Computational nanotechnology

В статье предлагается метод решения системы уравнений на основе квантового алгоритма поиска Гровера. Поиск решения системы уравнений является вычислительно сложным процессом и его можно рассматривать, как алгоритмический примитив для решения различных задач. Вычислительная сложность поиска решения системы уравнений привела к попыткам реализовать данную задачу при помощи квантовых вычислений. Так, хорошо известно понятие Quantum Linear System Problem (QLSP) – решение систем линейных уравнений с помощью квантового компьютера. Предложенный в статье метод рассматривается в рамках решения системы алгебраических уравнений. Особенностью данного метода является модификация алгоритма Гровера, которая заключается в размещении условия каждого уравнения в отдельной итерации Гровера, что отличается от обычного применения итераций Гровера – повторов оракула и оператора диффузии, при которых оракул не изменяется. Таким образом, реализовано построение собственной функции-оракула алгоритма Гровера для каждого уравнения системы в рамках реализации общей схемы. Особенностью предложенного метода является приближение задачи решения системы уравнений к задаче напоминающей принцип обучения генеративно-состязательных нейронных сетей (GAN) с помощью алгоритма Гровера, так как алгоритм Гровера позволяет анализировать все возможные значения переменных. Благодаря использованию модифицированного алгоритма Гровера, предложенный метод не ограничен обязательным условием равенства количества уравнений числу неизвестных, так как решения неполных систем уравнений могут быть найдены в пределах ограничений, накладываемых размером выделенных квантовых регистров. Предлагается также метод оптимизации квантовой схемы, который заключается в реализации некоторых вычисления непосредственно в теле алгоритма Гровера. Заявленная эффективность предложенного метода составляет O(2ⁿ/m). Предложенный в статье метод позволяет получить квантовый примитив для решения широкого спектра практических задач.

Статистические данные, представленные ФГБУ «НМИЦПН им. В.П. Сербского» Минздрава России, указывают на то, что депрессия, как психоэмоциональное состояние, является основной причиной беспокойства во всем мире, которая в большинстве случаев приводит к самоубийству, если ее не выявить, и к угрозе окружающим. Исследования показывают, что депрессия, как правило, оказывает влияние на стиль письма и соответствующее использование языка. Основной целью предлагаемого исследования является изучение сообщений пользователей в социальной сети ВКонтакте и определения атрибутов, которые могут указывать на депрессивные симптомы пользователей. В статье используются подходы машинного обучения (логистическая регрессия, случайный лес, машина опорных векторов, XGBoost) и методы обработки естественного языка (удаление стоп-слов, удаление символов, токенизация, лемматизация) для подготовки данных и оценки их эффективности. В работе было продемонстрировано, что возможность поиска депрессивных пользователей с точностью 77% с помощью классификатора XGBoost. Этот метод комбинируется с другими лингвистическими функциями (N-грамм + TF-IDF) и LDA для достижения более высокой точности. В заключительной части данной научной публикации представлены существенные результаты, полученные в ходе проведенных исследовательских работ.

Актуальность и необходимость выполнения мер по защите информации в банках, как и в других организациях финансово-кредитной сферы деятельности, обусловлена целым рядом причин. Во-первых, это требования регуляторов в области информационной безопасности. Для систем такого типа существуют требования к мерам информационной безопасности, которые изложены в ГОСТ Р 57580.1–2017 и ряде приказов ФСТЭК России. Во-вторых, это объективное наличие угроз различного характера, требующих обязательной нейтрализации и существующих во многих современных информационных системах. С целью обеспечения информационной безопасности защитные механизмы, используемые в банковской сфере, должны учитывать такие факторы, как значительный объем обрабатываемой информации, необходимость обеспечения корректной, стабильной и безотказной работы, многопользовательский характер доступа к информационным ресурсам, обеспечение безопасности управляемого оборудования. Особенно следует выделить тот факт, что отказы и ошибки в работе банковских информационных систем могут повлечь за собой серьезный экономический ущерб или негативные социальные последствия. В целом обеспечение информационной безопасности объектов банковской сферы является одной из важнейших задач, решаемых в настоящее время на уровне государства, поскольку атаки на банковские информационные системы крупных банков могут по влиять на устойчивость экономики. Данные обстоятельства обуславливают актуальность написания статьи. Целью написания данной работы является разработка комплекса моделей, описывающих особенности организационно-правовых и технических процессов, которые должны быть выполнены в банковских информационных системах для обеспечения информационной безопасности. В качестве методической базы для написания работы использованы ГОСТ Р 57580.1–2017, а также нормативно-правовые акты ФСТЭК России, находящиеся в открытом доступе. Для описания происходящих работ, которые должны быть выполнены для обеспечения защиты информации в банковских информационных системах, была использована методология функционального графического моделирования IDEF0. Результатом представленных в работе исследований является комплекс графических и символьных моделей, описывающих процессы, выполняемые на этапах проектирования и функционирования системы защиты информации в критических информационных инфраструктурах.

