|
|
Фундаментальная математика и физика
С.Ю. Ланина, В.В. Еремина, О.С. Косолапова
Модифицированные формулы оптического показателя преломления
Рассматривается вывод формул для вычисления оптического показателя преломления и оптического показателя поглощения, проверяется адекватность полученных зависимостей реальным спектрам рассматриваемых характеристик.
Рассмотрен физический смысл модели бесконечномерного пространства-времени Минковского (МБПВМ). Показано, что эта модель качественно отражает такие особенности эвереттического рассмотрения пространства-времени Минковского, как эвереттические ветвления и склейки, но является неполной, поскольку не учитывает наличие психоидных компонентов Бытия --- сознания и разума. Выявлены идейно-методические связи МБПВМ с гипотезой А.К. Гуца о существовании стационарных кластеров пространства-времени --- исторических эпох, а также с метаболическим подходом А.П. Левича к объяснению феномена времени.
Рассмотрим начально-краевую задачу для системы реакции-диффузии с нелинейными нелокальными граничными условиями и неотрицательными начальными данными. Приведём достаточные условия отсутствия глобальных решений для случая \(\min(m, n) > 1\).
Ю.В. Трубников, И.А. Орехова
О построении нового класса квадратурных формул
Построен класс формул квадратуры, основанный на построении многочлена наилучшего приближения в пространстве \(L_1\). Полином наилучшего приближения в пространстве \(L_1\) является интерполяционным, а узлами интерполяции являются корни полиномов Чебышёва второго рода.
O. Kosheleva
How to Make Elementary Geometry More Robust and Thus, More Practical: General Algorithms
Many results of elementary geometry assume exact equality between some angles or distances. In practical geometric configurations, however, we only have approximate equality. In such situations, traditional results do not allow us to make any conclusions. To make elementary geometry more practical, it is therefore necessary to make it more robust, i.e., applicable also to situations when we have approximate equality. The need for such robust versions of geometric results is well understood, and many such versions are known. In this talk, we provide general algorithms for generating such robust results.
J. Lorkowski, V. Kreinovich
How to Gauge Unknown Unknowns: A Possible Theoretical Explanation of the Usual Safety Factor of 2
To gauge the accuracy of a measuring instrument, engineers analyze possible factors contributing to the instrument's inaccuracy. In addition to known factors, however, there are usually unknown factors which also contribute to the instrument's inaccuracy. To properly gauge the instrument's accuracy --- and thus, to make sure that we do not compromise our safety by underestimating the inaccuracy -- we need to also take these "unknown unknowns" into account. In practice, this is usually done by multiplying the original estimate for inaccuracy by a "safety"' factor of 2. In this paper, we provide a possible theoretical explanation for this empirical factor.
Прикладная математика и моделирование
В.В. Гольтяпин
Вероятностный метод формирования симптомокомплексов
Разработан метод и построен вычислительный алгоритм, позволяющие формировать диагностические симтокомплексы с помощью вероятностного метода распознавания. В рамках теории латентного анализа сформулированы утверждение, лемма и теорема, позволяющие находить апостериорные вероятности на базе альтернативных показателей с использованием ортогональной факторной структуры.
В.А. Воловоденко, Н.А. Ефремова, В.И. Ефремов
Марковские процессы в моделировании эволюции геофизических полей
В статье рассматривается моделирование геофизических полей. Решение задач, связанных с изучением сверхдлиннопериодных процессов, потребовало разработки новых методов моделирования и экспериментального анализа данных. Авторы предлагают использовать спектральный метод решения систем дифференциальных уравнений, описывающих динамику изменения вероятностей состояния марковского процесса в условиях нестационарных вероятностей перехода. Утверждается, что марковские процессы являются одной из важнейших моделей для реально протекающих процессов в природе, так как аппарат их достаточно хорошо разработан. Использование спектрального метода для решения систем дифференциальных уравнений даёт следующие преимущества: 1) однородное представление для операций и процедур; 2) однородное представление одномерных сигналов; и 3) возможность параметрирования среды. Особый интерес вызывает тот ряд обстоятельств, который связан с ослаблением временных зависимостей моделей, которые в области операторных представлений сводятся к простым параметрическим связям. Таким образом, достигается не только возможность решения задач из более обширного класса, но и возможность накопления информации. Работа может представлять интерес для тех, кто занимается моделированием природных процессов.
Е.А. Корчевская, Л.В. Маркова, А.Н. Красоткина
Автоматизированная система распределённых вычислений для численного решения алгебраических задач
Авторами предлагается новый подход к решению основных задач вычислительных методов алгебры на основании принципов объектно-ориентированного проектирования и способов создания параллельных алгоритмов. Все вычислительно-конструктивные понятия линейной алгебры рассматриваются в качестве объектов и представлены единой классификационной иерархией.
О.М. Куликова
Сценарное стратегическое планирование: математическая постановка задачи и алгоритм построения
В статье уточнено определение сценарного стратегического плана, используемого при решении задач оптимального управления сложными динамическими объектами. Приведены математическая постановка задачи и алгоритм построения сценарных стратегических планов.
Б.К. Нартов
Метод фиктивных потоков в моделях переброски ресурсов
В работе представлен метод расчёта перераспределения начальных и/или текущих ресурсов в широком классе практических задач оптимального управления. Представляемый метод основан на специальном расширении уравнений динамической системы, формализующей исходную задачу. Дополнительные слагаемые правых частей уравнений описывают управляемый коммутатор потоков, связывающий составляющие вектора состояния системы. В пределах заданной интенсивности обмена коммутатор допускает произвольное перераспределение модулей составляющих (ресурсов) при сохранении их текущей суммы. При этом вид функции, мажорирующей интенсивности потоков, определяется типом задачи. В задачах первого типа размещение начальных ресурсов является частью оптимизируемых начальных условий, а перераспределение ресурсов на интервале управления запрещено или физически неосуществимо. В задачах второго типа начальные условия жёстко заданы, но разрешено перераспределять текущие суммарные ресурсы на интервале управления. В задачах третьего типа разрешены как оптимизация начального размещения ресурсов, так и оптимизация перераспределения ресурсов на интервале управления.
А.Р. Нургатин
Метод улучшения алгоритма Виолы-Джонса
На данный момент существует множество методов обнаружения объектов на изображении, к примеру, метод Виолы-Джонса. Однако практически все эти методы основаны на вычислении свёртки с определённым паттерном. Такой подход ведет к существенному возрастанию объёма вычислений при увеличении размеров исходной сцены, что делает его малоприменимым в системах реального времени и ограниченных вычислительных мощностях. В статье предлагается метод улучшения алгоритма Виолы-Джонса, позволяющий снизить вычислительные нагрузки без ущерба точности. Для данного метода также показаны результаты тестирования, демонстрирующие его применимость.
А.М. Пуртов
Использование компьютерных технологий и математических методов для анализа автотранспортных сетей
Разработан способ применения таксономии, редукции графов и методов геоинформационных систем для анализа влияния задержек на время прохождения маршрутов в автотранспортных сетях. Технология демонстрируется на примере анализа популярного маршрута г. Омска. Приведён пример использования таксономии для анализа результатов редукции графа. Показано сходство результатов визуальной и автоматической таксономии. Результаты таксономии отображены на ГИС -- карте графа маршрута. Разработана имитационная модель перекрёстка. Модель запрограммирована на GPSSW.
Б.И. Пякилля
Идентификация математической модели робототехнической системы
В работе предложен метод получения математической модели линейного объекта на примере решения задачи идентификации управляемой робототехнической системы. Метод основан на применении частного случая преобразования Лапласа и численных методов решения систем линейных алгебраических уравнений.
Е.В. Рабинович, К.С. Ганчин, И.М. Пупышев, Г.С. Шефель
Модель сейсмического импульса, возникающего при гидравлическом разрыве пласта
Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования оригинальной модели сейсмического импульса. Предложенный импульс возникает при формировании трещины в процессе гидравлического разрыва пласта. Приведено сравнение с известными сейсмическими импульсами.
В.А. Шовин
Факторное моделирование с помощью нейронной сети
Предлагается новый метод построения факторной модели на основе программной реализации нейронной сети и алгоритма обратного распространения ошибки. Этот метод является альтернативой классическому факторному анализу. В работе проведён численный эксперимент на статистических данных артериальной гипертензии.
V.A. Marenko, O.N. Luchko
Cognitive Modelling Application for Social Tension Study
This article describes the construction of a cognitive map for the problem domain of the social tensions. Simulation experiments are conducted. Dining solutions obtained.
B. Rivera, F. Zapata, V. Kreinovich
Granularity Explains Empirical Factor-of-Three Relation Between Probabilities of Pulmonary Embolism in Different Patient Categories
Pulmonary embolism is a very dangerous difficult-to-detect medical condition. To diagnose pulmonary embolism, medical practitioners combine indirect signs of this condition into a single score, and then classify patients into low-probability, intermediate-probability, and high-probability categories. Empirical analysis shows that, when we move from each category to the next one, the probability of pulmonary embolism increases by a factor of three. In this paper, we provide a theoretical explanation for this empirical relation between probabilities.
L.V. Rozanova, A.Y. Temerev, E.V. Myakisheva
On applications of Lennard-Johnes potential as a social force for crowd behavior modeling
In this paper we provide the short overview of the currently existing approaches to modeling the crowd behavior. We consider the crowd as a set of particles moving under influence of physical, social and psychological forces. Starting from the Helbing’s social forces model to describe the crowd motion we introduce Lennard-Johnes potential for modeling interaction force between individuals in the crowd. We show that Lennard-Johnes potential can account for the people's desire to preserve an optimal physical and social distance between each other; however, some modifications needs to be introduced in its calculations to account for directional anisotropy and other physical and behavioral aspects of motion of people within the crowd. In order to provide a performance evaluation of this model, we show a preliminary set of results obtained in a simulated scenario.
Компьютерные науки
Н.В. Астапенко, Е.С. Моложенко
Разработка системы поддержки принятия решений отдела экологической экспертизы ГУ "Департамент природных ресурсов СКО"
Основная идея проекта заключается в создании информационной системы, охватывающей все возможные методы оценок состояния окружающей среды, реализуя их в максимально интуитивной и простой в использовании оболочке.
Н.В. Астапенко, А.А. Носов
Разработка web-приложения "Мероприятия" для сайта кафедры ИС
Основная идея проекта заключается в создании web-приложения "Мероприятия", позволяющего автоматически структурировать документы на основе информации, введённой в базу данных преподавателями кафедры ИС.
Н.В. Астапенко, А.В. Повельев
Разработка web-приложения "Кураторство" для сайта кафедры ИС
Основная идея проекта заключается в создании web-приложения "Кураторство", которое позволит автоматизированно формировать всевозможные документы и отчёты для кураторов групп и деканата.
Н.В. Астапенко, С.В. Тарасов
Разработка сайта для поддержки организации практики в учебном процессе вуза
Для повышения качества учебного процесса, в частности, качества проведения практики, было решено разработать информационную систему, которая бы обеспечивала студентов во время прохождения практики необходимыми материалами, а также предоставила им online-связь с руководителем практики.
Н.В. Астапенко, Р.К. Шоткин
Разработка web-приложения "Повышение квалификации" для сайта кафедры ИС
Основная идея проекта заключается в создании web-приложения "Повышение квалификации" для учёта и управления отчётными документами, связанными с повышением квалификации профессорско-преподавательского состава вуза.
И.Е. Евдокимов
Современные тенденции применения суперкомпьютеров в инженерном деле
В статье проведён анализ различных работ в области прикладного компьютерного моделирования физических процессов. Основное внимание уделено вопросам моделирования газодинамических процессов, имеющих большую вычислительную ёмкость и требующих реализации сложных алгоритмов распределённых вычислений. На примерах двух задач расчёта течения в осевом компрессоре, поставленных в 2009 и 2013-2014 гг. в разных университетах ФРГ, показано почти трёхкратное увеличение ёмкости задачи, а также примерно 14-кратное увеличение задействованных вычислительных ресурсов. Отмечено, что задачи уровня научного университетского исследования 2009 гг. в настоящее время уже являются индустриальными задачами, которые могут быть решены инженерами достаточно высокой квалификации с применением современных расчётных программ и промышленных кластеров. Помимо особых требований к квалификации инженеров-исследователей изменение инструментов и подходов к работе отделов информационного обеспечения также требует подготовки особых специалистов в области разработки прикладных программ для управления кластерами, администраторов вычислительных систем и разработчиков алгоритмов распределённых вычислений. Помимо вычислительных кластеров, которые уже стали традиционными компонентами любого исследования, связанного с компьютерным моделированием в любой научной области, в статье уделено внимание использованию графических ускорителей (GPU) и технологии CUDA для улучшения качества компьютерных моделей и снижения расходов на вычисления. Были рассмотрены результаты, опубликованные в различных работах в РФ и за рубежом, посвящённые разработке специальных решателей с использованием возможностей GPU. В частных случаях, разработчикам таких решателей удаётся добиться значительных результатов в плане улучшения универсальности своих расчётных программ благодаря широкому использованию готовых библиотек и метапрограммированию.
В.С. Веденеев, И.В. Бычков
Применение экстремального программирования при разработке научных приложений
В работе рассмотрены особенности применения методологии экстремального программирования при разработке научного программного обеспечения.
С.Н. Верзунов, Н.М. Лыченко
Разработка автоматизированной системы для анализа геомагнитных вариаций на основе вейвлет-технологий
Разработаны методика и программные средства для анализа геомагнитных вариаций на базе вейвлет-преобразования. На примере анализа магнитных вариаций показана эффективность разработанной методики. В частности было выяснено, что для периода магнитных бурь характерно появление квазипериодических вариаций магнитного поля с периодами в 120 и 30 мин. Программные средства разработаны на языке Python 3, являются кроссплатформенными и имеют широкий функционал.
А.Ю. Воробьёв
Предметно-ориентированный язык программирования для разработки программного обеспечения для тестирования электронных устройств
В данной статье обсуждается возможность применения предметно-ориентированного языка программирования для быстрой и эффективной разработки программного обеспечения для автоматизированного контроля параметров электронных устройств, например, радиоприёмных устройств. Предполагается, что для такой проверки необходимо управлять несколькими устройствами: анализаторами, генераторами и т. д. Рассмотрено применение гипотетического внутреннего DSL (Domain Specific Language, DSL). Внутренний DSL --- это один из способов использования языка общего назначения. Код во внутреннем DSL --- это валидный код в языке общего назначения, но использующий только некоторое подмножество возможностей [1]. Предлагается использовать объектно-функциональный язык общего назначения Scala [2]. Благодаря использованию такого гипотетического DSL при разработке ПО для автоматизированного контроля параметров изделий разработчик может сосредоточиться только на бизнес-логике приложения, что позволяет разрабатывать ПО значительно быстрее и эффективнее. Такой результат достигается за счёт сокращения количества кода, необходимого для написания ПО, и уменьшения сложности разработки благодаря тому, что DSL внутренний и содержит готовые абстракции для решения часто встречающихся задач.
А.Л. Гуляева
Разработка информационно-управляющей системы поддержки и сопровождения научно-исследовательской работы вуза
Создана и успешно внедрена информационная система для эффективного управления научно-исследовательской работой. Разработанная система предназначена для студентов и профессорско-преподавательского состава, она включает в себя мониторинг работы студенческого научного общества, управление изданиями, управление дипломным и курсовым проектированием с элементами искусственного интеллекта. По результатам внедрения этой системы университет достигнет следующих результатов: будет наблюдаться рост удовлетворённости всех субъектов образовательного процесса; будет просматриваться ярко выраженная тенденция инновационного развития всех подсистем на всех уровнях. В процессе реализации программы развития повысится конкурентоспособность университета в социуме.
А.К. Гуц, А.Г. Дружинин
Информационно-аналитический модуль долгосрочного диспансерного наблюдения пациентов, перенёсших инфаркт миокарда
Описывается создаваемый программный комплекс, представляющий собой информационно-аналитический модуль долгосрочного диспансерного наблюдения пациентов, перенёсших инфаркт миокарда. Хотя различные АСУ внедряются в медицину с 1970-х годов, представленный модуль создаётся с целью более тесного взаимодействия клиники и пациента без привязки пациента к конкретному врачу. Это повышает как шансы больного на проведение своевременного лечения, так ответственность клиники за здоровье пациента.
Е.А. Козак, Е.В. Шевчук
Применение мобильных технологий в учебном процессе вуза
В статье рассматриваются направления использования мобильных технологий в современном высшем образовании. Возможности и достоинства их применения.
Е.А. Тюменцев
Карты Шухарта как инструмент повышения надёжности в акторной модели
В последние время растёт интерес к акторной модели написания параллельных приложений. Акторная модель недедуктивна в том смысле, что вычислительные шаги в данной модели могут не следовать из предыдущих шагов. А значит для поиска и исправления ошибок, повышения надёжности работающих приложений требуются иные инструменты, чем в случае последовательных программ. В качестве одного из таких инструментов в библиотеке HWdTech.DS было апробировано применение контрольных карт Шухарта.
Контрольные карты были использованы на одном портале бесплатных объявлений с ежедневной посещаемостью в 30000 посетителей и более тысячи ежедневно размещаемых объявлений.
Благодаря контрольным картам были получены следующие результаты:
1. Снижение количества ошибок при открытии страниц с 7% до 0,01%.
2. Уменьшение времени отклика на запросы пользователя с 4,5 с до 0,8 с.
3. Сокращение время определения источников проблем.
4. Обнаружение некоторых видов аномального поведения пользователей.
Информационная безопасность
С.В. Белим, Е.А. Илюшечкин
Применение семейств ортогональных функций для построения устойчивых цифровых водяных знаков
Рассмотрено применение семейств ортогональных функций для построения цифровых водяных знаков. Предложен алгоритм кодирования сообщений на основе свойств ортогональных функций, который позволяет строить цифровые водяные знаки, устойчивые к различным воздействиям на стеганографический контейнер. Исследовано влияние выбора семейства функций на стойкость цифрового водяного знака, построенного по предложенному алгоритму, к ряду искажающих воздействий.
Д.М. Бречка, Р.А. Исин, М.В. Шабанов
Программная реализация алгоритмов поиска несанкционированных доступов
Описана реализация алгоритмов поиска несанкционированных доступов для модели Take-Grant. Приводится внутренняя структура программных продуктов, реализующих алгоритмы, форматы входных и выходных данных, результаты тестирования производительности программных продуктов.
В.С. Веденеев, И.В. Бычков
Система выявления инсайдеров
В статье рассмотрен опыт создания системы выявления инсайдеров на основе самоорганизующихся сетей Кохонена.
Т.В. Вахний, А.К. Гуц, С.Ю. Кузьмин
Оптимальный подбор антивирусной программы и межсетевого экрана с помощью теории игр
Описывается применение теоретико-игрового подхода к поиску наиболее оптимального набора программных средств защиты компьютерных информационных ресурсов на примере подбора антивирусной системы и межсетевого экрана.
Д.А. Москвин, Д.В. Иванов
Разработка и экспериментальная оценка методов защиты беспроводных самоорганизующихся сетей
Рассматривается безопасность беспроводных самоорганизующихся сетей, исследована и проанализирована атака <<Чёрная дыра>>, направленная на нарушение работоспособности таких сетей, а также приведены рекомендации по борьбе с ней.
Л.С. Носов
Оценка защищённости СВТ путём моделирования канала ПЭМИН
В работе приведён подход к оценке защищённости СВТ путём математического моделирования распространения электромагнитных волн от СВТ.