Математические структуры и моделирование. - Омск : Ом. гос. ун-т, 2023. №4 (68), 141 с.
ISSN  (print): 2222-8772

ISSN (online): 2222-8799

Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов.

Полная версия журнала

Фундаментальная математика и физика


А.Г. Гринь (Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск, Россия)

О моментах функций от случайных величин с \(\rho\)-перемешиванием

В работе получены неулучшаемые по порядку оценки для моментов определённого класса функций от случайных величин, которые образуют стационарную последовательность с \(\rho\)-перемешиванием.


Ключевые слова: моменты случайных величин, симметрические функции от случайных величин, \(\rho\) перемешивание.


Прикладная математика и моделирование


А.Ю. Горшенин (Омский государственный технический университет, Омск, Россия)

Сравнение методов на основе деревьев решений в задаче краткосрочного прогнозирования электропотребления

В работе рассмотрены вопросы краткосрочного прогнозирования электропотребления с использованием методом машинного обучения на основе деревьев решений. Проведен спектральный анализ, выявлены основные периоды в данных. Выполнено сравнение эффективности методов машинного обучения при помощи расчета основных метрик регрессионных моделей прогнозирования.}


Ключевые слова: прогнозирование электропотребления, машинное обучение, деревья решений, спектральный анализ


А.К. Гуц (Субтропический научный центр Российской академии наук, г. Сочи, Россия)

Тектонические землетрясения и теория катастроф

Обзорная статья, представляющая исследования по применению математической теории катастроф к землетрясениям. Эти работы, главным образом, успешно ведутся в Китае и в России. Отобраны статьи, в которых отражены такие катастрофы как <<складка>>, <<сборка>>, <<ласточкин хвост>> и <<бабочка>>.


Ключевые слова: землетрясения, теория катастроф, обзорная статья


А.К. Гуц (Субтропический научный центр Российской академии наук, г. Сочи, Россия)

Применение дифференциальных игр к описанию тектонических землетрясений

Для анализа сдвигового разломного землетрясения применяется теория дифференциальных игр. Найдено оптимальное равновесное управление Нэша, описывающее затухание толчков


Ключевые слова: сдвиговый разлом, землетрясения, дифференциальные игры, стратегии Нэша


Компьютерные науки


Д.И. Васина (Омский государственный технический университет, Омск, Россия)

Обзор и апробирование методов машинного обучения для краткосрочного прогнозирования

В статье определяется растущее значение солнечной энергии в устойчивом производстве энергии. Традиционные модели прогнозирования с трудом справлялись со сложными нелинейными закономерностями, но появление методов машинного обучения значительно повысило точность и надежность в этой области. В статье рассматриваются различные методики машинного обучения, используемые для прогнозирования солнечной энергии: линейная регрессия, CatBoost. XGBoost, искусственные нейронные сети. В работе объясняются математические принципы, лежащие в основе представленных методов, такие как функции потерь, ансамблевые модели, этапы градиентного спуска, термины регуляризации и конкретные функциональные формы этих методологий машинного обучения. Подчеркивается роль методов машинного обучения в значительном повышении точности и надежности прогнозов солнечной энергетики.


Ключевые слова: прогнозирование выработки, машинное обучение, деревья решений, линейная регрессия, искусственные нейронные сети


И.А. Суров (Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия)

Процессная семантика комплексных чисел

Ряд перспективных подходов к имитации естественного мышления строится с привлечением волновых и квантово-подобных моделей, позволяющих преодолеть ограничения Булевой логики и классической теории вероятностей. Дальнейшее развитие этих направлений требует выявления причин, обуславливающих эти преимущества. В данной статье показано, что такой причиной является соответствие фундаментальных принципов естественного мышления алгебре комплексных чисел. В частности установлено, что векторная структура этих чисел совпадает с универсальной когнитивной моделью процессов в природе. При этом различные фазы комплексного числа соответствуют этапам жизненного цикла соответствующей деятельности. В четырёхэтапной модели этапы <<новость>>, <<цель>>, <<действие>> и <<результат>> соответствуют фазам рассматриваемого процесса в обычном понимании этого выражения. При этом действительная и мнимая оси комплексной плоскости описывают фактическое и ожидаемое состояние результата процесса. Простота и универсальность представленной модели позволяют ей избежать ряда острых проблем современных подходов к формализации предсказательного кодирования когнитивной информации. Эти свойства открывают возможности для алгоритмической имитации процессного мышления и построения природоподобных вычислительных систем


Ключевые слова: комплексные числа, семантика, процесс, предсказательное кодирование, прогнозное моделирование.


Т.Е. Болдовская, В.И. Гресь, А.Е. Ветров (Омский государственный технический университет, Омск; Томский государственный университет, Томск; Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск, Россия)

Историческая иммортализация: эффективные методы долгосрочного хранения исторических данных

Статья посвящена изучению вопросов долгосрочной сохранности цифровых исторических данных и обеспечение их безопасности в цифровом мире. Проанализированы современные методы архивации электронных данных и сделан вывод о целесообразности использования микросервисной архитектуры с репликацией хранилищ.


Ключевые слова: архивация, сохранение цифровых исторических данных, контейнеризация, репликация хранилищ


А.Т. Мухаматханова, Т.М. Опарина (Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск)

Модель распознавания пола диктора на основе аудиоданных

В данной статье рассматривается задача распознавания пола диктора по аудиоданным с использованием метода k-ближайших соседей (KNN). Авторы предлагают алгоритм извлечения признаков из спектрограмм аудиозаписей, основанный на вычислении центроида, ширины спектра и спада высоких частот. Затем полученные признаки используются в качестве входных данных для метода KNN. Результаты показывают, что предложенный метод позволяет достичь высокой точности распознавания пола диктора


Ключевые слова: машинное обучение, анализ аудиоданных.


Т.В. Костеннов (Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск)

Об эффективности агрегации данных в сетях интернета вещей с использованием протокола MQTT

Высокие темпы развития отрасли интернета вещей и промышленного интернета вещей приводят к увеличению количества устройств и передаваемых данных в проектируемых и используемых системах. В данной работе предложен подход, направленный на уменьшение использования сетевых ресурсов, основанный на агрегации данных на шлюзах-агрегаторах. Проведены эксперименты, позволяющие оценить предложенные подходы по параметру использования сетевых ресурсов


Ключевые слова: IoT, MQTT, интернет вещей, агрегация данных


Информационная безопасность


Д.Д. Лаврова, Д.Н. Лавров (Омский государственный университет, Омск; Нижневартовский государственный университет, Нижневартовск, Россия)

Модель архитектуры приложения, реализующего схему электронного тайного голосования He-Su

В статье предлагается описание объектно-ориентированной модели приложения, реализующего схему электронного тайного голосования на основе схемы Hе-Su. Для реализации схемы нужно выбрать три базовых криптографических схемы: хэширования, симметричную криптосистему и асимметричная криптосистему с возможностью подписания вслепую. На основе анализа построенной модели предложена архитектура на основе абстракций, позволяющая легко выбирать и заменять одни базовые криптографические системы на другие, используемые в схеме.


Ключевые слова: электронное тайное голосование, слепая подпись, криптосистемы, криптографические протоколы, схема He-Su


Образование


С.В. Гусс (Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск, Россия)

От лабораторного стенда для изучения основ компьютерных сетей к хакерспейсу для изобретателей и соревновательному киберполигону

В статье рассматривается проблема перехода от обычного лабораторного стенда для изучения основ функционирования компьютерных сетей к проектному хакерспейсу для изобретателей и соревновательному киберполигону для проведения различных мероприятий: хакатонов, чемпионатов, олимпиад. Рассматриваются конкретные примеры программного и аппаратного обеспечения для настройки и развёртывания необходимой инфраструктуры


Ключевые слова: стенд, хакерспейс, киберполигон.


Д.Э. Вильховский (Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск, Россия)
Формирование практических навыков студентов при изучении дисциплины "Анализ уязвимостей программного обеспечения"

В статье представлен обзор методики преподавания дисциплины "Анализ уязвимостей программного обеспечения", позволяющей не только обеспечить теоретическую подготовку будущих специалистов по защите информации, но сформировать практические навыки обнаружения и анализа уязвимостей, а также снести вклад в формирование общепрофессиональной компетенции специалистов по компьютерной безопасности ОПК-2.


Ключевые слова: компьютерная безопасность, информационная безопасность, уязвимости программного обеспечения, обнаружение уязвимостей bWPP, Burp Suite