На правах рекламы:
ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Авторитетность издания

ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

2
Ожидается:
16 Июня 2024

Статьи журнала №3 2022

11. Прогнозирование технологических тенденций на основе анализа разнородных данных [№3 за 2022 год]
Авторы: Нгуен Тхань Вьет (vietqn1987@gmail.com) - Волгоградский государственный технический университет, Фам Ван Донг университет (аспирант); Кравец А.Г. (agk@gde.ru) - Волгоградский государственный технический университет, Государственный университет «Дубна» (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: Для достижения конкурентоспособности предприятиям необходимо разработать стратегию развития путем прогноза новых и перспективных технологий при использовании ограниченных ресурсов. Многочисленные предыдущие исследования показали, что неожиданные изменения в направлениях НИОКР и патентования результатов интеллектуальной деятельности связаны с большими изменениями рыночной стоимости фирмы. Существует сильная корреляция между изменчивостью рыночных долей, цен на акции на ранних стадиях развития высокотехнологичного предприятия и тем периодом, когда инновационная технология еще не определена. По этой причине можно предположить: если цены акций предприятия сохранят восходящий тренд, то разработанные технологии, скорее всего, станут многообещающими инновациями в будущем. В статье предложен метод прогнозирования технологических трендов путем анализа веб-новостей для выявления высокотехнологичных предприятий, прогнозирования тенденций изменения стоимости акций для выбранных предприятий и анализа кластеризации патентных заявок. В отличие от других исследований предлагаемый метод продвигает идею прогнозирования техно-логических трендов путем прогнозирования (восходящей/нисходящей) тенденции стоимости акций с использованием одномерных и многомерных подходов к подготовке данных и с помощью байесовской оптимизации для нахождения лучших гиперпараметров моделей машинного и глубокого обучения. Исследование выполнено с помощью разработанной программной системы для анализа обнаружения взрыва частоты слов и прогнозирования цен акций. В частности, предлагаемый метод рассмотрен для прогнозирования динамики цен акций компаний Tesla и Samsung в качестве примера.
Abstract: To achieve competitiveness, enterprises need to exploit a development strategy by forecasting promis-ing technologies using limited resources. Numerous previous studies have shown that unexpected changes in R&D and patenting of intellectual property are associated with large changes in the market value of an enterprise. In fact, there is a strong correlation between the volatility of market shares, stock prices in the early stages of high-tech enterprise development, and the period when the innova-tive technology is not yet defined. Thus, we propose that if company's share prices continue to trend upward, then the developed technologies are likely to become promising innovations in the future. This paper proposes a method for forecasting technology trends by analyzing web news to identify high-tech enterprises, predicting stock price trends for selected enterprises and analyzing the clusters of patent applications. Unlike other studies, our method advances the idea of predicting technology trends by forecasting the stock price trend using univariate and multivariate data preparation ap-proaches, and using Bayesian optimization to explore the best hyperparameters for machine and deep learning models. The study uses the developed software system for analyzing word frequency burst detection and stock price prediction. In particular, the proposed method is adopted to predict the price dynamics of Tesla and Samsung shares as case studies.
Ключевые слова: интеллектуальный анализ данных, кластерный анализ, патентный анализ, глубокое обучение, машинное обучение, байесовская оптимизация, tesla, цена акций, технологический прогноз, vosviewer
Keywords: intellectual analysis, cluster analysis, patent analysis, deep learning, machine learning, bayesian optimization, tesla, stock price, technology forecast, vosviewer
Просмотров: 1902

12. Разработка генератора паролей с использованием GUI MATLAB [№3 за 2022 год]
Авторы: Щукарев И.А. (blacxpress@gmail.com) - Институт авиационных технологий и управления, Ульяновский государственный технический университет (доцент), кандидат физико-математических наук; Маркова Е.В. (morozova319@yandex.ru) - Институт авиационных технологий и управления, Ульяновский государственный технический университет (доцент), кандидат экономических наук;
Аннотация: Пароли, защищающие аккаунты различных сайтов, порталов и облачных хранилищ, в большинстве случаев ненадежны. К тому же пароли, созданные самими пользователями, имеют недостаточную длину. Поэтому для обеспечения безопасности учетных записей прежде всего необходимо создавать достаточно сложные и длинные пароли. Авторами данной статьи разработано графическое приложение для ЭВМ, которое позволяет автоматически генерировать пароли с пользовательскими настройками и выводить результат в со-ответствующее поле. Созданные пароли практически невозможно угадать, поскольку они являются комбинацией случайных букв английского алфавита верхнего и нижнего регистров, цифр и специальных служебных символов. Существует возможность менять длину пароля, выводить результат в окно программы и сохранять в отдельный текстовый файл с названием parol.txt. Данное приложение и весь графический интерфейс пользователя написаны не на специализи-рованном языке программирования, например Python или C++, что характерно для программ такого типа, а в среде технических расчетов MATLAB с помощью GUI MATLAB и MATLAB Compiler SDK. За счет использования только лишь возможностей MATLAB Compiler SDK удалось создать автономное приложение exe, а не m-файл, который является внутренним форматом программы MATLAB и работает только при наличии полностью установленной среды MATLAB. Для удобства конечного пользователя программа оформлена в виде автономного графического приложения, способного работать на любом компьютере с установленным MATLAB Runtime, позволяющим запускать скомпилированные приложения в системах без установленной версии MATLAB. Данное приложение может быть использовано организациями, в которых существует отдел сетевой безопасности, поскольку оно облегчит создание множества новых случайных паролей для большого числа компьютеров и аккаунтов сотрудников.
