных искажениях бит данных для серии из трех измерений: измерение остатками, затем измерение в двоичном коде и еще одно измерение остатками. При обработке серии из трех измерений, с шагом по шкале, равным от единицы до половины модуля сравнения, повышается точность измерений при одиночной ошибке в бите в слове с двоичным кодом и слове с остатками по сравнению с передачей двоичным кодом.
Ключевые слова: телеизмерения, неравноточные измерения, остатки данных, дисперсия погрешности, точность измерений
В данной статье рассматривается применение сетей двунаправленной долговременной кратковременной памяти (Bi-LSTM) для генерации исходного кода. В исследовании анализируется, как Bi-LSTM обрабатывают последовательные данные в двух направлениях, собирая контекстную информацию как из прошлых, так и из будущих токенов для генерации синтаксически корректного и семантически согласованного кода. Представлен всесторонний анализ архитектур моделей, включая механизмы внедрения, сетевые конфигурации и уровни вывода. В исследовании подробно описываются процессы подготовки данных, особое внимание уделяется методам токенизации, которые позволяют сбалансировать объем словарного запаса с использованием терминологии, специфичной для предметной области. Методологии обучения, алгоритмы оптимизации и показатели оценки обсуждаются со сравнительными результатами по нескольким языкам программирования. Несмотря на многообещающие результаты, остаются проблемы с функциональной корректностью и генерацией сложной структуры кода. Будущие направления исследований включают механизмы внимания, инновационные архитектуры и усовершенствованные процедуры обучения.
Ключевые слова: генерация кода, глубокое обучение, рекуррентные нейронные сети, трансформаторы, токенизация
Статья посвящена разработке алгоритмов кластеризации данных с использованием несимметричных мер близости, актуальных в задачах с направленными взаимодействиями. Предложены два алгоритма: пошаговое формирование кластеров и модификация с итеративным уточнением центров. Проведены эксперименты, включая сравнение с методом k-медоидов. Результаты показали, что алгоритм с фиксированными центрами эффективен на малых данных, а алгоритм с пересчётом центров обеспечивает более точную кластеризацию. Выбор алгоритма зависит от требований к скорости и качеству.
Ключевые слова: кластеризация, несимметричные меры близости, алгоритмы кластеризации, итеративное уточнение, k-медоиды, направленные взаимодействия, адаптивные методы
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Работа посвящена задаче оптимизации траекторий движения параллельных роботов в процессе позиционирования. Обсуждается задача минимизации длительности цикла позиционирования робота для увеличения его производительности. Сформулирована новая оптимизационная задача, направленная на минимизацию суммарного пробега электроприводов за время цикла с целью повышения энергоэффективности робота. Предложены целевые функции оптимизационных задач на основе модифицированных метрик: манхэттенской и Чебышёва. Сравнение эффективности использования оптимальных траекторий взамен «очевидных» проведено для различных параллельных роботов: планарного, трипода, дельта-робота. Сделаны выводы об основных требованиях к траектории движения робота для обеспечения максимальных его производительности и энергоэффективности.
Ключевые слова: параллельный робот, производительность, длительность цикла позиционирования, энергоэффективность, пробег электропривода, целевая функция, метрика Чебышёва, манхэттенская метрика, оптимальная траектория, сравнительное моделирование, планарный робот
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.5.4 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы
В статье рассматриваются современные проблемы и перспективы оптимизации контейнерных грузоперевозок в условиях децентрализованных и быстро меняющихся логистических систем. Особое внимание уделено проблеме перевозки пустых контейнеров, которая существенно влияет на эффективность и затраты отрасли. Предлагается модифицированная математическая модель построения оптимального плана перевозок, учитывающая типы контейнеров, степень их заполнения, а также особенности тарифообразования. В модели используются методы графов, линейного и динамического программирования, а также модифицированный метод потенциалов для многомерных транспортных задач. Разработана имитационная модель и программное приложение для автоматизации расчёта оптимальных маршрутов и планов перевозки. Полученные результаты могут быть применены для повышения эффективности логистических операций и снижения затрат на перевозку контейнерных грузов.
Ключевые слова: логистика, транспортная задача, контейнерные грузоперевозки, имитационное моделирование, оптимальный план
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.4 - Управление в организационных системах
Выбор программируемого логического контроллера – одна из самых важных задач при проектировании автоматизированной системы. Современный рынок предлагает множество вариантов, отличных по характеристикам, которые имеют разный приоритет для производства. В работе предлагается метод оценки суммарной эффективности программно-логических контроллеров. При оценке по выбранным характеристикам вводится линейное шкалирование и коэффициенты веса, учитывающие важность параметра для рассматриваемого контроллера по сравнению с другими. Вес параметра при расчете устанавливается при помощи коэффициента. Значения коэффициентов веса могут меняться в зависимости от требований технологического процесса.
Ключевые слова: программируемый логический контроллер, метод оценки эффективности, коэффициент веса, лепестковая диаграмма
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами