В данной статье рассматривается прогнозирование собираемости платежей в отделениях почтовой связи с учетом сезонности и применением машинного обучения. Разработан алгоритм построения расчетной модели, которая предоставляет возможность для аналитиков почты РФ делать помесячный прогноз собираемости платежей для каждого УФПС (Управление федеральной почтовой связи) с учетом сезонности. Данная модель позволяет выявлять отклонения от нормы в вопросах, касающихся собираемости платежей и более точно корректировать повышение тарифов на услуги. Данная информационная система реализована в виде веб-сайта с помощью фреймворка ASP.NET Core и библиотеки для машинного обучения ML.NET.

Ключевые слова: математическое моделирование, прогнозирование с учетом сезонности, собираемость платежей, машинное обучение, нейронная сеть

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Исследуется динамическая модель управления персоналом в риэлтерском агентстве. Структура системы управления включает риэлторскую компанию в качестве Ведущего и риэлтора в качестве Ведомого. Отношения между ними строятся на основе иерархии, соответствующей информационным регламентам игр Штакельберга. В качестве метода иерархического управления используется побуждение. Представлены алгоритмы для достижения равновесия в разных информационных регламентах. Численная реализация этих алгоритмов основана на имитационном моделировании, результаты анализируются.

Ключевые слова: риэлторская компания, иерархия, имитационное моделирование, игра Штакельберга, игра Штакельберга с обратной связью, побуждение, Ведущий, Ведомый, динамическая система

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье рассматриваются разработанные авторами методы и подходы для рекомендательной системы, которые направлены на повышение качества реабилитации пациента во время выполнения дыхательных тренировок. С целью описания тренировок, был разработан собственный язык для конкретной предметной области, а также его грамматика и синтаксический анализатор. Благодаря данному языку можно построить дерево, описывающее конкретную тренировку пациента. К полученному дереву применяются два основных метода, рассматриваемых в статье: «Метод для анализа проблемных участков в ходе прохождения тренировок пациентами» и «Метод нечеткого поиска схожих участков в тренировке». С помощью данных методов в работе предлагается анализировать проблемные участки тренировок пациентов во время реабилитации и искать похожие затруднительные участки пациента для подбора похожих упражнений с целью поддержания уровня разнообразности заданий и вовлечения пациента в процесс.

Ключевые слова: рекомендательная система, система управления обучением, реабилитация, медицина, дыхательная тренировка, маркерная система, предметно-ориентированный язык, расстояние Левенштейна

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Статья посвящена моделированию подогрева мазута с помощью импульсного потока течения жидкости в программном модуле SolidWorks Flow Simulation. В дальнейшем использование данного технологического решения может рассматривать целый ряд отраслей в РФ и за рубежом. Целью данной статьи является описание результатов компьютерной модели исследуемого технологического процесса. Компьютерный расчет модели подогрева мазута с помощью импульсного потока позволяет оценить эффективность процесса и определить оптимальные параметры для достижения максимальной эффективности. Что поможет снизить затраты на подогрев мазута и повысить эффективность работы промышленного оборудования предприятий.

Ключевые слова: мазут, масло, теплоноситель, ударный узел, мембранный насос, импульсный поток, турбулентный режим, кавитация, SolidWorks Flow Simulation

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

В работе представлено описание процедуры проведения конкурса регрессионных моделей на основе статистических данных для Восточно-Сибирской железной дороги. При этом предполагается построение множества аддитивных альтернативных вариантов модели с последующим выбором лучшего варианта на основе привлечения ряда критериев адекватности. В качестве выходной переменной модели выделена выгрузка вагонов, а входными переменными являются: средний вес брутто грузового поезда, случаи отказов технических средств 1 – 2 категории эксплуатационного характера, рабочий парк грузовых вагонов. Реализация конкурса моделей позволила построить свыше двухсот альтернативных вариантов, из которых была выбрана лучшая альтернатива при помощи методов многокритериального выбора, основанных в данном случае на непрерывном критерии согласованности поведения.

Ключевые слова: железнодорожный транспорт, математическая модель, регрессионный анализ, метод наименьших квадратов, конкурс моделей, критерии адекватности, многокритериальный выбор

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной статье проведено компьютерное моделирование движения пассажиров на эскалаторах с учетом разных (четырех) сценариев организации движения пассажиров, интенсивностью пассажиропотока, а также анализирует влияние социальной дистанции на скорость подъема. Построены зависимости изменения времени затрачиваемого пассажирами на преодоление пути от центра платформы до момента подъема на соответствующий эскалатор. Результаты исследования позволяют выявить различия в эффективности и комфорте перемещения пассажиров в зависимости от выбранной схемы и нагрузки. Эти выводы могут быть полезны для оптимизации работы системы общественного транспорта и метрополитена, обеспечивая более безопасное и комфортное перемещение пассажиров в различных условиях.

Ключевые слова: анализ людских потоков, обеспечение безопасности в метрополитене, организация людских потоков, компьютерное моделирование, оптимизация пассажиропотока

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.9.4 - Управление процессами перевозок

Заболевания сердечно-сосудистой системы основная причина смертности населения планеты. Основным способом диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы является снятие электрокардиограммы пациента. Автоматическая обработка сигналов электрокардиограммы позволит врачам своевременно выявить кардиологические проблемы пациента. В данной статье представлен метод вычисления детализирующего вектора для нейросетевой обработки двенадцати канального сигнала электрокардиограммы. Добавление детализирующего вектора к сигналам электрокардиограммы увеличивает точность классификации заболеваний до 87,50 %. Предложенный метод может быть использован для автоматической классификации двух и более канальных сигналов электрокардиограммы.

Ключевые слова: электрокардиограмма, рекуррентная нейронная сеть, нейронная сеть с долгосрочной короткой памятью, детализирующий вектор, PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2021

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

В современном мире распознавание лиц становится все более важной и актуальной задачей. С развитием технологий и возрастанием объема данных увеличивается потребность в надежных, точных и эффективных системах распознавания лиц. Нейронные сети демонстрируют высокую эффективность в решении задач компьютерного зрения и имеют большой потенциал для улучшения существующих математических моделей распознавания лиц. Данная статья посвящена исследованию методов для распознавания лиц человека, будет подробно рассмотрен алгоритм Виолы-Джонса, который, который можно применять в задаче по распознаванию лиц с применением нейронных сетей. Также будут проанализированы методики обучения моделей глубокого обучения с помощью библиотек, использующие также алгоритм Виолы-Джонса и будет описан алгоритм использования обученной модели в API, которая будет использована в десктопных и мобильных приложениях.

Ключевые слова: биометрическая идентификация, распознавание лица человека, математические модели, методы распознавания лиц, глубокое обучение, сверточные нейронные сети, tensorflow

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье предлагается методика определения оптимального места размещения самонесущего волоконно-оптического кабеля, прокладываемого по опорам высоковольтных линий электропередачи. Методика ориентирована на использование как ручного метода расчета, так и с применением средств электронно-вычислительной техники.

Ключевые слова: волоконно-оптическая линия связи, электрическое поле, потенциал наводимого напряжения, электротермическая деградация, оптимизация размещения самонесущего волоконно-оптического кабеля

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.1 - Теоретическая и прикладная электротехника

В настоящей статье предлагается методика корректировки промежуточной траектории, полученной одним из методов планирования, с учетом ограничений по линейным скорости и ускорению аппарата, а также по углу его тангажа. Данная методика сочетается с процедурой сглаживания, включающей этап минимизации длины кусочно-ломаной траектории и скругление углов при вершинах с построением гладкого временного параметрического её представления по модифицированному методу Дубинса. Эффективность разработанных алгоритмов корректировки первоначально-спланированной траектории подтверждается результатами проведенного численного моделирования

Ключевые слова: робототехнический комплекс, беспилотный летательный аппарат, устойчивость и управляемость аппарата, планирование движения, локальная корректировка спланированной траектории, снижение энергетических затрат

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.4 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

При выборе метода интенсификации оценка теплогидравлической эффективности является важным критерием. В данной работе проведена оценка теплогидравлической эффективности пульсационного метода интенсификации теплообмена применительно к коридорному пакету труб. Теплогидравлическая эффективность оценивалась путем сопоставления отношения прироста числа Нуссельта к приросту коэффициента гидравлического сопротивления в пульсационном течении по сравнению со стационарным течением. Коэффициент гидравлического сопротивления определялся путем численного моделирования в AnsysFluent. Результаты численного исследования показали, что увеличение произведения амплитуды пульсаций и числа Струхаля приводит к понижению теплогидравлической эффективности при всех значениях числа Рейнольдса, при этом теплогидравлическая эффективность выше при минимальных значениях числа Рейнольдса.

Ключевые слова: фактор аналогий Рейнольдса, пульсация потока, интенсификация теплообмена, теплогидравлическая эффективность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

В работе реализован метод, позволяющий определить параметры объекта управления третьего порядка на основе целевой функции метода наименьших квадратов. Проведенные численные и лабораторный эксперименты позволяют говорить об эффективности реализованного метода.

Ключевые слова: идентификация, оптимизация, МНК, метод Левенберга-Марквардта, дифференциальное уравнение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.1 - Теоретическая и прикладная электротехника

Строительный контроль на стадии подготовки к сдаче объекта требует проверки качества наружных ограждающих конструкций по параметру воздухопроницаемости. Имеющаяся в распоряжении специалистов методика ГОСТ 31167, как и другие аналогичные методики, основана на принципе создания и поддержания требуемого перепада давлений в помещении и за его границей длительное время, одновременно определяя и расход подаваемого для испытаний воздуха. Суть этого метода ограничивает возможности количественной оценки величин воздухопроницаемости через конкретные участки наружных ограждающих конструкций, а позволяет определять только комплексные показатели для одного помещения или группы помещений без указания конкретных величин дефектов различных типов наружных стен, заполнений оконных, дверных проемов и примыканий. Предлагаемый способ качественной и количественной оценки воздухопроницаемости основан на дополнительном анализе температурных полей внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций при обеспечении заданной разности давлений и температур внутреннего и наружного воздуха, поступающего в помещение за счет создания разрежения. Проведение натурных исследований обязательно дополняется результатами численного моделирования конструкций в неразрушенном и дефектном состояниях.

Ключевые слова: нестационарный теплоперенос, численное моделирование, расчет температур в дефектной области, анализ температурных полей, сопротивление воздухопроницанию, экспериментальная оценка воздухопроницаемости

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В данной работе обозревается ряд алгоритмов для решения задачи построения карты и задачи SLAM − Simultaneous localization and mapping − в различных постановках. Эти задачи решаются на графовой структуре, описывающей горную выработку, в которой установлена система локализации из стационарных точек доступа. Для решения задачи SLAM используется алгоритм FastSLAM в различных модификациях в зависимости от метода оценки позиций точек доступа. Во всех предложенных решениях удалось достичь ошибки оценки позиций точек доступа не более 2 метров. Задача построения карты решается как комбинаторная задача поиска перестановки точек доступа по известным позициям. Предложенный алгоритм поиска перестановки показал ощутимые преимущества по времени выполнения перед методом полного перебора на системах с 5 и более точками доступа.

Ключевые слова: граф, горная выработка, локализация, построение карты, SLAM, MCMC, фильтр частиц, фильтр Калмана, метод Байеса

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Приведено сравнение величин технологической осадки при устройстве различных вариантов «стены в грунте». Выполнено численное моделирование устройства ограждения «стена в грунте» в слабых водонасыщенных глинистых грунтах в программном комплексе Plaxis 3D. По результатам выполненной работы выявлено, что при устройстве «стены в грунте» траншейного типа технологическая осадка основания фундамента здания во много раз превышает величины при устройстве «стены в грунте» из буросекущихся свай.

Ключевые слова: технологическая осадка, ограждение котлована, «стена в грунте», численное моделирование, Plaxis

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В статье рассматривается математическая модель гидравлических ножниц экскаватора, описывающая функциональные зависимости их основных параметров на основе регрессионных статистических данных. Представлен алгоритм процесса подбора оптимальных параметров гидроножниц, используемых для разрушения металлических конструкций в процессе демонтажа, приведено описание разработанного программного приложения, автоматизирующего процесс подбора этих параметров. Описанное в статье приложение позволит сократить сроки этапа проектирования навесного оборудования экскаваторов.

Ключевые слова: навесное оборудование, гидравлические ножницы, демонтаж, резка металла, проектирование, математическая модель, автоматизация, подбор параметров, алгоритм, программа

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.11 - Наземные транспортно-технологические средства и комплексы

Рассматривается автоматический подбор коэффициентов ПИД-регуляторов двигателей квадрокоптера на основе 3D-модели. Данный подбор стал возможен благодаря рассмотренному в статье методу экспорта 3D-модели квадрокоптера, созданной в CAD-системе Solidworks, в среду Matlab/Simulink, а также с дальнейшим применением библиотеки SimMechanics. Для подбора коэффициентов в проекте Simulink также была реализована система управления квадрокоптером, сигналы с которой поступали на двигатели в соответствии с их физическим расположением. Результатом статьи является визуализация полета 3D-модели квадрокоптера с системой управления, реализованной в Simulink.

Ключевые слова: solidworks, matlab, simulink, квадрокоптер, бпла, пид, simmechanics

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье выполнен расчет вероятности безотказной работы деталей несущей конструкции грузоподъемного оборудования зарубежного производства, предназначенного для выполнения погрузочно-разгрузочных работ каменного строительного материала. При выполнении расчетов применено компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. Отличительной особенностью предложенной методики расчета является минимальное необходимое количество выполнений компьютерных экспериментов, учитывая, что часть задаваемых исходных данных являются переменными.

Ключевые слова: вероятность безотказной работы, грузоподъемное оборудование, надежность

1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящее время в промышленности, большое применение находят себе погрузчики для штучных грузов, применяемых при выполнения технологического процесса погрузки-транспортировки и укладки бочек с нефтью. В частных случаях при погрузочно-транспортных работах, функциональных возможностей погрузчика хватает, но при укладки груза или возникновении препятствий, необходимо маневрировать с помощью шасси погрузчика, что значительно увеличивает время выполнения технологического процесса. Результаты проведенных исследований показали, что при выполнении технологической операции захвата, транспортировки и укладки бочек, время на перемещение шасси составляет до 12%, при этом коэффициент производительности погрузчика составляет 0.65. Проведено численное моделирование процесса позиционирования грузозахватного органа выходного звена погрузочно-транспортного агрегата, на этой основе предложена и разработана конструкция погрузчика на базе штабелера. Посчитана степень подвижности манипуляционного механизма погрузчика по формуле Сомова-Малышева. Проведен кинематический анализ, рассчитана теоретическая рабочая зона обслуживания выходного звена грузозахватного органа погрузчика, сформированная в программном комплексе Mathcad.

Ключевые слова: численное моделирование, погрузчик, манипулятор, шарниры, шасси, структурный анализ, степень подвижности, кинематический анализ, зона обслуживания, грузозахватный орган, механизм

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.21 - Машины, агрегаты и технологические процессы

В настоящее время существует множество причин, почему обучение технологиям искусственного интеллекта (ИИ) может быть важным для сегодняшних студентов. Поэтому дисциплины, связанные с ИИ, вузы активно включают в образовательные программы бакалавриата и магистратуры. Важно научить студентов понимать, как работают такие технологии, и как их можно использовать для решения различных задач. В свою очередь, обучение немыслимо без демонстрации примеров решения различных задач. Важным же этапом в решении задачи машинного обучения вообще, в т.ч. задачи компьютерного зрения, является этап формирования обучающей выборки. Поэтому возникла идея написания программы, которая способна была бы генерировать датасеты по разнообразным тематикам для задач компьютерного зрения. Формат данных генерируемой выборки для обучения train.csv общепринят и выглядит следующим образом: каждая строка представляет собой описание одного изображения; первый столбец содержит метки классов, к которым принадлежит изображение; оставшиеся столбцы содержат пиксельные значения изображения, например, в виде плоского вектора, где каждое значение соответствует яркости соответствующего пикселя на изображении. Полученные датасеты можно использовать для организация проектной деятельности учащихся по искусственному интеллекту.

Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное обучение, компьютерное зрение, нейронная сеть, обучающая выборка, датасет, C#, пиксель, субпиксельная обработка изображений, организация проектной деятельности учащихся

1.2.1 - Искусственный интеллект и машинное обучение , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящей работе исследованы тепловые свойства пористых материалов с топологией трижды периодических минимальных поверхностей (ТПМП) Шварца. На основе обобщения результатов вычислительных экспериментов получены зависимости теплофизических свойств ТПМП-материалов от макроструктурных параметров: размера и толщины элементарной ячейки. Исследованы свойства наиболее распространенных термопластичных полимеров PETG, ABS, PLA, PHP, применяемых в аддитивном производстве. Показано, что коэффициенты теплопроводности рассмотренных ТПМП-материалов могут быть представлены в виде линейной функции от безразмерного геометрического параметра – относительной толщины стенки элементарной ячейки. Изменяя этот параметр, а, следовательно, и геометрическую структуру пористой среды, можно получить материал с заданными теплофизическими свойствами. Верификация полученных методом конечных элементов результатов выполнена на основе анализа сеточной сходимости решений.

Ключевые слова: эффективная теплопроводность, перенос тепла, пористый материал, пористость, термопластичный полимер, упорядоченная макроструктура, минимальная поверхность Шварца, трижды периодическая поверхность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.11 - Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов

Обсуждаются возможности малоизученного метода получения наноразмерных материалов электронной техники с заданной субструктурой – метода зонной сублимационной эпитаксии (ЗСЭ). В работе он комбинируется с методом градиентной жидкофазной эпитаксии (ГЖЭ). Спецификой является массоперенос в двухфазной среде (твердая подложка и газовая фаза инертного состава, выступающая в качестве транспортной среды) с предварительным нанесенением матричного слоя, формируемого из расплава. Особенностью процесса сублимации в исследовании являлась кристаллизация легкоплавкой эвтектики железо-кремний Предложена математическая модель процесса и проведено сопоставление с результатами эксперимента. Получены островковые структуры состава кремний (более 90 %), железо (до 8 %) и хром (около 1,5 %). Исследованы их параметры и распределение по размерам. Были использованы сканирующий зондовый микроскоп Solver-HV и растровый электронный микроскоп Quanta-200. В исследовании показано, что использование переходных процессов сублимационного переноса дает возможность воспроизводимо формировать нанослои легированного кремния и преобразовывать их в регулярные мезоструктуры.

Ключевые слова: метод микроразмерных ростовых ячеек, зонная сублимационная эпитаксия, градиентная жидкофазная эпитаксия, островковые наноструктуры

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния

Прогнозирование потребления электрической энергии и мощности является актуальной и значимой проблемой. В данной работе рассматриваются актуальные методы прогнозирования потребления электрической энергии, отраженные в различных научных работах, проведен их анализ с выявлением более перспективных методов прогнозирования.

Ключевые слова: прогнозирование энергопотребления, статистические методы прогнозирования, нейросетевые методы прогнозирования, гибридные методы прогнозирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье рассматривается значимость применения компьютерного моделирования для анализа технико-эксплуатационных характеристик изделий, выявления вероятных отказов. В работе представлены результаты исследования эксплуатационных условий работы резьбового соединения, сформулированы выводы об эффективности использования программного обеспечения ANSYS при проектировании продукции машиностроения.

Ключевые слова: резьбовое соединение, моделирование, инновационные технологии, оптимизация, запас прочности, эксплуатационные характеристики, шаг резьбы, машиностроение

1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Сигналы электрокардиограммы обладают уникальными характеристиками и структурой, которые трудно подделать. Это связано с тем, что электрическая активность сердца уникальна для каждого человека. Кроме того, основные биометрические параметры скрыты во время аутентификации по ЭКГ, что делает процесс более безопасным и защищенным от подделок. Целью данного исследования является оценка эффективности работы нейронных сетей для аутентификации по ЭКГ для сигналов с непериодическими нарушениями сердечного ритма. В качестве модели разработана сиамская нейронная сеть. Так же описаны этапы предварительной обработки ЭКГ сигналов, взятых из базы данных MIT-BIH. Представленная в работе модель достигла следующих результатов. Точность: 99,69%. Чувствительность: 99,43%. Специфичность: 99,94%. ROC-AUC: 99,69%. Результаты позволяют сделать вывод о том, что предложенная модель может эффективно проводить аутентификацию пользователей, которые имеют непериодические нарушения сердечного ритма при условии хотя бы небольшого числа зарегистрированных эталонов с нарушениями.

Ключевые слова: биометрическая аутентификация, ЭКГ, сиамская нейронная сеть, сверточная нейронная сеть, Евклидово расстояние, ROC-анализ

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность