Выпуск №1(29) / 2023
Полный текст журнала вы можете скачать по ссылке
Статьи в выпуске
Исследуются различные методы философской системы И. Канта с позиций математической и географической науки. Эта система рассматривается как часть метатеоретического подхода, представленного средствами методологического, математического и статистического анализа. Используются процедуры векторного расслоения категориального пространства признаков на многообразиях, разработанных в дифференциальной геометрии, в качестве модели трансцендентальной
аналитики. Векторная алгебра расслоения моделирует процедуры трансцедентальной диалектической логики в виде триадических систем организации знаний. Наблюдаемая реальность описывается в показателях координатного пространства, априорное знание представлено многообразием связей, на котором осуществляется касательное расслоение пространства на систему независимых слоев в качестве противоположностей, представляющих законы чистого абсолютного знания, исключающего условности познания реальности. Выводятся универсальные уравнения этих связей, представлены примеры применения этих уравнений и их соотношений для анализа статистических данных и создания системных теорий. Предполагается, что совместная работа философов, математиков и географов даст
возможность согласовать трансцендентальные понятия и законы для создания единого поля метатеоретических исследований.
Аннотация. В работе обсуждается новый метод принятия решений – метод эволюционного согласования решений, развиваемый на протяжении ряда лет в Московском авиационном институте. Приводится теоретическое обоснование метода, использующее модель Георга Раша и теорему о присяжных Кондорсе. В основе метода лежит процедура эволюционного согласования решения, построенная, исходя из генетических алгоритмов. Для построения математической модели метода используется генетическое программирование. Обучающая выборка получена, исходя из компьютерной модели метода эволюционного согласования решений и вычислений с использованием метода Монте-Карло. Анализ математической модели показал значительное уменьшение вероятности возникновения ошибок при решении задач произвольной трудности.
Предлагается метод обнаружения объекта на изображении на основе теории активного восприятия. Теория активного восприятия предоставляет возможность для реализации этапов предварительной обработки и формирования признакового описания. Признаковое описание областей изображения, состоящее из спектральных коэффициентов U-преобразования, позволяет выявлять области с перепадами яркости. Для принятия решения, является ли рассматриваемая область ключевой,
то есть, содержит ли область перепады яркости, соответствующие контуру объекта, вводится коэффициент, который в совокупности с максимальным значением стандартного отклонения дает порог, уникальный для каждого изображения. Для достижения инвариантности к повороту и масштабу, изображение-шаблон подвергается масштабированию и вращению. Локализация целевого объекта осуществляется методом k-means. Для тестирования использовались изображения из базы Amsterdam library of object images, их изменённые копии (несколько целевых объектов на исследуемом изображении, изображения с наложенным шумом) и реальные изображения. Для каждого типа изображений было проведено сравнение результатов предложенного метода с результатами метода scale-
invariant feature transform. При анализе результатов тестирования были предложены параметры, дающие наибольшую точность предложенного метода обнаружения объекта на изображении. При наличии шума на изображении, точность предложенного метода в сравнении с точностью существующего метода оказалась больше на 30 %. При наличии на тестовом изображении более одного искомого объекта предложенный метод с точностью порядка 96 % способен определить все целевые объекты.
Данная статья посвящена компьютерному моделированию и численному анализу изменения толщины лопаток для исследования влияния преднамеренной расстройки на долговечность радиальных рабочих колес энергетических турбомашин. Объектом исследования является радиальное рабочее колесо с 10-ю лопатками, изготовленное фирмой “Schiele”, специализирующейся на производстве агрегатов для химической промышленности и вентиляционного оборудования. Использован метод конечных элементов с применением конечного элемента ТЕТ10 из программы ANSYS WORKBENCH. Исследованы несколько вариантов изменения геометрии (толщины лопаток) для анализа прочности рабочих колес, которые могут дать точные прогнозные модели для вынужденной динамической реакции, характеристик расстроенных рабочих колес и оценки ресурса в циклических симметричных системах. Данный анализ является лишь небольшим фрагментом комплексного исследования влияния геометрических и жесткостных параметров на ресурсные характеристики радиальных рабочих колес и выбран из соображений минимального изменения аэродинамических характеристик роторных конструкций. По результатам исследования, два из пяти вариантов показали повышение количества циклов до разрушения рабочего колеса, минимальное процентное изменение массы и собственных частот радиального рабочего колеса. Полученные расчеты позволяются сократить объем дорогостоящих экспериментальных исследований и уменьшить сроки конструирования новых машин по критериям эффективности, надежности, технологии и ресурсосбережения высоконагруженных агрегатов.
В статье представлено описание экономико-математической модели для прогнозирования глобального спроса на энергию в сегменте водного транспорта с детализацией по странам, регионам и категориям судов. Модель сочетает в себе различные подходы к прогнозированию и моделированию, в том числе с использованием методов регрессионного анализа, и формирует прогнозирование спроса на основе выявленных устойчивых корреляций между энергоемкостью водного транспорта и экономико-демографическими показателями. Кроме того, в модели реализовано моделирование прогнозируемого межтопливного перехода с традиционных нефтяных топлив на альтернативные с учетом стоимости владения судами с различными видами топлива, цен на выбросы и других параметров. Ключевым отличием разработанной модели от существующих аналогов является возможность расчета всей мировой потребности в судовом топливе по крупным агрегатным показателям (значительная часть существующих моделей рассчитана исключительно на расчет потребности в топливе с одного судна, ближайший аналог является моделью МЭА) [1]. Разработанная в ИНЭИ РАН методика, основанная на установлении статистических связей с техническими характеристиками водного транспорта в разрезе категорий судов, позволяет не только рассчитать прогноз на несколько лет вперед, но и оценить перспективность использования альтернативных видов топлива при текущих экологических требованиях. Результаты расчетов, полученные по данной модели, могут представлять интерес для научных организаций, судовладельцев и производителей судового топлива.
При исследовании функционирования технологических объектов невозможно создать реальную аварийную ситуацию, которая дает информацию о наличии дефекта. С этой целью применено физическое моделирование воздухопроводной системы. Физическая модель представлена в виде экспериментального стенда. В статье приведено описание установки, которая позволяет проводить наблюдения за функционированием замкнутой системы воздухопровода при различных внешних воздействиях: при изменении динамических характеристик рабочей среды; при появлении различного вида дефектов и т.д. Также установка дает возможность выбора способа записи этих изменений. Функционально экспериментальный стенд создан максимально приближенным к реальным условиям. Чтобы выявить повреждение контура воздухопровода, выполнена интеграция технических наработок сметодом множественной классификации сигнала (MUSIC). Разработанный стенд открывает возможности для проведения практических опытов и непосредственного получения экспериментальных данных для выявления дефектов воздухопровода.
В статье приведены результаты детального практического изучения законодательной базы Российской Федерации (на текущий момент ее реализации) по вопросу «развития микрогенерации». Выполнено исследование, включающее в себя моделирование системы электроснабжения, построенной на базе частной бытовой фотоэлектрической системы без использования накопителей энергии. Моделирование осуществляется с помощью компьютерной программы, которая учитывает климатические условия Иркутской области. На основе полученных данных даны рекомендации по совершенствованию действующих нормативно-правовых актов законодательства Российской Федерации с последующими предложениями по повышению эффективности стимулирования развития направления «микрогенерация» в России.
В статье проведен анализ электроемкости ВВП Республики Беларусь: исследована динамика с учетом различных подходов к отражению показателей, проведено сопоставление со странами Евразийского экономического союза (далее – ЕАЭС), проведен анализ по отраслям экономики и областям республики, исследовано влияние изменения тарифов на электроэнергию и электропотребления населения, оценены факторы, оказывающие влияние на изменение электроемкости ВВП. Анализ позволил сделать выводы о существенной взаимосвязи между объемом ВВП и электропотреблением, определить показатель энергетической эластичности, на основании которого возможно прогнозировать изменение электропотребления. Отмечено, что, при сопоставимом уровне электроемкости, в Республике Беларусь наиболее высокий уровень тарифов в сравнении со странами ЕАЭС и Европейского союза, который оказывает значительное влияние на конкурентоспособность национальной экономики. Определено, что наиболее высокий уровень электроемкости в республике можно отметить в областях, в которых расположена большая часть промышленных производств, наибольшей электроемкостью характеризуется горнодобывающая промышленность. Отмечено наличие незначительной отрицательной взаимосвязи между тарифом на электроэнергию и ее потреблением организациями, и общая тенденция к росту электропотребления организациями при снижении уровня тарифа. При этом определена зависимость между этими показателями по отдельным группам потребителей, по данным группам потребителей построены регрессионные модели влияния тарифа на объем потребления электроэнергии. Исследование, рассмотренное в статье, позволяет сделать вывод о том, что наращивание объемов ВВП является действенным механизмом увеличения электропотребления, что весьма актуально с учетом необходимости роста объемов потребления электроэнергии в условиях интеграции БелАЭС в энергосистему Республики Беларусь.
В статье рассмотрены угрозы и риски энергетической безопасности Республики Беларусь с учетом их значимости на всех этапах энергетического производства, с классификацией их на риски производственного, финансового и информационного характера. В данном исследовании основанием для оценки уровня угроз являлся письменный экспертный опрос специалистов областных энергосистем страны. Специалисты провели ранжирование видов рисков (производственные, финансовые, информационные) и конкретных рисков, которые относятся к соответствующему виду на каждой стадии энергетического производства. В работе проведена классификация существующих рисков энергобезопасности в региональном разрезе по критериям стадий энергетического производства и источникам рисков.
В статье рассмотрено развитие технологии оценки загрязнения окружающей среды объектами энергетики с применением информационно-вычислительной системы (ИВС) WICS, основанной на авторских методическом подходе и инструментальных средствах. Описан предложенный оригинальный алгоритм пост-обработки результатов расчёта рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Представлена подсистема IS EDC, предназначенная для проведения оценки экономического ущерба окружающей среде, наносимого в результате выбросов объектов энергетики в атмосферу. В статье также описаны результаты развития встроенных в ИВС WICS средств визуализации полученных результатов.
Проблема борьбы с пластиковым загрязнением в последние годы вышла на первый план повестки по защите окружающей среды во многих странах мира. Ответом на нее должно стать создание «циркулярной экономики пластиков», которая предполагает коренное изменение производственных цепочек отрасли с переходом с ископаемого углеводородного сырья на переработку и повторное использование полимерных изделий и упоминается в программных документах Евросоюза, США, Канады и многих других стран. В настоящей работе исследуются варианты развития «циркулярности» пластиковой отрасли, методологические подходы по прогнозированию рынка пластиков и спроса на традиционные и новые виды сырья для производства полимеров в условиях отраслевых изменений. Предложена схема модельного комплекса по анализу и прогнозированию функционирования мировой пластиковой отрасли, обладающая широкой функциональностью и пригодная для проведения разнообразного спектра исследований пластиковой отрасли.
Инновационное развитие играет важную роль в успешной деятельности предприятий в настоящее время. Однако для того, чтобы быть конкурентоспособным, необходимо не только внедрять новые технологии, но и формировать инновационный бизнес-процесс. Решение задачи формирования системы инновационного развития предприятия с учетом инновационных бизнес-процессов становится всё более актуальным. В статье рассмотрены основные этапы формирования инновационного бизнес- процесса с помощью нечетких множеств, авторами выполнены постановка, формализация и реализация задачи управления инновационным развитием предприятия на базе инновационных бизнес-процессов. Особое внимание уделено определению критериев-целей построения модели и их количественных оценок, которые позволяют повысить эффективность инновационного развития предприятия. Результаты исследования могут быть использованы предприятиями различных отраслей экономики при решении задач управления инновационным развитием и повышения конкурентоспособности на рынке. Таким образом, данная работа вносит вклад в развитие теории и практики управления инновационным развитием предприятий с учетом инновационных бизнес-процессов, предлагает новые подходы и методики, а также отражает актуальность данной проблемы в настоящее время.
Необходимость развития существующих подходов и научно-технических решений в области обеспечения информационной безопасности вызвана стремительным развитием киберфизических систем, требующих адаптации механизмов защиты под новые архитектуры, технические ограничения и особенности функционирования. Одним из важных, но слабо рассмотренных в мировой литературе направлений защиты киберфизических систем, остаются вопросы построения эффективных протекторов, нивелирующих угрозы нарушения доступности интерфейсов взаимодействия на прикладном уровне. Нарушение доступности подсистем управления для рассматриваемых объектов может привести к трагическим последствиям, в связи с чем требуется уже сейчас проводить комплексный анализ и модернизацию подходов к их защите от атак типа DDoS. В данном исследовании предлагается подход к обеспечению защиты интерфейсов управления киберфизической системой от внешних воздействий, направленных на нарушение доступности за счет отсутствия технических возможностей эшелонирования защиты прикладного программного обеспечения. В качестве объекта киберфизической системы был использован виртуальный полигон беспилотных транспортных средств. Приводится анализ применимости существующих подходов к защите от атак прикладного уровня для выбранного класса объектов, предлагается адаптированный подход к защите объекта и проводится исследование его эффективности.
Одной из проблем организации комплексной системы защиты информации (КСЗИ) является оценка функциональности системы в целом. Для решения подобных задач могут использоваться подходы на основе агрегированного оценивания. В настоящее время такие оценки строятся, как правило, с помощью взвешенных средних, что не позволяет моделировать ключевые компоненты системы, то есть такие, утрата которых ведёт к нефункциональности системы в целом или отдельных её подсистем. В работе на основе метода логико-аксиологического оценивания показан подход к агрегированному оцениванию подсистемы программно-технических решений КСЗИ предприятия. Необходимой частью такого оценивания является онтологическое моделирование системы с помощью лёгких онтологий, отражающих взаимосвязи между компонентами. Построены онтологии и дан пример расчёта для одной из подсистем.
При создании моделей анализа данных часто целесообразно использовать в них данные различной формы и структуры – числовые, категориальные, текстовые, видео и т.д. В статье выполнено исследование влияния текстовых данных без чёткой структуры на качество моделей анализа, выявлена зависимость точности моделей анализа от используемых способов обработки слабоструктурированных текстовых данных. Описана модель интеллектуальной обработки слабоструктурированных текстовых данных, включающая в себя методы визуализации и алгоритмы трансформации данных, предложенные автором в предыдущих работах. Предложена модификация алгоритма трансформации ошибочных написаний, построенная на использовании моделей векторного представления слов. Проведен эксперимент по использованию данных разной структуры в рамках решения задачи классификации резюме соискателей. Приведен пример обработки слабоструктурированных текстовых данных для решения задачи классификации резюме соискателей по подходящим им профессиям. Описаны этапы построения модели интеллектуальной обработки данных, включая разведочный анализ, извлечение и трансформацию данных. Описаны проблемы, свойственные данным, использующимся в эксперименте, таким как: орфографические ошибки, использование разной терминологии для описания одних и тех же понятий и т.д. Приведены примеры объединения словосочетаний с высокой степенью семантической близости и поиска ошибочных написаний распространенных в выборке терминов. Рассчитана точность применения моделей классификации, построенных на данных, обработанных различными способами. Эксперименты показали, что использование слабоструктурированных данных для этой задачи почти не даёт прироста точности модели в случае использования их без предварительной обработки и повышает точность классификации на несколько процентов в случае их корректной обработки.
В статье рассмотрено понятие интеллектуального анализа образовательных данных и выполнен анализ на основе данных учебной дисциплины ВУЗа. Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения качества образовательного процесса. Основным методом является получение интеллектуально улучшенных визуальных форм данных для более эффективного понимания скрытых в них закономерностей. В работе рассмотрены возможности применения программного продукта с открытым кодом «Orange» для реализации интеллектуального анализа данных текущей и промежуточной аттестаций студентов-бакалавров по учебной дисциплине «Исследование операций». В результате проведенного анализа выявлены проблемы в процессе освоения дисциплины и предложены пути их решения.