Актуальность статьи определяется важностью исследования взаимосвязи спроса и цен на региональных энергетических рынках для формирования долгосрочной динамики спроса на энергоносители, при выработке стратегических решений в области энергетической и экономической безопасности страны и регионов. Необходимость в разработке новых подходов для исследования долгосрочной конъюнктуры региональных энергетических рынков вызвана, в том числе, происходящим в мире очередным энергетическим переходом. Одной из главных особенностей перехода является появление у потребителей возможностей регулировать свое энергопотребление, иметь мощности по производству и хранению энергии, а также осуществлять взаимосвязь с энергосистемой. Эти новые свойства потребителей меняют саму систему энергоснабжения и ценообразование в энергетике.
В статье описан разработанный поэтапный методический подход, каждый его этап состоит в последовательном решении отдельной или нескольких задач разной степени важности и сложности, для каждой из которых разработаны свои методы и модели. Особенность подхода состоит в возможности (при необходимости) возвращаться на предыдущий этап для корректировки условий или показателей. Специфической чертой подхода является совместное взаимосвязанное рассмотрение системы потребления и энергоснабжения региона и итерационное согласование решений регионального уровня с системой энергоснабжения вышестоящего территориального уровня. Предлагаемая многоэтапная методология позволяет определить взаимное влияние спроса и цен на региональных энергетических рынках с учетом поведения потребителей и оценить региональную ценовую эластичность спроса на отдельные энергоресурсы, что позволит корректировать долгосрочную динамику спроса на энергоносители и будет способствовать повышению обоснованности перспективных вариантов развития электроэнергетики и ТЭК.

В настоящее время активно развивается направление, связанное с исследованием интегрированных энергетических систем. Это направление рассматривает различные типы систем (электро-, тепло-, хладо-, газоснабжения и др.), как подсистемы единой системы, и позволяет получить преимущества в сравнении с традиционными подходами к исследованию энергетических систем, в которых эти системы рассматриваются независимо друг от друга. В статье предложен методический подход к организации единого информационного пространства для решения задач развития интегрированных энергетических систем в виде единой программной платформы. Этот подход включает в себя следующие составляющие: принципы построения платформы; архитектуру платформы; технологии и инструментальные средства разработки для реализации платформы; базовую структуру библиотеки программных компонентов, их интерфейсы и механизмы интеграции в платформу. В процессе построения программной системы предложено использовать онтологии, которые используются для решения следующих задач: автоматическая интеграция программных компонентов в программную среду AnyLogic; автоматизированное построение программной системы для решения задачи управления развитием интегрированных энергетических систем; применение программной платформы при решении практических задач. В соответствии с предложенным методическим подходом реализован прототип программной платформы. Продемонстрировано решение задачи развития на примере схемы интегрированной энергетической системы. Представлены результаты вычислительного эксперимента на тестовой схеме интегрированной энергетической системы, который проведен с использованием разработанного программного прототипа. В результате выполненного эксперимента на разработанной мультиагентной модели удалось сформировать оптимальную схему интегрированной энергетической системы для энергоснабжения потребителей с учетом системных условий и ограничений.

Целью данного исследования является разработка эффективной методики обработки результатов теплофизических экспериментов, основанной на решении двух видов задач нелинейного
математического программирования. В статье приводится описание предлагаемой методики идентификации коэффициентов математической модели теплофизического эксперимента по результатам замеренных опытных данных. Также рассматриваются две математические модели, интерпретирующие результаты выполненных натурных экспериментов. Представленная в статье методика основана на методе максимального правдоподобия и учитывает относительные погрешности всех датчиков, использованных для получения значений замеряемых параметров. Более того, методика предполагает двухэтапный подход при решении задачи идентификации параметров математической модели. На первом этапе выполняется
минимизация максимальной относительной погрешности среди замеряемых параметров, что позволяет выявить и исключить «плохие» замеры. Далее на втором этапе минимизируется сумма модулей относительных погрешностей всех замеряемых параметров. Вычислительные эксперименты показали, что такой подход более эффективен по сравнению с классическим методом наименьших квадратов, который чувствителен к наличию «плохих» замеров и при определенных условиях может становиться овражной функцией. В последнем разделе статьи приводятся результаты вычислительных экспериментов, апробирующих предлагаемую методику. Расчеты показали, что такой подход весьма эффективен и позволяет настроить коэффициенты математических моделей с высокой точностью.

Представлена новая математическая модель системы цилиндрических тепловых труб с составным фитилем. Приведены результаты численного моделирования и экспериментальных
исследований системы тепловых труб (СТТ) для обеспечения отвода заданной тепловой мощности от радиоэлектронного оборудования различного назначения, определена ее минимальная масса. Установлены предельные значения отводимой тепловой мощности одиночной тепловой трубы, двухуровневой СТТ в условиях гравитационного поля. Согласно экспериментальным данным СТТ способна отводить 667 Вт/кг с высоты 0,11 м при температуре минус 5 °С, 910 Вт/кг при температуре плюс 40 °С. Представленные результаты работы позволяют оптимально решать многие инженерные задачи, связанные с передачей тепловой мощности с минимальными потерями, охлаждением и термостатированием или термостабилизацией различных объектов, использующихся как на Земле, так и в космическом пространстве.

Рассматривается задача оценки надежности и анализа функционирования автономного ветродизельного комплекса. Построены его полумарковская и скрытая марковская модели. Скрытая марковская модель используется для нахождения оценок характеристик функционирования автономного ветродизельного комплекса и прогнозирования его состояний на основе полученного в результате функционирования вектора сигналов. Результаты исследования получены в общем виде и инвариантны относительно законов распределения случайных величин, описывающих элементы, позволяют прогнозировать режимы работы автономного ветродизельного комплекса.

В статье описывается совместное оценивание и прогнозирование функционального состояния человека-оператора и технической части системы «оператор-технический объект». Методика развивается в обобщенном с человеком варианте, и может быть использована для различных типов технических систем, включая летательные аппараты (ЛА) и другие транспортные системы, как приложение к управлению процессами в симбиотических (т.е. человеко-машинных) комплексов. На информационном уровне реализуется процедура перераспределения функций между оператором и автоматикой по интегральному показателю безопасности прогнозируемого движения объекта, величина которого определяет окончательный выбор режима ситуационного управления. Такой режим является ручным, комбинированным (с участием человека и автоматики одновременно) или автоматическим режимом.

Гидродинамическая труба является одним из эффективных инструментов для изучения процесса обтекания крыла в аэродинамике и гидродинамике, позволяющих изучать характеристики потока в контролируемых условиях и моделировать условия, которые не могут быть изучены в реальном полете. Методы визуализации потока, такие, как цветные струи или мелкие частицы, позволяют получать качественные данные о поведении потока, являясь ценным средством для понимания особенностей течения. В то же время более интересно иметь количественные характеристики потока, позволяющие прогнозировать развитие процессов обтекания и разрабатывать рекомендации для повышения безопасности. Представленное исследование направлено на разработку системы бесконтактных трехмерных измерений в гидродинамической трубе на основе фотограмметрических методов. Предложена оригинальная модель визуализации, учитывающая эффекты преломления в случае нескольких оптических сред (воздух-стекло-жидкость), которая обеспечивает пространственную точность измерений. Эта модель реализована в экспериментальной фотограмметрической системе, оценка точности приводится как для калибровки системы, так и для измерения аэродинамической модели. Разработанная методика калибровки фотограмметрической системы продемонстрировала применимость ее для задачи трехмерных измерений в гидродинамической трубе

В материале изложена методика построения ориентированного гиперграфа химических реакций для реагирующей системы. Анализ такого графа дает возможность оценивать влияние тех или иных реакций и реакционных путей (брутто-реакций) на химический состав конечных продуктов. В данной работе был выполнен перебор всех возможных комбинаций элементарных реакций горения водорода в кислороде, при этом критерием связности соответствующего графа выступало образование всех веществ из заданного заранее списка и была рассчитана вероятность обрыва.