Abstract: Nowadays, in most cases accounts of various sites, portals and cloud storages have weak passwords. In addition, the passwords created by users themselves are of insufficient length, which directly affects their reliability. Therefore, first of all it is necessary to create sufficiently complex and long passwords to ensure account security. In this paper, the authors present a developed a graphical computer application that allows automat-ic generating of passwords with custom settings and displaying the result in the appropriate field. The created passwords are almost impossible to guess since they include a combination of random upper and lower case letters of the English alphabet, numbers and special service characters. The authors im-plement the ability to change the password length, to output the result to the program window and save it to a separate text file named parol.txt. This application and the entire graphical user interface are not written in a specialized programming language, such as Python or C++, which is typical for programs of this type, but in the MATLAB tech-nical calculation environment using the MATLAB GUI and MATLAB Compiler SDK. The MATLAB Compiler SDK capabilities made it possible to create a standalone exe application, not an m-file, which is the MATLAB program internal format and works only if there is fully installed MATLAB environ-ment. To make it convenient for the end user, the program is designed as a stand-alone graphical appli-cation that can run on any computer with MATLAB Runtime installation that allows running compiled applications on systems without the installed MATLAB. The program is built using MATLAB GUI and MATLAB Compiler SDK. As a result, this application can be used by organizations with a network se-curity department, as it can facilitate the creation of many new random passwords for a large number of computers and employee accounts.
Ключевые слова: пароль, уникальность пароля, защита данных, изменяемая длина пароля, информационная безопасность, одноразовый пароль, генератор паролей, генератор псевдослучайных чисел, генерация паролей, matlab, надежный пароль
Keywords: variable password length, password uniqueness, data protection, variable password length, infosecurity, one-time password, password generator, pseudo-random number generator, password generation, matlab, strong password
Просмотров: 2054

13. Автоматизированная система анализа ключевых терминов [№3 за 2022 год]
Авторы: Власова С.А. (svlasova@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН – филиал ФГУ ФНЦ Научно-исследовательский институт системных исследований (НИИСИ) РАН (ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Калёнов Н.Е. (nkalenov@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН – филиал ФГУ ФНЦ Научно-исследовательский институт системных исследований (НИИСИ) РАН (профессор, главный научный сотрудник), доктор технических наук;
Аннотация: В статье описан предложенный авторами метод формирования массива ключевых терминов, составляющих основу предметной онтологии Единого цифрового пространства научных знаний и перечня статей (слотов) энциклопедий по определенному научному направлению. Метод основан на частотном анализе встречаемости ключевых терминов в статьях, опубликованных в ведущих научных журналах по данной тематике. Методика предполагает программную обработку метаданных статей, отраженных в различных БД, построение рейтинговых списков частоты встречаемости отдельных ключевых терминов и выделение ядер таких списков, что, в свою очередь, можно рассматривать как основу для наполнения предметной онтологии и формирования энциклопедических слотов. Для реализации методики авторами данной статьи разработаны структура соответствующей БД, программные средства для ее наполнения, обработки и анализа данных. В статье представлены БД и результаты практической реализации методики на основе обработки нескольких тысяч статей из ведущих российских журналов по математике, информатике и физике (выявлены и проанализированы термины на русском и английском языках). Проведенная оценка соответствия частот распределения ключевых терминов и составляющих их отдельных слов закону Брэдфорда показала значительные расхождения с этим законом в случае ключевых терминов, но определенные сближения при рассмотрении отдельных слов и их пермутации внутри ключевых терминов.