В статье рассматривается вопрос реализации автоматического управления движением автомобильных потоков в городских зонах регулирования на основе применения нечетких моделей. Актуальность темы статьи обусловлена проблемой управления движением автомобильных потоков в экосистеме «Умный город». Управление движением автомобильных потоков является сложной динамической задачей, для решения которой предлагается использовать методы искусственного интеллекта для обработки нечетких знаний. В статье предлагается модель системы управления автомобильными потоками на перекрестке, основанная на использование нечетких знаний. Обработки знаний в системе осуществляет модуль «Нечеткий контроллер». Входными данными для нечеткого контроллера является информация о количестве проехавших автомобилей и информация о текущей длительности фаз светофора. Нечеткий контроллер имеет количество выходных переменных, соответствующее количеству фаз светофора. Нечеткий контроллер реализован средствами аппарата нечетких множеств. Система решает следующие задачи: отслеживание увеличения трафика в зоне регулирования; отслеживание приближения плотности потока на всех улицах зоны регулирования к критической; сбор информации о заполнении дороги, отходящей от перекрестка; реализация опосредованной разгрузки участка дороги после перекрестка, реализация управления на транзитных участках города. Для увеличения эффективности модели предлагается усовершенствованный процесс управления движением в рамках одного перекрестка, который учитывает дорожные ситуации после перекрестка. Такой подход оказывает положительное влияние на трафик в зоне регулирования за счет децентрализованной структуры системы, состоящей из таких управляемых перекрестков. Также авторы реализуют в рамках предложенной модели приоритеты направлений движения. Приоритеты задаются при настройке системы на каждом из светофоров и позволяют ускорить циркуляцию трафика внутри зоны регулирования.

В последнее время в сфере образования большое внимание уделяется использованию вопросов с несколькими вариантами ответов в качестве инструмента оценки знаний. Разработка тестовых заданий требует затрат большого количества времени и имеет высокую трудоемкость. Вручную такую задачу сложно выполнить, поэтому многие исследователи предлагают различные способы и подходы для автоматизации создания тестовых заданий на естественном языке. В данной работе представляется обзор научных достижений в области автоматической генерации вопросов, в котором рассматривается классификация систем генерации вопросов путем разделения их на пять групп: методы, основанные на машинном обучении, основанные на нейронных сетях, основанные на деревьях, основанные на правилах или шаблона и гибридные методы.

В работе создана и программно реализована математическая модель нагрева сляба, основанная на численном решении трехмерной задачи теплопроводности. Для решения системы разностных уравнений предложен послойный метод, позволяющий использовать метод прогонки для решения системы разностных уравнений трехмерной задачи в рамках быстро сходящейся итерационной процедуры. Проведены сравнительные расчеты нагрева сляба с использованием предложенного послойного метода и метода простой итерации при различной степени измельчения пространственной сетки. В результате установлено, что с измельчением сетки эффективность послойного метода по отношению к методу простой итерации возрастает.

В машиностроительном производстве заготовительный процесс является одним из важных в стадии жизненного цикла изготовления изделий из металлических материалов. В связи с этим при изготовлении деталей есть минусы: низкая производительность, сложность и высокая стоимость отрезного инструмента, невозможность раскроя. В работе предлагается подход по увеличению производительности применения режущих свойств абразивных зерен и расширения пятна контактирования гидроабразивной струи с обрабатываемой поверхностью заготовки при помощи закручивания струи и корректировки значений частоты осцилляции струи на толщину заготовки. В результате верификации исследований подход показал хорошую точность предсказания.

В статье рассматриваются особенности разработки электронной библиотечной системы кафедры информатики и математики Краснодарского университета МВД России. Электронная библиотечная система позволяет получить доступ к учебной, научной и профессиональной литературе в электронном виде. При этом электронные библиотечные системы могут содержать не только тексты книг, но и другие материалы, такие как статьи, журналы, диссертации, аудио- и видеофайлы и т.д., что позволяет пользователям получить более полную информацию по изучаемой теме. Разработанная кафедрой библиотечная система предназначена для курсантов и слушателей образовательных организаций системы МВД России, сотрудников подразделений ОВД.

Рассматривается концепция, модель, примеры активированных наноразмерных гетеропереходаов на специальных подложках карбида кремния и кремния для обеспечения максимальной мощности при комбинированных геометрическом и количественном масштабированиях чипов полупроводникового преобразователя энергии. Исследуется вопрос максимальных КПД преобразования энергии и эффективности разделения электрон-дырочных пар. Вариант оптимизации решения масштабирования реализуется гетеропереходами с вариациями последовательностей слоев с увеличением концентрации и направленности перемещения неравновесных носителей для дальнейшего повышающего преобразования напряжения с накачкой заряда. Проведено численное моделирование для проверки модели с тонкими слоями GaN, GaP на SiC, SiC/Si. Впервые предложены определения активации гетероперехода и активированного наногетероперехода как принципиальной структуры. Точность предложенных моделей сравнивается с точностью известных моделей, показано, что полученные результаты лучше, чем некоторые известные в литературе решения этих моделей.

Подробно на основе ряда экспериментальных и запатентованных работ обоснована конкурентная эффективность солнечного элемента с нетрадиционными контактными структурами. Показано, что эффективность солнечного элемента зависит от инновационного выбора его контактирующих материалов (нано размерный кристаллический халкогенид свинца и бесструктурный некристаллический кремний). Рассмотрены специфические электрофизические свойства PbX и Si, обеспечивающие значительное улучшение преобразующих свойств солнечного элемента. Представлен специфический механизм формирования контактного поля за счет участия носителей тока с локализованных дефектных энергетических состояний запрещенной зоны кремния. Решением уравнения Пуассона проведен расчет параметров контактного поля нано-гетероперехода .