В работе построена математическая модель и определены параметры пространственного движения дискообразного глайдера модифицированной формы при маневрировании по глубине и курсу. Модификация заключалась в создании на корпусе глайдера профилированной кольцеобразной «проточки». Введение данного конструктивного элемента уменьшает значение опрокидывающего момента и увеличивает демпфирующий момент, что, в свою очередь, улучшает параметры устойчивости глайдера в вертикальной плоскости. Маневрирование осуществлялось за счет работы механизма изменения плавучести и механизма тонкой дифферентовки глайдера. Показано, что введение в конструкцию механизма тонкой дифферентовки позволяет оптимизировать угол атаки глайдера. Определены схемы работы механизмов изменения плавучести и тонкой дифферентовки, обеспечивающие устойчивое маневрирование глайдера дискообразной формы по глубине и курсу

В работе представлен алгоритм кластеризации прогнозируемых областей, реализованный в системе раннего обнаружения лесных пожаров. В основе системы лежит модель нейронной сети для поиска объекта возгорания (технология «Object detection»). На выходе модели нейронной сети формируется массив ограничивающих рамок предполагаемого местоположения объектов данного класса, метки классов и оценки вероятности принадлежности к классу. Задача рассмотренного в статье алгоритма состоит в выделении ограничивающей рамкой искомых объектов и расчете среднего значения вероятности принадлежности классу, посредством объединения и усреднения координат углов ограничивающих рамок, которые имеют пересечения с искомым объектом. В статье приведен краткий обзор существующих алгоритмов для вывода результирующей ограничивающей рамки на изображении. Приведено обоснование выбора модели нейронной сети для системы раннего обнаружения пожаров (технология «Object detection»). Представлены результаты работы сравнения алгоритмов NMS, Soft-NMS и алгоритма кластеризации площадей, для решения задачи обнаружения дымового облака на изображении.

В основе предлагаемой технологии лежат методы, модели, программные средства и инструментарий автоматизации решения задач качественного исследования двоичных динамических систем на основе метода булевых ограничений в микросервисной вычислительной инфраструктуре. Суть метода состоит в сведении рассматриваемых задач к решению SAT или 2QBF задач путем построения булевой модели динамического свойства. Программное обеспечение включает средства построения булевых моделей и проверки их выполнимости. В рамках нашей технологии эти программные средства реализованы в виде пакета прикладных микросервисов. Запуском микросервиса управляют устанавливаемые в узлах вычислительной инфраструктуры программные агенты, создаваемые на основе разработанной ранее инструментальной платформы HPCSOMAS-MSC. Целью настоящего исследования является расширение HPCSOMAS-MSC средствами автоматизации подготовки вычислительных узлов распределенной среды для развертывания пакета прикладных микросервисов и специализированными агентами, ориентированными на структуру булевой модели, для обеспечения двухуровневого управления параллельными вычислениями при проверке ее выполнимости. На верхнем уровне подзадачи, полученные путем расщепления булевой модели, распределяются по узлам нижнего уровня, подвергаются углубленному расщеплению и решаются параллельно, как независимые. Вычислительные эксперименты для проведения качественного исследования двоичных динамических систем с большой размерностью вектора состояния показали эффективность предложенной технологии. Широта использования таких систем в качестве моделей объектов при проведении исследований в разнообразных предметных областях обусловливает практическую значимость предложенной технологии.

Представляемое исследование посвящено рассмотрению вопросов создания в Алтайском крае Региональной геоинформационной системы (РГИС), что отвечает требованиям политики цифровизации Российской Федерации. Создание РГИС Алтайского края является актуальным и перспективным практико-ориентированным направлением, отвечающим задаче геоцифровизации и геоинформационного обеспечения субъектов РФ. Цель исследования состоит в обосновании подходов и разработке концептуальных положений для создания РГИС Алтайского края, что опирается на анализ имеющегося опыта разработок региональных ГИС в других субъектах РФ, а также на создание первичной геоинформационной базы данных для края в рамках специального локального контента: природно-ресурсного, аграрного, экологического. Основным методом исследования служит геоинформационно-картографический. Основные результаты заключаются в разработке концептуальной модели РГИС, ее структуры и структуры базы данных. Определены приоритетные направления прототипа РГИС, как для территории края в целом, так и для модельных административных районов: аграрное, природно-ресурсное, экологическое. Предложен формат РГИС Алтайского края в виде ГИСатласа и геопортала с учетом уже разработанных и частично реализуемых для территории края ГИС транспорта и ЖКХ. Рассмотрены вопросы взаимосвязи РГИС с инфраструктурой пространственных данных (ИПД) и геопорталом. Дано представление о структуре и составе региональных ГИС субъектов РФ, в частности, указаны такие характеристики, как вид и тематика ГИС, используемая модель данных, заказчик и разработчик ГИС. Научная новизна исследования заключается в оригинальности подходов к созданию РГИС Алтайского края, учитывающих опыт реализации РГИС в других субъектах РФ.

