В работе представлен ряд результатов по моделированию рефлексии, понимаемой в широком смысле, как наличие у активного агента внутреннего отображения внешнего мира, влияющего на его поведение. Выявлена способность простейших нейросетевых модельных объектов гомогенной и гетерогенной (модульной) структуры к решению задач, требующих наличия и использования устойчивых внутренних отображений (репрезентаций) внешних стимулов. Определено, что данные репрезентации являются декодируемыми, т.е. по текущему виду паттерна нейронной активности нейросетевого объекта возможно определить, какой конкретно стимул или временной ряд стимулов в данный момент в нём обрабатывается. Приведены изначальные предположения авторов, сделанные из общих соображений относительно эффективности нейросетевых модельных объектов различной структуры в задачах на рефлексию, и соответствующие полученные результаты. В частности, показаны следующие эффекты: 1) позиции в игре чет-нечет асимметричны при условии ограниченности вычислительных возможностей игроков; 2) формально близкие задачи на рефлексию (игра чет-нечет и реагирование на фиксированные временные ряды стимулов по правилам этой игры) различаются по требованиям к игрокам; 3) декодируемыми являются паттерны нейронной активности не только нейронных сетей, обученных реагированию на стимулы, но и сетей со случайными весовыми коэффициентами; 4) точность декодирования нейронной активности рекуррентных нейронных сетей, обладающих гетерогенностью во времени, превосходит точность отклика этих сетей при реагировании на ряды стимулов; 5) паттерны нейронной активности у гомогенных рекуррентных нейронных сетей сложнее для декодирования, чем у гетерогенных сопоставимого размера. Данные эффекты иллюстрируют богатую внутреннюю и поведенческую динамику простейших рекуррентных нейронных сетей, что, с одной стороны, перспективно для исследовательских и практических целей, а с другой – затрудняет предсказание и интерпретацию поведения объектов подобного рода.

Переобучение модели (overfitting) искусственной нейронной сети является нежелательным результатом её обучения. Подобный результат возникает из-за того, что в процессе обучения моделью учитываются как существенные, так и несущественные признаки, шум. Методы регуляризации предназначены для минимизации влияния случайного шума и выявления важных признаков. Существует ряд методов регуляризации для искусственных нейронных сетей 2-го поколения (метод исключения, L1-регуляризация, L2-регуляризация и др.), но они не подходят для 3-го поколения нейронных сетей – импульсных нейронных сетей (ИмНС), обеспечивающих более энергоэффективные и биологически правдоподобные вычисления. Информация в ИмНС передаётся с помощью коротких импульсов (спайков), а обучение происходит локально. Биологическая концепция работы нейронов мозга «используй или потеряешь» (use it or lose it) заключается в том, что если синаптическая связь не используется, то она слабеет и исчезает. Применение к ИмНС данной биологической концепции заключается в придании синаптическим весам сети временной зависимости, уменьшающей величину веса пропорционально времени «молчания» синаптической связи. В настоящей работе предложен новый метод регуляризации весов для ИмНС, основанный на том, что во время обучения сети производится обрезка (pruning) неиспользуемых весов, происходящая за счёт получения весами зависимости от времени, прошедшем с момента последнего импульса. В экспериментах была использована двухслойная ИмНС, обученная согласно комбинированному хеббовскому правилу, ранее разработанному авторами на базе локальных правил обучения STDP (spike-timing-dependent plasticity) и all-LTD (all-long-term-depression rule). Для обучения и тестирования ИмНС применялся набор данных MNIST (изображения рукописных цифр): 15000 изображений для обучения и 1500 изображений для тестирования, в опытах использовались только 3 класса изображений из 10 возможных.

Ионосфера – часть атмосферы Земли с высокой концентрацией свободных электронов и ионов. К характерным чертам ионосферы относятся изменчивость и неоднородность. Одной из неоднородностей является так называемый авроральный овал, который определяет диапазон полярного сияния. Распознавание аврорального овала – важная задача для прогнозирования авроральных бурь, так как они влияют на работу систем связи на дальние расстояния, навигацию, связь между спутниками и землей, затрудняя или делая ее невозможной. Таким образом, возникает потребность в обнаружении и прогнозировании перемещения аврорального овала, чтобы быть осведомленным в области их возможного влияния в определенные периоды времени. На основе имеющегося набора изображений, полученных в системе SIMuRG, которые основаны на наборах данных GNSS, предлагается использовать модель LSTM и архитектуру CNN. В статье проводится обзор уже существующих реализаций и впервые предлагается способ применения Convolutional LSTM-архитектуры, которая объединяет обработку временных рядов и компьютерное зрение, для прогнозирования перемещений авроральных овалов на изображениях. Результатом работы является модель машинного обучения, которая может делать прогнозы, основываясь даже на небольших объемах данных.

В работе классический генетический алгоритм применяется при решении задачи оптимального размещения связующих узлов (хабов) в беспроводной сенсорной сети на трехмерной модели здания, что позволяет учесть затухание сигнала не только в стенах, но и в межэтажных перекрытиях. Для проектирования структуры оптимальной БСС на основе генетического алгоритма была разработана программа на языке Python. Представлены результаты модельных расчетов для случаев оптимального размещения хабов.

Актуальность. Устойчивая тенденция расширения областей применения беспроводных решений и возрастание требований к их функциональности делают актуальными исследования по повышению их «интеллектуальности». Цель работы. Разработка методов, расширяющих функциональность системы управления узлом беспроводной сенсорной сети на базе нечеткого логического вывода и теории паттернов. Использованы методы теории нечетких множеств, теории построения нечетких моделей и сетей. Основные результаты. Вследствие сложности структурирования и математического описания поведения среды в зоне контроля узла, предложено использовать эффективные паттерны реагирования на изменение ее состояния. Для этого в информационные модели обстановки вводятся лингвистические переменные и нечеткие продукционные правила. Такой подход позволил обеспечить релевантное соотнесение вектора координат ситуации с тем или иным паттерном реагирования и уменьшить объем вычислений. Правила содержат ссылки на задачи по обработке первичных данных и процедуры реагирования средствами автономного узла сети. Для актуализации базы правил предложено использовать метаправила. Метаправила определяют параметры функций принадлежности и правила вывода при вычислении значений атрибутов. Это позволило дополнить пересылку данных пересылкой знаний, требуемых для необходимой настройки параметров алгоритмов локальных узлов. При таком подходе узел сети обладает знаниями о себе и о среде, становится способным к самостоятельному принятию решений и в составе группы. Для повышения робастности алгоритмов обработки данных в узлах предложено использовать понятие «типовая ситуация». В качестве примера в работе показано использование предложенного подхода в задачах комплексирования данных от нескольких сенсоров узла и обнаружения объекта проникновения.

Цель представленных в статье исследований состояла в разработке цифровых моделей систем тягового электроснабжения (СТЭ), позволяющих адекватно определять режимы однофазных замыканий (ОЗЗ) на землю в линиях электропередачи (ЛЭП) 6-10 кВ, расположенных в зонах повышенных электромагнитных влияний тяговых сетей. Для их реализации применялся программный продукт Fazonord, версия 5.3.3.0-2024, дающий возможность рассчитывать режимы ЛЭП при различных способах соединения нейтралей трансформаторов с землей: изолированная нейтраль, а также заземленная через резисторы с малым и значительным сопротивлением. Моделирование ОЗЗ осуществлялось в программном комплексе Fazonord, версия 5.3.3.0-2024, для СТЭ, включающей следующие элементы: три линии электропередачи (ЛЭП) 110 кВ, две подстанции с трансформаторами 40000 кВ·А, тяговую сеть 25 кВ с двумя контактными подвесками, четыре рельсовые нити и линию 10 кВ, смонтированную на опорах тяговой сети с полевой стороны. Тяговые нагрузки создавались движением двух поездов массой 3192 т в нечетном направлении и такого же числа составов массой 4192 т – в четном. Представленные в статье компьютерные модели дают возможность адекватно определять режимы однофазных замыканий на землю в технологических ЛЭП железнодорожного транспорта. Методика применима для ЛЭП и тяговых сетей любой конструкции и может использоваться на практике для настройки устройств защиты от ОЗЗ, создании средств их идентификации и локализации, а также при выборе наиболее эффективного типа заземления нейтрали.

В статье рассмотрена проблема расчета качества воды в водопроводных сетях с контурами замкнутой циркуляции. Проведенный обзор работ по моделированию качества воды в системах водоснабжения показал, что существует большое число факторов, влияющих на качество воды в системах водоснабжения. Наиболее широкое распространение на практике получило обеззараживание воды хлором. На концентрацию хлора в воде накладываются двусторонние ограничения, и эксплуатационные организации обязаны поддерживать требуемую концентрацию хлора до крана каждого потребителя. В процессе транспортировке воды концентрация хлора снижается из-за взаимодействия с материалом труб и растворенными веществами. Таким образом, одним из основных показателей качества воды может являться ее возраст. Существующие модели расчета возраста воды не позволяют рассчитать возраст воды в системах водоснабжения при наличии контуров замкнутой циркуляции. Предложен топологический алгоритм расчета возраста воды в сетях с контурами замкнутой циркуляции. Программная реализация алгоритма интегрирована в информационно-вычислительный комплекс «АНГАРА-ВС» и апробирована на условных и реальных примерах СВС. Программная реализация алгоритма показала высокую вычислительную эффективность и может быть применена на практике при анализе режимов систем водоснабжения. Показано, что существуют всего несколько способов управления качеством воды в системах водоснабжения. Предложен новый подход к управлению качеством воды, основанный на создании контуров замкнутой циркуляции. Данный подход требует минимальных капитальных и эксплуатационных расходов по сравнению с другими известными способами. Представленный подход носит универсальный характер и может быть применим для расчета различных параметров качества транспортируемой среды в любых трубопроводных системах.

В статье приведена параметрическая модель оптимизации производства растениеводческой продукции с учетом многоуровневых трендов урожайности сельскохозяйственных культур и разных предшественников. Предложен алгоритм решения параметрической задачи, апробированный на данных о производстве растениеводческой продукции муниципального района и сельскохозяйственной организации. Применение разработанной модели позволяет оценивать перспективу производственной деятельности предприятий при усредненных, благоприятных и неблагоприятных условиях с разным сочетанием предшественников.

В статье рассматривается применение языка SQL для моделирования конечных автоматов в управлении технологическими процессами. Конечные автоматы, как математическая модель, широко используются для автоматизации последовательных операций и управления сложными системами. Здесь предложен подход, при котором реляционная модель данных служит основой для реализации конечного автомата, а язык SQL используется для описания логики переходов между состояниями с помощью таблиц и триггеров. В статье обсуждается процесс проектирования таблиц состояний и переходов, где для каждого состояния фиксируются атрибуты, такие, как временная метка и статус, а переходы описываются условиями и событиями, инициирующими смену состояний. Триггеры, созданные в системе управления базами данных MySQL, автоматизируют логику работы, обеспечивая переходы между состояниями при выполнении заданных условий, что позволяет реализовать модель без необходимости в дополнительных внешних программных средствах. Предложенное решение является гибким и масштабируемым, что упрощает добавление новых состояний и переходов, а также адаптацию системы к изменяющимся требованиям. Применение SQL и реляционной модели также позволяет интегрировать полученную систему с другими аналитическими инструментами, обеспечивая сбор и анализ данных для оптимизации производственных процессов. Такой подход, построенный на SQL и реляционной базе данных, делает систему управления технологическим процессом более эффективной, простой в сопровождении и удобной для последующего анализа, что особенно актуально в условиях современных автоматизированных производств.

Предложена структура информационных ресурсов для решения разноплановых задач оперативного и стратегического управления природно-техногенной безопасностью территорий. Определены процессы информационной поддержки управления с использованием онтологии. Показан эффект цифровой трансформации процессов принятия решений на основе интеллектуальной обработки данных комплексного мониторинга.

В статье рассматриваются ключевые показатели для оценки эффективности работы инновационной инфраструктуры региона с помощью регрессионного анализа. В работе выделены этапы формирования системы ключевых показателей KPI. На первом этапе были сформулированы цель и задачи по созданию многоуровневой системы показателей эффективности KPI. На втором этапе определены ключевые показатели для дальнейшего анализа, чтобы исследовать, какие показатели могут отражать эффективность работы инновационной инфраструктуры региона. Для статьи были выбраны такие показатели, как: уровень инновационной активности в регионе, количество новых рабочих мест, созданных в инновационной сфере, объем запущенных на рынок инновационных продуктов или услуг. На третьем этапе был выбран метод исследования – регрессионный анализ, и собраны данные по выделенным показателям. В статье рассматривается процесс формирования многоуровневой системы ключевых показателей (KPI) для оценки эффективности региональной инновационной инфраструктуры. Выделены основные компоненты инновационной инфраструктуры, определены показатели для каждой из них. В качестве основного метода анализа использовалась регрессионная модель, которая позволила выявить наиболее значимые факторы, влияющие на развитие инновационной инфраструктуры. Основной вывод статьи заключается в том, что разработка многоуровневой системы KPI является необходимым условием для эффективного управления инновационной инфраструктурой и достижения поставленных целей в этой области.

В статье рассматривается проблема концентрации данных из образовательного цифрового следа и отображения её динамики. Произведен сравнительный анализ методов визуализации и предложено рассмотреть модификацию метода когнитивных карт диагностики знаний с учётом отображения динамики учебного процесса. Раскрыта суть метода и показаны этапы формирования карт. Иллюстрации подготовлены по экспериментальным данным студентов магистратуры Сибирского федерального университета в интеллектуальной обучающей системе AESU. В заключении даны возможные направления дальнейшего совершенствования метода когнитивных карт диагностики знаний.

В работе описана система поддержки принятия решений (СППР) по действиям в условиях угрозы размыва путей для Улан-Баторской железной дороги. Кратко представлена информация о дороге, описаны геоклиматические условия её функционирования. Дана математическая модель покилометрового расчёта угрозы размыва железнодорожных путей в зависимости от метеорологического прогноза, состояния пути и наличия искусственных сооружений. Рассматриваются состав СППР, её функциональность и общие принципы работы.

В статье рассматривается проблема эффективного управления оценкой качества подготовки обучающихся по образовательной программе в целом или по отдельным ее компонентам. Традиционные методы создания фондов оценочных средств часто сталкиваются с трудностями, такими, как неоднозначность критериев оценки и ограниченная адаптивность к потребностям участников образовательного процесса. В статье предлагается внедрение автоматизированной системы для создания и управления фондами оценочных средств по образовательным программам университета. Это позволит более точно и объективно оценивать достижения запланированных результатов обучения (компетенций, индикаторов достижения компетенций, знаний, умений, навыков и/или практического опыта) по образовательной программе или отдельным ее компонентам, уменьшая человеческий фактор в процессе оценки. Использование современных информационных технологий способствует повышению качества образования и оптимизации учебного процесса.

В статье проведен анализ конструкции электрического консольного крана с магнитным захватом. Разработаны циклограммы работы механизма перемещения крана, алгоритм работы программируемого логического контроллера (ПЛК) системы управления механизмом перемещения крана, программа работы ПЛК системы управления механизмом перемещения крана. Предложена техническая реализация способа управления механизмом перемещения подъемного крана. Определена экспериментальная осциллограмма угловой скорости двигателя механизма горизонтального перемещения консольного крана с магнитным захватом, подтверждающая работоспособность разработанных алгоритмов и программ.