№ 3 (2025)

Актуальность и цели. Важнейшим методом научного исследования является классификация. Особую сложность представляет задача классификации объектов с гетерогенным пространством информационных признаков, которая на данный момент не имеет унифицированного решения. При этом важно учитывать зависимость результатов классификации от выбранной точки зрения на предметную область – критерия, который определяет состав и типологию значимых признаков рассматриваемых объектов. Целью работы является математическая и алгоритмическая формализация процесса выработки критериев классификации, а также разработка единого формата представления информационных признаков объекта, независимо от их типа, состава и полноты. Это позволит свести задачу классификации к единому автоматизированному процессу – хорошо управляемому, наглядному, поддающемуся машинному обучению и инвариантному к специфике предметной области. Материалы и методы. Раскрываются основные проблемы традиционных подходов к решению задачи классификации в условиях динамичности точек зрения на предметную область. Методологической основой работы является теория множеств, методы машинного обучения, нейронные сети, растровая компьютерная графика. Результаты. Предложены концепция и формализованное теоретико-множественное представление интегрального критерия классификации, позволяющего алгоритмизировать вы- бор точек зрения на исследуемую предметную область. Критерии классификации определяют состав значимых признаков объекта. Для его унифицированного представления разработан единый формат в виде растрового графического изображения – графо-хроматической карты, а также алгоритм формирования таких карт. Выводы. Предлагаемый подход существенно упрощает процедуру распределения гетерогенных объектов по классам за счет ее приведения к хорошо изученной и отработанной задаче машинного обучения – классификации растровых графических изображений. Формализация интегрального критерия классификации позволяет быстро и удобно задавать различные точки зрения на предметную область, представляя их в виде кортежей данных. Алгоритм формирования графо-хроматических карт обеспечивает получение растровых изображений единого размера и формата для подачи на вход предобученного нейросетевого классификатора. При этом при изменении точки зрения на предметную область (при изменении числа и состава значимых признаков объектов) не потребуется менять структуру классификатора или производить его переобучение.

Актуальность и цели. На основе проведенного исследования разработок в области функциональной архитектуры кластерных вычислительных систем показана актуальность выполнения работ в данном направлении, что обусловлено увеличением спроса на доступные высокопроизводительные вычисления, растущим внедрением методов искусственного интеллекта и машинного обучения. Цель – разработка и экспериментальная апробация на уровне имитационных моделей методики и технологии реализации функциональной архитектуры вычислительных систем кластерного типа на основе высокоскоростных коммутаторов. Материалы и методы. Использован логико-вероятностный подход к созданию моделей определяемой приложениями и программным обеспечением промежуточного уровня middleware функциональной архитектуры кластерных вычислительных систем, позволяющий ускорить создание имитационных моделей для ряда важных режимов использования кластера и осуществить переход к логико-алгебраическим формализованным спецификациям на программные приложения. Результаты. Построены имитационные логико-вероятностные и логико-алгебраические модели для ряда важных вариантов использования вычислительного кластера, проведены необходимые статистические эксперименты с данными моделями, давшие обоснования к реализациям соответствующему моделям программному обеспечению промежуточного уровня middleware. Выводы. Предложена методология разработки функциональной архитектуры вычислительной системы кластерного типа, определяемой спецификациями в форме логико-вероятностных и родственных им логико-алгебраических моделей, что может ускорить подготовку кластера к эксплуатации в организации.

Актуальность и цели. Повышение адекватности математических моделей воздействия вредоносного программного обеспечения (ВПО), используемых для обоснования требований к характеристикам и направлениям совершенствования антивирусных механизмов компьютерных систем (КС), может быть достигнуто использованием методического аппарата функционального моделирования. Цель – обоснование методического аппарата для формализации угроз воздействия ВПО с целью построения адекватных математических моделей для оценки временных характеристик такого рода угроз. Материалы и методы. Решение задачи построения функциональных моделей в компьютерных системах производится на основе методологии функционального моделирования, системного анализа и теории графов. Результаты. Обоснована и реализована процедура построения математических моделей временных характеристик угроз воздействия ВПО, включающая: этап детализации целевой функции «Воздействие ВПО», этап установления порядка выполнения ее функциональных компонент на каждом из уровней декомпозиции, этап формирования пространства признаков воздействия ВПО, этап представления модели в виде графов и этап формирования аналитических выражений для оценки временных характеристик угрозы. Выводы. Достигаемая за счет функциональной декомпозиции целевой функции «Воздействие ВПО» адекватность математических моделей временных характеристик угроз такого воздействия позволяет обеспечить обоснованность требований к направлениям совершенствования антивирусных механизмов КС.

Актуальность и цели. Объектом исследования является комплекс дистанционного энергетического обеспечения (КДЭО) пространственно распределенных групп воздушных объектов. Предметом исследования являются параметры функционирования КДЭО и их влияние на эффективность энергетического обеспечения. Цель – разработка математической модели для определения оптимальных параметров функционирования КДЭО и сравнительная оценка эффективности предложенной модели по отношению к существующим подходам к управлению энергетическим обеспечением пространственно распределенных групп воздушных объектов. Материалы и методы. Исследование проведено с применением метода градиентного спуска для синтеза нелинейной аппроксимирующей функции, описывающей зависимость количества заряжаемых воздушных объектов от ключевых параметров системы. Проверка адекватности модели выполнена с использованием критерия Пирсона. Результаты. Разработана математическая модель, учитывающая ключевые параметры системы: дальность расположения КДЭО от обслуживаемых объектов, ширину зоны энергетического обеспечения и угловую величину пространства энергетического обеспечения в горизонтальной плоскости. Результаты численного моделирования демонстрируют повышение эффективности энергетического обеспечения в среднем на 16 % (с пиковыми значениями до 35 %) при использовании разработанной модели. Установлены оптимальные параметры пространственного размещения комплексов с предпочтительным позиционированием в угловых зонах контролируемой территории. Средняя ошибка аппроксимации составила 3,162 %. Выводы. Разработанная математическая модель позволяет определить оптимальные условия функционирования КДЭО и значительно повысить эффективность энергетического обеспечения воздушных объектов по сравнению с традиционным управлением оператором. Предложенный подход обеспечивает возможность прогнозирования эффективности энергетического обеспечения, оптимизации параметров расположения и настройки КДЭО, а также планирования его применения в различных условиях эксплуатации.

Актуальность и цели. Объектом исследования является оптико- электронная система на основе инфракрасных (ИК) датчиков. Предметом исследования выступает методика калибровки данной системы. Цель – разработка и представление методики адаптивной калибровки, учитывающей влияние внешних факторов (таких как освещенность и температура), для повышения точности и надежности измерений. Материалы и методы. Исследования проведены с использованием математического моделирования, в частности метода степенной аппроксимации и метода наименьших квадратов. Выполнено моделирование работы системы в среде MATLAB/Simulink и проведены экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях. Обработка данных и управление системой осуществлялись с использованием микроконтроллера Tiva C Series LaunchPad. Результаты. Представлена методика калибровки, основанная на математических моделях, описывающих зависимость выходного напряжения ИК-датчиков от расстояния до объекта. Проведен анализ влияния внешних условий. Введены и рассчитаны корректирующие коэффициенты, позволяющие динамически адаптировать измерительную систему к изменяющимся условиям эксплуатации. Выводы. Анализ результатов моделирования и экспериментальных данных показал, что предложенный подход к адаптивной калибровке позволяет значительно повысить точность и надежность измерений. Разработанная методика может быть применена для улучшения работы систем автономной навигации, медицинских сенсорных устройств и промышленных измерительных комплексов.

Актуальность и цели. Численно оценивается эффективность ранее изложенного технического решения по повышению жесткости одного из базовых узлов малогабаритного фрезерного станка – портала. Материалы и методы. Исследуемый портал имеет размер 90 × 300 × 450 мм и является литой композитной конструкцией со шпильками в его колоннах в качестве армирующих элементов. Шпильки, внедренные в композитную матрицу, находятся в состоянии упругого осевого растяжения. Расчеты проведены при помощи метода конечно-элементного моделирования. Для исследования влияния предварительного осевого натяга шпилек на жесткость конструкции проведена серия статических расчетов, где варьируется величина натяга. Результаты. Результаты моделирования показывают, что применение армирования предварительно упруго-растянутыми шпильками приводит к приросту жесткости от десятков процентов до 4,7 раза, в продольном направлении (ось Х станка) и к приросту демпфирующей способности конструкции до 47 %. Демонстрируется, что при- рост жесткости нелинейно связан с создаваемой осевой силой упругого растяжения шпилек и может варьировать в широком диапазоне, что позволяет приближаться и даже превосходить по показателю жесткости более массивные и в разы более металлоемкие конструкции порталов малогабаритных станков. Полученные приросты жесткости объясняются авторами как следствие создания напряженного соединения портала со станиной, что обеспечивает увеличение силы трения и силы прижима портала к основанию станка. Выявлена и графически показана зависимость жесткости портала от натяга шпилек, а также получена функция зависимости деформаций от натяга в аналитическом виде. Выводы. Предложенное техническое решение перспективно для отрасли малогабаритного станкостроения и позволяет создавать узлы станка повышенной жесткости, демпфирования и пониженной металлоемкости.

Актуальность и цели. Алюминиевые сплавы давно доказали свою эффективность в качестве материала для бронирования и получили широкое применение. Хотя они и не смогли полностью заменить традиционные стальные брони, в ряде случаев они стали отличной альтернативой благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая прочность при малом весе, устойчивость к коррозии и жесткость. При этом наилучшую эффективность на сегодня показывают сложные гетерогенные структуры на основе алюминия, однако есть ряд существенных недостатков, связанных с методами их получения. Основными из них являются различия в физико-химических и физико-механических свойствах исходных материалов, наличие межслойной коррозии, расслоение, низкий коэффициент адгезии и др. Наиболее перспективной технологией получения такого рода материалов является сварка взрывом. Цель работы – провести оценку комплекса физико-механических свойств, полученного сваркой взрывом нового броневого гетерогенного материала на основе алюминия и титана. Материалы и методы. Основным подходом для достижения постав- ленной цели является проведение комплекса исследований свойств композита: оценку макроструктуры материала, оценку количественного химического состава металлической основы композита и его околошовной зоны, оценку пулестойкости. Исследование вышеуказанных свойств проводилось по методикам в соответствии с ГОСТ на поверенном оборудовании аттестованным персоналом. Результаты. Оценка состояния композиционного материала после сварки взрывом посредством визуально-измерительного контроля и его макроструктуры позволила выбрать рациональный режим сварки, на котором обеспечиваются наилучшее качество композита, без образования в нем участков расслоений и несплавлений. Оценка макроструктуры и количественного химического состава металлической основы композита и его околошовной зоны дала возможность определить свойства и характер роста интерметаллических фаз в зоне сварного шва. Исследование величины пулестойкости полученного композита показало его соответствие классу защитной структуры Бр3, что при заданной толщине существенно выше аналогичного показателя монометаллической брони. Выводы. Применение нового типа броневого гетерогенного материала на основе алюминия и титана, полученного сваркой взрывом, позволило повысить живучесть брони за счет применения новой схемы армирования с механизмом локализации развития хрупких трещин в структуре композита при баллистическом воздействии. Полученный в рамках исследований броневой материал позволяет также снизить вес бронированной техники на 20–25 % при условии сохранения заданного уровня пулестойкости в сравнении с монометаллической алюминиевой броней.