Abstract: The paper describes the method proposed by the authors for forming an array of key terms that form the basis of subject ontology of the Common Digital Space of Scientific Knowledge and encyclopedias list of articles (slots) in a certain scientific direction. The method is based on a frequency analysis of the occurrence of key terms in the articles pub-lished in leading scientific journals on this topic. The technique involves program processing of metadata of articles reflected in various databases, constructing rating lists of the frequency of occur-rence of individual key terms and selecting the cores of such lists, which, in turn, can be considered as the basis for filling a subject ontology and forming encyclopedic slots. To implement the methodology, the authors developed the corresponding database structure, soft-ware tools for filling it, processing and analyzing data. The paper presents the database description and the results of the practical implementation of the methodology based on processing several thousand articles from leading Russian journals in mathematics, informatics and physics (terms in Russian and English were identified and analyzed). An assessment of the correspondence of key terms distribution frequencies and their constituent individual words to the Bradford law has shown significant discrepancies with this law in the case of key terms, but there was certain convergence when considering individual words and their permutation within key terms.
Ключевые слова: автоматизированная система, бд, частотный анализ, метаданные статей, ключевой термин
Keywords: an automated system issue, database, frequency analysis, article metadata, key terms
Просмотров: 1959

14. Автоматическое детектирование аудиодефектов с применением параллельных вычислений [№3 за 2022 год]
Авторы: Рыбаков А.А. (rybakov@jscc.ru ) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН – филиал ФНЦ НИИСИ РАН (ведущий научный сотрудник), кандидат физико-математических наук; Фрейлехман С.А. (freysa@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН – филиал ФНЦ Научно-исследовательский институт системных исследований (НИИСИ) РАН (научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Работа посвящена исследованиям, направленным на автоматическое детектирование дефектов и аномалий, возникающих в цифровом сигнале аудиозаписи. Методы определения дефектов при-меняются, главным образом, при оцифровке аналоговых аудиозаписей и восстановлении поврежденных сигналов. Методы поиска аномалий имеют широкий спектр применения, включая разработку охранных систем и систем мониторинга окружающей обстановки, определение искусственно смонтированных записей, реставрацию и восстановление архивных аудиозаписей, имеющих культурную ценность для определенного временного промежутка развития и становления социального общества, борьбу с так называемыми дипфейками, шифровку и расшифровку закодированной в аудиоданных секретной информации и многое другое. Современные технологии и методики позволяют с высокой эффективностью устранять найденные дефекты путем математических манипуляций аудиоинженера с сигналом или с применением умных и адаптивных инструментов редактирования цифрового сигнала, однако для этого дефект должен быть точно детектирован и локализован, а также должны быть определены его тип и возможная природа возникновения. Для решения задачи автоматического детектирования дефектов в цифровом сигнале аудиозаписи в рамках данной работы разработано специальное ПО, верифицированное на оцифрованных аудиозаписях различного качества. Так как цифровые медиаданные, к которым относятся аудио-записи, характеризуются большим размером, при проведении анализа особую важность приобретает параллельная распределенная обработка. Разработанный программный код определения дефектов был модернизирован с учетом необходимости запуска на массивно-параллельных микро-процессорах Intel Xeon Phi Knights Landing и продемонстрировал высокую эффективность масштабирования.
Abstract: The paper is devoted to research aimed at automatic detection of defects and anomalies that occur in the audio record digital signal. Defect detection methods are mainly used in digitizing analog audio records and restoring damaged signals. Anomaly detection methods have a wide range of applications including the development of security and environmental monitoring systems, the identification of arti-ficially edited records, restoration of archival audio recordings of cultural value for a certain time peri-od of society development and formation, the fight against so-called deepfakes, encryption and decryp-tion of classified information encoded in audio data and much more. Modern technologies and techniques make it possible to efficiently eliminate the found defects by mathematical manipulation of the signal by an audio engineer or using smart and adaptive digital signal editing tools. However, for this purpose, the defect must be accurately detected and localized, its type and the possible origin must also be determined. There is special software developed within the framework of this work to solve the problem of au-tomatic detection of defects in a digital signal of an audio record. It was verified on digitized audio rec-ords of various quality. Since digital media data including audio records have a large size, the aspect of parallel distributed processing is of particular importance during the analysis. Due to this fact, the de-veloped defect detection code was upgraded to take into account the need to run on Intel Xeon Phi Knights Landing massively parallel microprocessors and demonstrated high scaling efficiency.
Ключевые слова: intel xeon phi, спектрограмма, аномалия, дефект, аудиозапись
Keywords: intel xeon phi, spectrogram, the anomaly, defect, audio record
Просмотров: 1494

15. Метод испытания радиолокационных станций с использованием беспилотного летательного аппарата и бортового оборудования [№3 за 2022 год]
Авторы: Калабин А.Л. (alex.ka.86@gmail.com) - Тверской государственный технический университет, доктор физико-математических наук; Морозов А.К. (yerdnavozorom@gmail.com) - Тверской государственный технический университет (аспирант);
Аннотация: Описанный в статье метод испытания радиолокационных станций с использованием беспилотного летательного аппарата и бортового оборудования разработан для управления движением беспилотного летательного аппарата (носителя) и сигналом с выхода бортового генератора таким образом, чтобы излучаемый сигнал соответствовал реальным условиям эксплуатации радиолокатора. Тестирование радиолокатора выполняется так же, как при облетном методе, но без использования реальных целей. Цифровое представление тестового сигнала рассчитывается бортовым вычислителем, и с помощью генератора и антенны излучается радиосигнал, соответствующий текущему режиму работы станции. Изменяя координаты и структуру излучаемого сигнала, можно контролировать угловые координаты, дальность и количество целей для испытываемого радиолокатора. Предложенным методом можно проводить тестирование для определения различных характеристик локаторов. В работе приводятся результаты моделирования по определению характеристик программной модели локатора. Для моделирования также используется программная модель носителя. Моделирование заключается в том, что при изменении модельного времени изменяются координаты носителя и моделируемых целей, а программная модель локатора выполняет процедуру обнаружения в соответствии с заданными характеристиками. По окончании моделирования координаты носителя и моделируемых целей сопоставляются с координатами обнаруженных целей. По результатам сопоставления можно определить функциональные характеристики локатора. Предлагаемый метод может быть полезен при проведении работ по подготовке к натурным испытаниям, а также для оценки характеристик, которые оценить традиционными методами затруднительно, например, при оценке разрешающей способности по дальности, предполагающей использование двух воздушных средств, расстояние между которыми должно уменьшаться, что потенциально увеличивает риск столкновения.
Abstract: The paper proposes the modernization of the laboratory test method using an unmanned aerial vehicle, which houses a programmable generator with an on-board computer and other necessary auxiliary equipment. Radar testing is performed as in the flyby method but without using real targets. The es-sence of the method is to control the carrier’s movement and the signal from the onboard generator output in such a way that the emitted signal corresponds to the actual radar operating conditions. The on-board computer calculates the test signal digital representation; a radio signal corresponding to the current operating mode of the station is emitted using a generator and an antenna. It is possible to con-trol the angular coordinates, range and number of targets for the tested radar by changing the coordi-nates and structure of the emitted signal. The proposed method can be used to test various characteristics of radars. The paper presents the results of modeling from determining the locator software model characteristics. The carrier’s software model is also used for modeling. Modeling consists in the fact that when the model time changes, the coordinates of the carrier and the simulated targets change; the locator software model performs the de-tection procedure according to the specified characteristics. At the end of the simulation, the coordi-nates of the carrier and the simulated targets are compared with the detected target coordinates. Based on the comparison results, it is possible to determine the functional characteristics of the locator. The proposed method can be useful in preparing for full-scale tests, as well as for evaluating char-acteristics that are difficult to evaluate by traditional methods, for example, when evaluating the range resolution, which involves the use of two aircrafts, the distance between which should decrease, which potentially increases the risk of collision.