Статья посвящена разработке онтологической модели данных для оценки повторяемости отказов элементов электрической сети. Модель включает в себя иерархически упорядоченные классы, которые подробно характеризуют аварийные отключения, а также различные параметры объектов наблюдения: напряжение, дату и время отключения/включения, причины и др.; математические модели для вероятностной оценки и прогнозирования и пр. Полученная онтология позволяет анализировать причины и продолжительность аварийных отключений, потери электроэнергии, выявлять внутрирядные связи, определять регрессионные зависимости и осуществлять прогноз отказов с использованием различных моделей. Созданная онтологическая модель данных ориентирована на сети г. Иркутска, однако она может быть использована и для сетей других населенных пунктов. На основании разработанной онтологической модели построена инфологическая модель, которая реализована в базе данных информационной системы оценки повторяемости отказов элементов электрической сети. С помощью реализованной информационной системы существует возможность осуществлять вероятностную оценку и прогнозирование числа отказов элементов электрических сетей на основании различных моделей.

Настоящее исследование посвящено разработке методических и алгоритмических средств генерации оперативных печатных отчетных форм на базе модельно-ориентированного подхода. В работе показана актуальность современного подхода к разработке программного обеспечения без программирования и обосновано использование модельно-ориентированной архитектуры в качестве технологической основы «no code» платформ. Приведено описание мета-метамодели «no code» платформы сбора данных, обеспечивающей динамическую интерпретацию метамодели и генерацию форм сбора данных. Предложено развитие существующей мета-метамодели за счет добавления сущностей «шаблон» и «процедура», позволяющее оперативно формировать печатные отчетные формы с динамическим содержимым. Обоснован выбор шаблонизатора Jinja2 для программной реализации модуля генерации отчетов и представлена диаграмма последовательности модуля, показывающая взаимодействие интерфейсной части платформы с шаблонизатором и метаданными.

Одним из способов объективизации продукционных баз знаний в системах, основанных на знаниях, может служить индуктивный вывод на основе объединённого метода сходства и различия с применением таблиц совместной встречаемости явлений. В статье предложен подход к такому выводу в условиях возможной низкой достоверности и противоречивости источников информации, формирующих таблицы. В основе подхода лежит понятие нестрогой вероятности, которая, в свою очередь, опирается на теорию логик с векторной семантикой в варианте V^TF -логик. Сами таблицы возможно получать из больших данных, в первую очередь – реляционных баз данных. Обсуждаемый подход позволяет не только генерировать продукции в условиях низкого качества информации, но и рассчитывать их истинность как векторную величину.

Предлагается метод обнаружения объекта на изображении на основе глобального признакового описания. Описывается информационная модель и предлагаются варианты реализации каждого из этапов решения задачи обнаружения объекта на изображении. На этапе предварительной обработки изображения приводятся варианты, включающие нормализацию, вычисление функции яркости и применение фильтра Гаусса. Этап формирования глобального признакового описания объекта опирается на теорию активного восприятия (U-преобразование). Принятие решения о локализации объекта осуществляется на основе минимального евклидового расстояния от обнаруженного объекта до эталонных объектов из базы данных. Для тестирования использовались изображения из базы Russian Traffic Sign Dataset и их изменённые копии (изображения с наложенным шумом, изображения с поворотом искомых объектов). При анализе результатов тестирования были предложены параметры, дающие наибольшую точность предложенного метода обнаружения объекта на изображении. При наличии шума на изображении, точность локализации предложенного метода составила более 70%. Предлагаемый метод обнаружения объекта на изображении устойчив к повороту искомых объектов. Полученная точность, порядка 94-96%, при сравнении с точностью существующих методов показала, что в нормальных условиях разработанный метод работает аналогично известным методам

В настоящее время многие современные задачи прикладной математики и информатики решаются с применением теории графов. В виде графов можно представлять и описывать различные сложные системы, например, нейросети или базы знаний. Наиболее часто встречающимися задачами с применением теории графов являются: поиск кратчайшего пути, определение максимального потока в сети, поиск минимальных остовных деревьев и другие. В то же время, существует достаточно много нерешенных проблем. Актуальность работы вызвана повышением интереса к областям искусственного интеллекта и инженерии знаний, методы которых заключаются в возможности трансформации полученных предметных моделей в логико-математические, в виде компьютерных программ, осуществляющих компьютерное или имитационные моделирование исследуемых систем. В представленной работе описан процесс разработки специального математического и алгоритмического обеспечения для систем анализа и обработки экспертной информации с целью автоматизированного поиска, и синтеза решений задач моделирования и идентификации динамических систем. Сформулирована проблема поиска и логического вывода синтезированных решений задач на графах знаний. Представлена модель базы знаний выбранной предметной области в виде мультиграфа знаний, а также новый модифицированный метод поиска и логического вывода решений задач, с их программной реализацией на языке программирования Python. Представленный метод поиска слабосвязанных подграфов и синтеза решений задач реализован с применением теоретико-множественного анализа, а также элементов теории графов. Для демонстрации работоспособности метода приводится его реализация в виде алгоритма на языке программирования Python и результаты вычислительных экспериментов. Новизна и практическая значимость работы заключаются в том, что предложенный метод и алгоритмы могут быть использованы при практической реализации баз знаний, механизмов логического вывода и обработки экспертной информации в различного рода экспертных, расчетнологических и гибридных интеллектуальных системах, замещающих собой зарубежные аналоги.

В работе рассматриваются вопросы создания механизмов, позволяющих коллаборативному роботу считаться моральным агентом. Показано, что в условиях принципиально неустранимых противоречий и неполноты использование логических схем и различных неклассических логик не решают проблему формализации моральных учений и этики поведения. На примере показано, что задача моральных схем или систем суждений заключается не только и не столько в том, чтобы определить или оценить действие (поведение) агента, а в том, чтобы реализовывать объяснительный компонент поведения. В качестве этических теорий, закладываемых в основу поведения робота, рассматриваются утилитаризм в понимании И. Бентама и Дж. С. Милля в комбинации с аксиологической системой правил гедонизма. Для качественного анализа применяются когнитивные карты. В работе сформулированы три фундаментальные утверждения морального поведения робота: 1) поведение (выбор действия, реализация поведенческой процедуры) агента определяется текущими актуальными потребностями и состоянием его системы восприятия; 2) в основе моральности поведения лежит результат сопоставления конспецификов с «Я», т.е. определение степени «свой-чужой»; 3) схема моральных представлений нужна для того, чтобы определить значимость потребностей и особенности системы восприятия, а главное – обосновать (оправдать) выбранное агентом поведение.

В настоящее время методология искусственного интеллекта приобретает все больше и больше применений. Особенно много внимания привлекают нейронные сети (НС). Одна из главных причин этого заключается в том, что технология НС в некотором смысле носит универсальный характер. С другой стороны, некоторые другие компьютерные технологии, имеющие природу искусственного интеллекта, также обладают свойствами универсальности. В контексте настоящей статьи это технологии нечетких когнитивных карт (НКК) и специальных систем дифференциальных уравнений в частных производных, так называемых «систем законов сохранения» (СЗС). Все только что упомянутые подходы используются для разработки моделей сложных систем (СС), т.е. совокупности большого количества элементов со связями между ними различного типа. Специфика теории СЗС, которая способна моделировать совместные балансы различных величин на уровне физических процессов, заключается в наличии нелинейных эффектов, таких, как образование особенностей в решениях. Технология НКК допускает расширение первоначальной концепции Б. Коско с более широким диапазоном интерпретации. В статье представлена иллюстрация того, как эти технологии могут быть объединены в некую единую методологию создания среды моделирования СС на основе подхода НС.

В последнее время за рубежом вызывает большой интерес направление, определяемое термином “Resilience”, который переводится на русский язык как «устойчивость» или «упругость». В России исследования в этой области ведутся в основном в области технической устойчивости, в то время как в Западной Европе рассматривают это направление шире и включают в рассмотрение также экологическую, психологическую, социальную и экономическую устойчивость. Большое значение в исследованиях устойчивости имеют вопросы энергетической и экологической безопасности. В статье рассматривается подход к оценке устойчивости энергетических систем в рамках концепции ситуационного управления. Приводится обоснование необходимости применения методов машинного обучения и приводится пример использования этих методов для количественной оценки устойчивости.