Проведены теоретические исследования распределения температуры при лазерном нагреве пленки прекурсора TiO2 на поверхности FTO/стеклянной подложки. Моделирование осуществлялось на основе численного решения уравнения теплопроводности в программе Matlab для определения плотности энергии лазерного излучения необходимой для кристаллизации TiO2. Показано, что на поверхности прекурсора TiO2 температура достигает максимального значения в момент времени 133 нс при Гауссовой временной форме лазерного импульса. Оптимальная плотность энергии для кристаллизации пленки прекурсора TiO2 при использовании наносекундной длительности импульса составляет 1,3-1,6 Дж/см2, когда температура по толщине пленки соответствует 400-500 °C. Полученные результаты моделирования согласуются с экспериментальными исследованиями.

Ключевые слова: численное моделирование, лазерный нагрев, распределение температуры, пленка TiO2, солнечный элемент

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В настоящей статье приводятся результаты исследования эффективности подходов применительно к прогнозированию поведения параметров газораспределительных сетей (ГС) с учетом реальных данных, собираемых в процессе их непрерывного контроля, представляющих собой интервальные временные ряды (ИВР). Обосновывается необходимость учета случаев наличия сезонности в ИВР, вызванной периодическими колебаниями уровня соответствующей величины, которая характерна для параметров многих систем и объектов. Выполняется сравнительный анализ эффективности специальной интервальной модификации экспоненциальной модели, нейросетевых и гибридных моделей прогнозирования применительно к ИВР с сезонностью, отмечаются их достоинства и недостатки.

Ключевые слова: интервальный временной ряд, модель на базе экспоненциального сглаживания, нейросетевая модель, долгосрочная краткосрочная память, гибридная модель

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье предложена методика для автоматической сегментации спутниковых снимков по нескольким классам, таким как здания, реки, дороги и.т.д. на базе свёрточных нейронных сетей. Программная реализация предложенной методики заняла второе место в конкурсе по сегментации спутниковых снимков на площадке Kaggle в задаче: Dstl Satellite Imagery Feature Detection. В статье изложено как именно следует готовить изображения для тренировки нейронной сети, в подробностях изложены принципы транировки. Предложена структура нейронной сети для сегментации. Сеть построена на базе UNET с дополнительными BatchNormalization и Dropout слоями, на базе двойных свёрточных блоков. Описана процедура кроссвалидации для оценки точности полученных моделей. Приведены описания алгоритмов для постпроцессинга и методика уточнения сегментации за счёт применения ансамбля из нескольких моделей. Предложена специализированная модель для нахождения на снимке объектов малого размера, таких как «автомобили» и «мотоциклы». Так же приведён обзор других методов, которые использовались для решения этой задачи, но не были включены в финальное решение. В экспериментальных результатах показано, что эффективность нейронных сетей в этой задаче крайне высока и можно автоматически подготовить разметку местности, похожую на разметку, сделанную вручную. И тем самым сэкономить средства, так как на ручную разметку на сегодняшний день тратятся существенные финансовые средства.

Ключевые слова: свёрточные нейронные сети, спутниковые снимки, сегментация изображений, машинное обучение, кроссвалидация, коэффициент Жаккара, сеть UNET, распознание изображений, компьютерное зрение, результаты соревнований

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На примерах опор скольжения с гидродинамическим клином сопоставляются специфические особенности несжимаемой смазки (капельная жидкость) и сжимаемой (газ). Объясняется физическая природа процессов, протекающих в газовых смазочных слоях. Рассмотрены главные преимущества осевых и радиальных газодинамических подшипников со спиральными микроканавками, которые получили самое широкое и эффективное применение не только в качестве опор скольжения, но и как наилучшие бесконтактные уплотнения.

Ключевые слова: смазочный слой, гидродинамический клин, давление, несущая способность, спиральные канавки, оптимальные параметры

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается движение эритроцитов по узким капиллярам диаметром меньше диаметра эритроцита. При перемещении по узким капиллярам эритроциты перекатываются подобно гусенице трактора. Частота вращения эритроцитов достигает несколько десятков оборотов в секунду. Электрические заряды, расположенные на поверхности эритроцита, движутся вместе с мембраной эритроцита и в окружающем пространстве создают магнитное поле. Построена двухмерная модель движения эритроцитов по узким капиллярам. Рассмотрены различные варианты: либо соседние эритроциты вращаются в одну сторону, либо в разные стороны. При разных вариантах получаются различные распределения напряженности магнитного поля. Расчеты магнитного поля проводились при различных расстояниях между эритроцитами и скоростях вращения мембраны эритроцита. Показано, что при расстояниях между эритроцитами меньших, чем два диаметра капилляра влиянием соседних эритроцитов можно пренебречь (различие составляет меньше 3%).

Ключевые слова: математическая модель, магнитное поле, эритроциты, узкие капилляры, напряженность магнитного поля

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Приведён краткий обзор проблемы потери качества изображения. Рассмотрены и проанализированы методы для восстановления расфокусированных изображений. Описаны функции смаза и способы дефокусировки изображения, а также механизм по устранению трёх основных видов смаза изображения. Был проведен ряд экспериментов над расфокусированными изображениями. Разобран алгоритм деконволюции изображения при помощи фильтра Винера и при помощи метода регуляризации Тихонова. В работе проведен анализ корректности применения фильтра Винера и регуляризации Тихонова для смазанных изображений.Определена зависимость времени выполнения алгоритма от размерности восстанавливаемого изображения. Установлено, что на тестируемых задачах - временная сложность фильтра Винера в 1,1 раза меньше временной сложности регуляризации Тихонова.

Ключевые слова: фильтр Винера, деконволюция по Винеру, регуляризации Тихонова, восстановление изображений, смазанные изображения, motion blur, размытие по Гауссу

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

в статье рассмотрены вопросы моделирования тепловых эффектов в вихревых трубах с использованием прикладных программ, на примере CFD-комплекса FlowVision. Рассмотрены вопросы практического применения теплового эффекта в вихревых трубах, предложено использование процесса холодоснабжения в вихревых трубах для управления микроклиматом в овощехранилищах с целью повышения сохранности продукции. Данная статья представляет интерес для широкого круга читателей, занимающихся вопросами моделирования в пакетах прикладных программ.

Ключевые слова: тепловой эффект, холодоснабжение, теплоснабжение, микроклимат, моделирование, САПР, прикладная программа, 3D-модель. CFD-комплекс, FlowVision

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

С использованием аппарата замкнутых экспоненциальных сетей массового обслуживания (СеМО) разработана математическая модель для решения задачи получения интегральных показателей распределённой информационной системы на базе локальной вычислительной сети с использованием трёхуровневой клиент-серверной архитектуры. Преведены базовые соотношения для конструирования матриц переходных вероятностей и интенсивностей обслуживания в узлах сети.

Ключевые слова: распределённая информационная система, тонкий клиент, сервер приложений, cервер баз данных, концептуальная модель, матрица переходных вероятностей, интенсивности обслуживания, стационарная вероятность, уравнение глобального баланса, среднее время реакции

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На основе уравнений Рейнольдса для тонких слоев вязкой ньютоновской жидкости найдены законы распределения давления в несжимаемых и сжимаемых несущих слоях ступенчатой опоры. Для достижения физически более ясного сравнения смазочных свойств и несущей способности двух разных смазочных сред использована плоская модель ступенчатой опоры. Получены алгоритмы вычисления подъемной силы и жесткости обоих смазочных слоев, позволяющие перейти к постановке и решению задач оптимизации безразмерных геометрических параметров и сравнительных интегральных характеристик гидродинамических и газодинамических ступенчатых опор скольжения.

Ключевые слова: смазочный слой, вязкость, давление, плотность, уравнения Рейнольдса, сплайны, число Петрова

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Представлена модель выбора оптимального варианта рукояти экскаватора, сочетающая в себе классические методы принятия решения и статистическое моделирование параметров несущей способности и нагруженности

Ключевые слова: принятие решений, надежность ресурс, моделирование, одноковшовый экскаватор, рукоять, оптимизация

05.02.08 - Технология машиностроения , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе проведен анализ 16 алгоритмов обработки изображений для выделения микрообъектов на гистологических срезах биоткани. Показано, что для изображений, полученных с помощью различных микроскопов и красителей, не существует одного универсального метода обработки изображений. Выбор алгоритма в существенной мере зависит от конкретного типа микроскопа. Рассмотренные алгоритмы дают более надежные результаты для высококонтрастных изображений при использовании конфокального микроскопа.

Ключевые слова: обработка изображений, выделение контуров, биологические микрообъекты, OpenCV, ImageJ, морфометрическая обработка

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Энергозатраты на сушку зерна составляют около 30% от общей энергоёмкости процессов производства зерна. Снижение энергоёмкости сушки возможно за счёт исполь-зования микроволнового поля. В этом случае необходимо разработать такую конструкцию СВЧ – конвективной зоны, чтобы обеспечить равномерность сушки зерна по всему её объёму. Для этого целесообразно проводить моделирование процесса. Разработанная компьютерная модель тепло и – влагообмена в зерновом слое позволяет проводить моделирование при изменяющихся параметрах зернового слоя и агента сушки. Кроме того в ней учтены особенности изменения удельной мощности микроволнового поля в зоне сушки от влажности зерна и расстояния до магнетрона. В работе представлены результаты моделирования сушки зерна при двух вариантах распределения воздуха в СВЧ – конвективной зоне.

Ключевые слова: сушка зерна, слой зерна, микроволновое поле, СВЧ – конвективная сушка, тепло и – влагообмен, компьютерная модель, моделирование

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Качество электроэнергии является одним из основных проблем, необходимых для нормального функционирования ответственных технологических процессов в которых незначительное искажение напряжения питания может повлечь за собой нарушение нормальной деятельности предприятий. Известно несколько решений данной проблемы: системы бесперебойного питания, технология быстрого автоматического ввода резерва (БАВР), динамический компенсатор искажения напряжения. Наиболее интересным решением представляется применение динамического компенсатора искажения напряжения (далее ДКИН) с многоуровневыми инверторами напряжения. Известно несколько функциональных решений ДКИН [1-3], однако моделированию систем ДКИН с многоуровневыми инверторами напряжения уделено недостаточно внимания. Целью исследования является создание работоспособной имитационной модели многоуровневого динамического компенсатора искажения напряжения, для повышения качества электроснабжения. В статье исследуются принципы построения динамического компенсатора искажения напряжения с многоуровневыми инверторами напряжения. Предлагается имитационная модель. Разработана принципиально новая структурная и функциональная схемы динамического компенсатора искажения напряжения с многоуровневой системой. Определены требования к динамическому компенсатору искажения напряжения, нагрузке, LC-фильтрам, вольт-добавочным трансформаторам и преобразователю. Результаты получены путем моделирования системы в пакете MatLab 2016b. Результаты моделирования показали, что заявленный функционал ДКИН обеспечивает компенсацию уровня напряжения в заданном диапазоне провалов напряжения. Полученные результаты могут использоваться для стабилизации электроснабжения: в системах питания медицинских учреждений, электрического транспорта, ответственных энергетических объектов высокой категории.

Ключевые слова: динамический компенсатор искажения напряжения (ДКИН), система автоматического управления, режимы работы ДКИН, модель системы ДКИН, многоуровневый инвертор напряжения, имитационная модель, искажение напряжения, вольт-добавочный трансформатор, электроэнерги

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Поскольку пользователи могут иметь весьма разные предпочтения, то персонализация окружающих устройств имеет первостепенное значение. Предложено несколько подходов для установки такой персонализации в форме компьютерного обучения или более специализированных и основанных на научных знаниях и инновациях подходов к обучению. Несмотря на большие успехи в оптимизации, эволюционные алгоритмы в этом контексте мало изучены, главным образом потому, что они известны как элементы, медленно поддающиеся изучению. Так или иначе, в настоящее время существуют довольно быстрые оптимизаторы на основе эволюционных алгоритмов. В данной статье проведен анализ исследования пригодности эволюционных алгоритмов для «окружающего интеллекта».

Ключевые слова: окружающий интеллект, эволюционные алгоритмы, персонализация, оптимизатор, CMA-ES, пользователь, контроллер, компьютерное обучение, датчик

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Разработан исследовательский программный комплекс для формирования поведения мобильного робота в нестационарной среде на базе робота e-puck. Комплекс включает в себя методику дообучения робота, кластерный анализ и модифицированный алгоритм Q-learning, обеспечивающий движение робота к цели.

Ключевые слова: автономный мобильный робот e-puck, алгоритм Q-Learning, кластерный анализ, обучение, распознавание, цифровые методы обработки видеоизображений

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматриваются проблемы математического моделирования больших систем. Научная новизна работы заключается в реализации нового численного метода решения систем линейных алгебраических уравнений, основанного на целенаправленном хаотическом поиске, стохастических вычислениях и использовании облачных технологий.

Ключевые слова: системы линейных алгебраических уравнений, облачные технологии, самоорганизация, метрика

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается алгоритм формирования смещения ST-сегмента электрокардиосигнала с учетом воздействия различных флуктуаций, таких как дыхание, аддитивные шумы, девиация сердцебиения. Предлагается выявлять участки расположения ST-сегмента и интерполировать смещенный сегмент с синтезированной ЭКГ путем изменения модуля генерации ЭКГ на основе пакета LabVIEW BioMedical Toolkit

Ключевые слова: Электрокардиограмма, ST-сегмент, синтезированная ЭКГ, элевация, депрессия, сердечный ритм, T-зубец, изолиния, сглаживание, интерполяция

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассмотрены аспекты согласования форматов файлов используемых для регистрации биологических сигналов. Основное внимание уделено структуре данных и переходу от собственного формата к стандартным форматам и наоборот при проведении государственных испытаний и сертификации медицинского изделия.

Ключевые слова: ЭКГ, ЭКС, EDF, MIT-BIH, формат данных, преобразование форматов данных, электрокардиограмма

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе производится выбор алгоритма обработки данных, необходимый для разработки аналитического ПО в комплексном проекте «Разработка и создание высокотехнологичного производства инновационной системы комплексного учета, регистрации и анализа потребления энергоресурсов и воды промышленными предприятиями и объектами ЖКХ» Произведен обзор существующих алгоритмов и методов прогнозирования в системах с большим числом параметров и большой эпохой анализа. Конкретным приложением для искомого алгоритма является прогнозирование потребления энергоресурсов и воды. На основании обзора алгоритмов выбраны алгоритмы, наиболее подходящие для этой задачи. Рассматривается тандемное использование построения дерева решений и генетического алгоритма прогнозирования. Сформулированы дальнейшие задачи, которые необходимо решить для эффективного внедрения данных алгоритмов при разработке аналитического программного обеспечения.

Ключевые слова: fналитическое программное обеспечение, прогнозирование, генетический алгоритм

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье исследуются подходы к управлению валютными рисками, основанные на статическом хеджировании и учитывающие особенности российского срочного рынка. Для более тонкого управления валютными рисками предлагается использовать барьерные опционы, не обращающиеся на Московской бирже. Показано, что барьерный опцион можно реплицировать с помощью портфеля европейских опционов, ценами исполнения которых являются барьер и цена исполнения барьерного опциона. Приведены примеры построения реплицирующих портфелей из опционов на фьючерсный контракт на курс доллар США – российский рубль. Дальнейший анализ динамики стоимости портфеля демонстрирует неадекватность классической модели Блэка-Шоулса для российского срочного рынка.

Ключевые слова: математическое моделирование, численный метод, финансовая математика, барьерные опционы, модель Блэка-Шоулса, статическое хеджирование, модели Леви, срочный рынок.

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассмотрены вопросы принятия решений при разработки комплексного туристического продукта, включающего места досуга и отдыха, переезды, места проживания и др. Поставлена и решена многокритериальная задача выбора оптимального варианта тура с учетом задаваемых критериев и оценок пользователей. Предложенная модель может быть использована при построении системы поддержки принятия решений для разработки туров по России.

Ключевые слова: теория принятия решений, экспертные оценки, теория формальных языков и грамматик, оптимизация, интеллектуальные системы.

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рост интереса к путешествиям по России и недостаточный уровень информационного сопровождения определяют актуальность разработки систем поддержки принятия решений в туристической отрасли. В работе приведены результаты информационного моделирования такой системы, позволяющей на основе мониторинга тематических интернет-ресурсов формировать базу данных туристических объектов и событий, мест проживания, транспортных маршрутов и на основе оценок пользователей формировать целостный туристический продукт, соответствующий предъявляемым требованиям. Полученные модели являются основой для разработки программной среды.

Ключевые слова: информационное моделирование, универсальный язык моделирования UML, система поддержки принятия решений

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматривается важная составляющая систем электронного документооборота и обучения – механизм полнотекстового поиска, позволяющий реализовывать удобные средства поиска интересующей информации по содержимому электронных документов. Приводятся оценки эффективности полнотекстового поиска в базах данных.

Ключевые слова: Базы данных, полнотекстовый поиск, система управления базами данных, MySQL, PostgreSQL, Oracle

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье строится модель экспоненциального сглаживания и аддитивная модель временного ряда по квартальным данным объемов таможенных платежей импорта группы товаров 72 «Черные металлы» и 73 «Изделия из черных металлов» за период с 2014 года по 1 квартал 2017 года в регионе деятельности Ростовской таможни. По полученным моделям сделан прогноз на 2 квартал 2017 года.

Ключевые слова: эконометрика, временной ряд, адаптивные методы, экспоненциальная средняя, моделирование, прогнозирование, таможенные платежи

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)

В работе проведено исследование реализованных в разработанной системе распознавания человека по изображению лица алгоритмов по различным критериям. Рассматриваются три основные подхода к распознаванию лиц, приводятся, выявленные при реализации, достоинства и недостатки подходов.

Ключевые слова: Базы данных, распознавание лиц, выделение объектов, скрытые марковские модели, метод главных компонент, нейронная сеть, нейросетевые алгоритмы

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