Ключевые слова: программная модель, компьютерное моделирование, имитирование радиолокационной цели, беспилотный летательный аппарат, тестирование радиолокатора
Keywords: software model, computer modeling, imitation of a radar target, unmanned aerial vehicle, radar testing
Просмотров: 1803

16. Компьютерное моделирование для интеллектуальной оценки динамического взаимодействия твердых тел [№3 за 2022 год]
Авторы: Мешков В.В. (msf-tgtu@efndex.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор, декан), доктор технических наук; Филатова Н.Н. (nfilatova99@mail.ru) - Тверской государственный технический университет, доктор технических наук; Федосов Ю.А. (-) - Центральный научно-исследовательский институт Воздушно-космических сил Минобороны России, НИЦ (старший научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрена задача интегрирования результатов компьютерного моделирования с экспериментальными результатами динамического взаимодействия твердых тел с использованием цифровой обработки оптических и рентгеновских изображений для последующего анализа в информационной интеллектуальной системе. Новизна заключается в способе оценки различий между результатами натурного и вычисли-тельного экспериментов, основанного на использовании аппарата нечеткой логики и нечетких множеств, а также в процедуре перехода к индексной шкале при формировании общей оценки различий для множества точек соответствующих изображений. Предложена концепция и разработан алгоритм совместного кластерного анализа результатов рентгеновских и оптических исследований и результатов моделирования динамического взаимодействия тел. Предложена верифицированная компьютерная модель оценки зоны динамического взаимодействия твердых тел. Обсуждены результаты моделирования гиперзвукового удара антропогенных частиц по модельным образцам и натурным элементам гибридной оболочки космического аппарата. Компьютерная модель взаимодействия твердых тел позволяет изучать особенности сложных физических процессов, протекающих при ударе гиперзвуковой частицы в элемент космического аппарата, обосновывать состав и конструкцию реальных элементов космического аппарата и в определенных пределах прогнозировать его повреждение в зависимости от параметров элементов и антропогенных частиц. На основе результатов моделирования может быть сформирован банк данных, который расширит ограниченный набор результатов расчетно-экспериментального моделирования и натурных экспериментов. В целом результаты компьютерного моделирования позволяют подготовить научно-обоснованные исходные данные и рекомендации для разработки конструкции защиты и системы управления защитой перспективных космических аппаратов.
Abstract: The paper considers the problem of integrating the computer modeling results with experimental results of dynam-ic interaction of solids using digital processing of optical and X-ray images for subsequent analysis in an infor-mation intelligent system. The novelty is in the method of assessing the differences between the results of field and computational ex-periments based on use the fuzzy logic and fuzzy sets, as well as the procedure of switching to an index scale when forming a general assessment of differences for a set of the corresponding image points. The authors pro-pose a concept and a developed algorithm for the joint cluster analysis of the results of X-ray and optical studies and the results of modeling the dynamic interaction of bodies. A computer model of solids interaction makes it possible to study the features of complex physical processes that occur when a hypersonic particle hits a spacecraft element, to substantiate the composition and design of real spacecraft elements, and to predict its damage depending on the parameters of elements and anthropogenic parti-cles within certain limits. The simulation results can become a base for forming a data bank that will expand the limited set of results of computational and experimental modeling and field experiments. In general, the computer simulation results make it possible to prepare scientifically based initial data and recommendations for developing a protection design and a protection control system for an advanced spacecraft.
Ключевые слова: информационная система, кластерный анализ, верификация, компьютерное моделирование, динамическое взаимодействие
Keywords: information system, cluster analysis, verification, computer modeling, dynamic interaction
Просмотров: 2022

17. Применение искусственных нейронных сетей в системах автоматического управления магнитной левитацией [№3 за 2022 год]
Авторы: Коробейников А.Г. (korobeynikov_a_g@mail.ru) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: В данной работе рассмотрена задача нейросетевой идентификации в системе автоматического управления магнитной левитацией (нейросетевой регулятор). При проектировании систем автоматического управления сложными техническими динамическими объектами достаточно часто используют математический аппарат на базе искусственных нейронных сетей. Такие сети обладают уникальными преимуществами: возможностями проведения параллельных вычислений, нахождения ранее неизвестных взаимосвязей между входными и выходными последовательностями цифровых сигналов, обеспечения более эффективного управления нелинейными системами за счет применения нелинейных функций активации. Кроме того, применение искусственных нейронных сетей иногда снимает сложности, возникающие при описании некоторых задач в виде аналитических математических моделей. Решение поставленной задачи осуществлялось на базе методов искусственного интеллекта – хорошо известных рекуррентных искусственных нейронных сетей NARX и LSTM. Обучение этих сетей производилось при помощи алгоритма обратного распространения и метода Левенберга–Марквардта, имеющих хорошую сходимость. Для данной задачи применение обученных искусственных нейронных сетей к тестовым данным показало некоторое преимущество сети NARX по сравнению с LSTM. Причем среднеквадратичная ошибка RSME для сети NARX с 50 скрытыми слоями для данной задачи меньше, чем для сети, имеющей 100 скрытых слоев. Инструментальным средством для задания архитектуры нейронных сетей, их построения, обучения и тестирования являлась система MATLAB R2021b. Полученные результаты были применены при проектировании автоматических систем управления левитирующими объектами. В настоящее время большинство таких систем разрабатывают и применяют для осуществления перевозок товаров различного назначения, используя эффект магнитной левитации.
Abstract: This paper considers the problem of neural network identification in the automatic control system for magnetic levitation (neural network controller). This problem is due to the fact that at present, it is typ-ical to use a mathematical apparatus based on artificial neural networks when designing automatic con-trol systems for complex technical dynamic objects. Such networks have the following unique ad-vantages: the possibility of parallel computing; finding previously unknown relationships between in-put and output sequences of digital signals; more efficient control of nonlinear systems using nonlinear activation functions. In addition, the use of artificial neural networks sometimes removes the difficul-ties that arise when describing some problems in the form of analytical mathematical models. This paper describes the solution for the problem based on artificial intelligence methods – well-known recurrent artificial neural networks NARX and LSTM. These networks were trained using the backpropagation algorithm and the Levenberg–Marquardt method, which have good convergence. For this problem, the application of trained artificial neural networks to test data has shown some ad-vantage of the NARX network compared to LSTM. Moreover, the RSME rms error for the NARX net-work with 50 hidden layers for this problem is less than for the network with 100 hidden layers. The MATLAB R2021b system was a tool for setting the architecture of neural networks, their con-struction, training and testing. The obtained results are applied in designing automatic control systems for levitating objects. Currently, most of these systems are being developed and used to transport goods for various purposes using the effect of magnetic levitation.
Ключевые слова: искусственные нейронные сети, lstm, narx, машинное обучение, сау, магнитная левитация, matlab
Keywords: artificial neural networks, lstm, narx, machine learning, acs, magnetic levitation, matlab
Просмотров: 2103

18. Контрольно-пиксельно-кластерный алгоритм оценки воздействия химических загрязнений на лесные массивы по спутниковым фотоизображениям [№3 за 2022 год]
Авторы: Мешалкин В.П. (clogist@muctr.ru) - РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Москва, доктор технических наук; Бутусов О.Б. (butusov-1@mail.ru) - Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ) (профессор, зав. кафедрой ), доктор физико-математических наук; Кантюков Р.Р. (R_Kantyukov@vniigaz.gazprom.ru) - НИИ природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ (доцент, зам. генерального директора по науке), кандидат технических наук; Чистякова Т.Б. (-) - Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) (профессор, зав. кафедрой систем автоматизированного проектирования и управления), доктор технических наук;
Аннотация: В статье предложен оригинальный контрольно-пиксельно-кластерный алгоритм оценки воз-действия химических загрязнений на лесные массивы по спутниковым фотоизображениям. В нем использована адаптивная процедура модифицированного классического алгоритма К-средних для уточнения информации о расположении контрольных пикселей на фотоизображениях раз-личных зон химических загрязнений. Информация представлена в виде адаптивно изменяющихся наборов расположения контрольных пикселей, что позволяет получать более точное расположение зон химических загрязнений лесных массивов. Разработка контрольно-пиксельно-кластерного алгоритма основана на предпосылке о возможности использования дополнительной априорной информации о контрольных пикселях на спутниковых фотоизображениях, расположенных в различных экологических зонах, что позволяет корректировать мозаичные структуры и площади экологических зон с учетом дополнительной информации. Алгоритм основан на модифицированном классическом алгоритме К-средних, в который в качестве параметров дополнительно введены весовые коэффициенты и контрольные пиксели, что обеспечивает более точную привязку результатов кластеризации к экологическим зонам. Объектом практического применения предложенного алгоритма являются многоканальные спутниковые изображения земных ландшафтов, каждый пиксель которых представляет собой век-тор яркостей элементов ландшафта в различных спектральных каналах. Комбинируя эти каналы, можно получать специализированные изображения земной поверхности, характеризующие конкретные эколого-биологические свойства растительного покрова. Например, комбинируя красный и ближний инфракрасный спектральные каналы, можно преобразовать многоканальное изображение в одноканальное, известное как NDVI (нормализованный разностный индекс растительности). Большинство аналогичных комбинаций, предназначенных для выделения специализированных эколого-биологических характеристик растительного покрова, называются вегетационными индексами. Преобразование исходных спектральных каналов в вегетационные индексы приводит к изображениям, в которых каждый пиксель является вектором вегетационных индексов. При этом в алгоритмах кластеризации используются различные метрики для вычисления расстояний между пикселями. Предложенный алгоритм позволяет более точно вычислять суммарные площади экологических зон лесных массивов, что может быть предложено в качестве основы для оценки степени экологической деградации лесов и величины экологических ущербов, нанесенных лесным массивам химическими загрязнениями промышленных предприятий.
Abstract: The paper proposes an original adaptive control pixel clustering algorithm for "controlled cluster anal-ysis" of satellite photographic images. The "controlled cluster analysis" algorithm is based on the premise: the possibility of using addi-tional a priori information about control pixels on satellite photographs located in different ecological zones, which allows correcting the mosaic structures and ecological zone areas taking into account ad-ditional information. The "controlled cluster analysis" algorithm differs in using additional parameters in the form of weight coefficients and control pixels, which provides more accurate binding of clustering results to ecological zones. The "controlled cluster analysis" algorithm is based on a modernized classical K-means algorithm, in which weight coefficients and control pixels are additionally introduced as param-eters. It is shown that as a result of using the "controlled cluster analysis" algorithm, the accuracy of esti-mating the size and configuration of the areas of ecological zones increases. The proposed algorithm makes it possible to calculate the total areas of ecological zones of forests more accurately, which can be proposed as a basis for assessing the degree of environmental degrada-tion and the magnitude of environmental damage to forests.
Ключевые слова: вегетационный индекс, контрольный пиксель, лесной массив, многоканальность фотоизображения, кластер, спектральный канал, предприятие, металлургический комплекс, химическое загрязнение
Keywords: vegetation indices, control pixels, forest areas, multi-channel photo image, cluster, spectral channel, enterprise, metallurgical complex, chemical pollution
Просмотров: 1688

19. Разработка информационной системы в области композитных материалов с применением современных средств [№3 за 2022 год]
Авторы: Кириллов Н.Д. (nik2010spartak@yandex.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (аспирант); Кольцова Э.М. (kolts@muctr.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрен подход к созданию информационной системы в области композитных материалов с применением современного фреймворка разработки Laravel на языке программирования PHP. Данное исследование включает в себя анализ предметной области и разработку модели хранения данных на его основе, а также разработку основных программных модулей системы и реализацию логики взаимодействия между ними. Оригинальность исследования заключается в реализации информационной системы в виде веб-ориентированного сервиса для быстрого и простого доступа к информации на основе фреймворка Laravel. Авторы выделяют основные сущности, которые описывают область композитных материалов, и составляют их список. Затем описывают, каким образом по этим сущностям составлена и разработана реляционная модель хранения данных. При создании модели использовались, помимо прочего, методы для наиболее оптимального хранения иерархических структур данных. На основе этой модели хранения данных авторы разработали модули и блоки модулей информационной системы и соединили их в единый конечный сервис. Сервис является веб-ориентированным и очень удобен для предоставления доступа пользователям и исследователям в области композитных материалов ко всей нужной информации. В работе отмечены и описаны инструменты и моду-ли фреймворка Laravel, использованные при разработке всей системы. Результаты исследования демонстрируют примеры работы информационной системы – приведены страницы авторизации веб-ориентированного сервиса и некоторые страницы основных сущностей системы как представление визуализации сервиса.
Abstract: The article considers the approach to developing an information system in the field of composite mate-rials using the modern development framework Laravel in the PHP programming language. This study includes the subject area analysis and data storage model development based on this analysis, the de-velopment of the main program modules of the system and the implementation of the logic of interac-tion between these modules. The originality of the study is in the implementation of the information system as a web-based service for quick and easy access to information based on the Laravel develop-ment framework. This paper identifies and compiles a list of the main entities that describe the field of composite ma-terials. Then, the paper presents a description a method of compiling and developing a relational data storage model for these entities. During model developing, among other things, the authors used meth-ods for the most optimal storage of hierarchical data structures. Based on this data storage model, the authors developed modules and blocks of information system modules and connected these modules into a single end service. This service is web-based and can very conveniently provide users and re-searchers of composite materials with access to all the information they need. The work notes and de-scribes the tools and modules of the Laravel framework, which were used in the development of the en-tire system. As a demonstration of the study results, the authors give examples of the information system opera-tion - the authorization pages of a web-based service and some pages of the main entities of the system are given as an example of service visualization.
Ключевые слова: информационная система, композитные материалы, реляционная модель данных, фреймворк laravel
Keywords: information system, composite materials, relational data models, laravel framework
Просмотров: 1488

20. Программный комплекс моделирования реактора гидрохлорирования кремния [№3 за 2022 год]
Авторы: Глушков И.В. (modteh@mail.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Компания «Волга-инновация» (докторант, директор), кандидат технических наук; Чистякова Т.Б. (-) - Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) (профессор, зав. кафедрой систем автоматизированного проектирования и управления), доктор технических наук; Аверина Ю.М. (averina.i.m@muctr.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Современное развитие промышленных предприятий невозможно без внедрения в процесс их функционирования информационных технологий, позволяющих повысить конкурентоспособность. В условиях рыночной экономики управление технологическими процессами сопряжено с целым спектром различных рисков. Риски могут быть смоделированы с помощью программных комплексов. Предметом данного исследования является технология разработки программного комплекса реактора гидрохлорирования молотого кремния, работающего в динамическом режиме. Впервые на программном уровне предложены и показаны основные особенности работы реактора синтеза трихлорсилана. Описаны материальный и тепловой балансы реактора, показана и визуализирована гидродинамика взвешенного слоя. Проведены гидродинамические и тепловые расчеты реактора синтеза, интерпретированные в математический граф. Показан математический аппарат для описания режимных параметров реактора, и впервые разработана компьютерная математическая модель процесса синтеза трихлорсилана действующего производства. Визуализированы технологические процессы объекта исследования. Предложена система контроля, регулирования и управления режимными параметрами реактора для обеспечения безопасности производства. Приборы контроля и управления подключены к математической модели. С помощью полученной программной модели можно проводить различные эксперименты в режиме реального времени, запускать, останавливать и работать на реакторе синтеза, учитывая при этом кинетические особенности, которые возникают при розжиге аппарата. Авторами исследования установлена важность поддержания режимных параметров работы таких реакторов во избежание появления локальных зон перегрева, которые могут повлиять на возникновение аварийных ситуаций. Работа представляет интерес для специалистов, обслуживающих производства получения трилорсилана, и направлена на снижение технологических рисков, возникающих в процессе эксплуатации реактора.
Abstract: The modern development of industrial enterprises is impossible without introducing information tech-nologies (IT) into the process of their functioning. The IT introduction allows increasing the competi-tiveness of industrial enterprises. In a market economy, process management involves a range of dif-ferent risks. These risks can be modeled using software packages. In the article, the subject of research is the technology of developing a software complex for the reactor for the hydrochlorination of ground sili-con operating in dynamic mode. In this work, for the first time at the software level, the main features of the operation of the trichlorosilane synthesis reactor are proposed and shown. Described is material and heat balance of reactor, hydrodynamics of "suspended" layer is shown and visualized. Hydrody-namic and thermal calculations of the synthesis reactor were carried out. These calculations are inter-preted into a mathematical graph. A mathematical apparatus for describing the operating parameters of the reactor is shown and for the first time a computer mathematical model of the process of synthesis of trichlorosilane of active production has been developed. The technological processes of the study object were visualized. Sys-tem of monitoring, control and regulation of reactor operating parameters to ensure safety of produc-tion is proposed. Monitoring and control devices are connected to mathematical model. With the help of the resulting software model, various experiments can be carried out in "real time". The study has established the importance of maintaining the operating conditions of such reactors, re-lated to the possibility of local overheating zones that may affect the occurrence of emergencies. The work is of interest to specialists serving the production of trichlorosilane and is aimed at reduc-ing the technological risks arising during the operation of the reactor.
Ключевые слова: программный комплекс, реактор синтеза трихлорсилана, математическое моделирование, снижение рисков, технологический объект
Keywords: software package, trichlorosilane synthesis reactor, mathematical and computer modeling, risk reduction, technological object
Просмотров: 1904

← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая →