Том 12, № 5 (2025)
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ, СТАТИСТИКА
Методология выявления и ранжирования очагов ДТП на основе пространственного анализа и программно-целевого подхода
Аннотация
В работе предложена усовершенствованная версия информационной системы, предназначенной для анализа очагов концентрации дорожно-транспортных происшествий с применением программно-целевого подхода и геоинформационных технологий. Представлена архитектура программного решения, включающая алгоритмы пространственного анализа, идентификации и консолидации очагов, а также механизмы их формализованного описания. Особое внимание уделено реализации расчетов приоритетности устранения ОКДТП с учетом факторов риска, предложенных корректирующих мероприятий и ожидаемой эффективности. Верификация результатов проводилась на основе данных о ДТП в городской среде. Предложенное решение демонстрирует устойчивость алгоритмов, а также высокую применимость в задачах цифровизации транспортной инфраструктуры. Обозначены направления дальнейшего развития системы, включая внедрение механизмов нечеткой логики, цифровых двойников и искусственного интеллекта.
11-28
Анализ эффективности биогазовой установки на основе математического моделирования процессов мезофильного сбраживания
Аннотация
В статье представлена математическая модель биохимических процессов, происходящих в биогазовой установке при мезофильном режиме сбраживания. Целью исследований было – повышение эффективности работы биогазовых установок за счет разработки математических моделей биохимических процессов. Модель основана на системе дифференциальных уравнений, учитывающих динамику ключевых компонентов субстрата, таких как влага, зола, безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ), жиры, протеины и клетчатка. Определен ряд факторов, которые могут оказывать влияние на скорость реакций, в том числе температурный режим, водородный показатель реакции среды, а также содержание аммиака и летучих жирных кислот, проявляющих способность к ингибированию. В ходе расчетов были получены временные зависимости изменения концентраций основных компонентов субстрата и построены графически. Как результат была получена зависимость объемного выхода биогаза от параметров субстрата. Результаты моделирования показали высокую точность прогнозирования выхода биогаза, особенно для навоза поросят (R2 > 0,96). Модель также учитывает динамику микробной биомассы и накопление промежуточных продуктов, таких как метан и углекислый газ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанная математическая модель биохимических процессов биогазовой установки обладает высокой точностью и может быть использована для прогнозирования ключевых параметров анаэробного сбраживания в мезофильном режиме. Разработанный подход может быть интегрирован в системы управления биогазовыми комплексами для оптимизации загрузки субстрата и повышения эффективности генерации энергии. Перспективы работы включают адаптацию модели к термофильным условиям и сложным субстратам.
29-36
Информационные технологии в проектировании электронно-компонентной базы и аппаратуры изделий
Аннотация
В условиях растущих требований к качеству и надежности радиоэлектронной аппаратуры наукоемкой продукции (к которой относятся в том числе изделия ракетно-космической техники) наблюдается определенное несоответствие между потребностями отрасли и возможностями отечественной элементной компонентной базы (ЭКБ). В статье рассматриваются существующие подходы к отбору и применению ЭКБ, включая российские и импортные компоненты, с акцентом имеющиеся ограничения. Особое внимание уделяется необходимости перехода от традиционного отбора ЭКБ к автоматизированному проектированию компонентов изделий на базе современных информационных технологий. Представлен детальный маршрут проектирования компонентов аппаратуры изделий, включая моделирование, физическую верификацию, проектирование микросхем, блоков, печатных плат и корпусов, а также использование современных САПР и приборно-технологического моделирования. Особое внимание уделяется информационному обеспечению различных этапов проектирования, а также методам и средствам, обеспечивающим высокую точность, надежность и соответствие техник-экономическим характеристикам.
37-46
Формирование синтетических данных в моделях машинного обучения на основе кратномасштабного анализа двоичных марковских моделей
Аннотация
Представлен метод формирования синтетических данных для обучения систем в условиях двоичных марковских источников данных, основанный на полученных в результате кратномасштабного анализа оценках элементов матриц переходных вероятностей двоичных цепей Маркова, отличающийся от известных учетом диапазонов значений элементов матриц в наблюдаемых объектах. Предложен алгоритм формирования синтетических данных, реализующий вычисление элементов матриц переходных вероятностей в пределах оценок, полученных на реальных данных. Результаты вычислительного эксперимента, организованного для проверки качества машинного обучения с использованием разработанных способа и алгоритма, подтвердили возможность повышения качества систем искусственного инетеллекта.
47-55
Системный подход к учету потребительских ожиданий в процессе разработки спутниковых сервисов
Аннотация
В статье рассматривается системный подход к разработке и внедрению инновационных спутниковых сервисов, основанный на учете потребительских ожиданий и прогнозировании рыночных потребностей. Авторы анализируют ключевые факторы, влияющие на успешное продвижение таких сервисов, включая технологические тренды, конкурентную среду и методы управления качеством. Особое внимание уделено методологии технологического прогнозирования, включая Форсайт-анализ и мониторинг слабых сигналов, а также разработке дорожных карт для создания радикально новых решений. Предложена концептуальная модель удовлетворенности потребителей, интегрирующая принципы ISO 9000, и рассмотрены механизмы адаптации сервисов к изменяющимся рыночным условиям.
56-66
УПРАВЛЕНИЕ В ОРГАНИЗАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Методика прогнозирования востребованности выпускников вузов с применением интеллектуального анализа данных
Аннотация
Целью настоящего исследования является разработка и экспериментальная проверка комплексной методики прогнозирования востребованности выпускников высших учебных заведений на региональном рынке труда с применением технологий интеллектуального анализа данных (Data Mining). В качестве эмпирической базы использованы годовые отчеты мониторинга трудоустройства выпускников Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева за 2022–2024 гг., включающие сведения о численности выпускников, статусах занятости и динамике спроса по 76 укрупненным направлениям подготовки. Методика объединяет регрессионную модель случайного леса, прогнозирующую уровень трудоустройства на горизонте трех лет, и алгоритм K-means, сегментирующий образовательные программы по степени востребованности. Полученные результаты позволили классифицировать направления подготовки на кластеры «высокий», «средний» и «низкий» спрос, а также выявить тренды роста в областях информационных технологий, энергетики и машиностроения, и потенциальный спад в ряде гуманитарных специальностей. Модель продемонстрировала высокую точность (MAE = 13,33%, RMSE = 17,24%, R2 = 0,78) и устойчивость к мультиколлинеарности признаков (VIF ≈ 1), что подтверждает надежность прогнозов. Предлагаемая методика рекомендована для регулярного использования вузами и региональными органами управления образованием при планировании приемной кампании, корректировке учебных планов и разработке цифровых панелей мониторинга кадровых потребностей.
67-79
Анализ требований к ИТ-специалистам на основе вакансий, образовательных стандартов и предпочтений студентов с применением больших языковых моделей
Аннотация
Настоящее исследование направлено на выявление расхождений между требованиями работодателей и рынка труда, образовательными стандартами и предпочтениями студентов в сфере информационных технологий с использованием больших языковых моделей. На основе текстов вакансий, используя открытые API сервиса Head Hunter, разработан алгоритм составления средней по рынку вакансии, отражающей наиболее частые запросы работодателей. Для проверки соответствия и выявления расхождений требований рынка труда с фактическими знаниями студентов, в данном исследовании предложен алгоритм формирования целевой вакансии по рабочей программе дисциплин и ожидаемой, студентами, вакансии на основе опроса знаний, умений, текущих и планируемых к изучению, навыков студентов. Для выполнения сопоставления, составленных в рамках данного исследования, вакансий применена языковая модель paraphrase-MiniLM-L6-v2. Результаты: Анализ выявил значительные расхождения между рыночными требованиями к ИТ-специалистам и образовательными программами в сфере информационных технологий, а также несоответствие ожиданий студентов и компетенций, востребованных работодателями (соответствие 65,3%). Результаты подчеркивают необходимость адаптации образовательных программ в сфере информационных технологий к быстрым изменениям рынка труда и демонстрируют эффективность применения больших языковых моделей в автоматизации этого процесса.
80-94
Анализ эффективности нейросетевых архитектур для защиты промышленных систем от целевых атак социальной инженерии
Аннотация
Настоящее исследования представляет комплексный сравнительный анализ эффективности современных нейросетевых архитектур для противодействия целевым атакам социальной инженерии на промышленные системы. В работе приведена характеристика основных методов социальной инженерии, на основе которых выделена группа, оказывающих критическое влияние на отечественные производства. Экспериментальная часть исследования основана на открытом наборе данных, содержащем 651 191 URL-адрес, категоризированный по четырем типам: безопасные ресурсы, ссылки с дефейсом, фишинговые ресурсы, а также распространители вредоносного программного обеспечения. В работе представлена систематическая оценка как классических, так и инновационных подходов машинного обучения, включая сети Колмогорова-Арнольда (KAN), графовые (GNN) и капсульные нейронные сети (CapsNets), а также их гибридные комбинации. Результаты демонстрируют значительное превосходство гибридных архитектур, где комбинация CNN + LSTM достигла максимальной точности 92,29%, а CNN + KAN показала результат 92,00%. Детальный анализ выявил специфическую эффективность различных архитектур для отдельных категорий угроз: CapsNets показали наилучшие результаты в идентификации безопасных ресурсов (98,60%), тогда как CNN + LSTM наиболее эффективно обнаруживали фишинговые атаки (72,76%). Научная новизна работы заключается в установлении корреляции между типом нейросетевой архитектуры и характером возможной киберугрозы, что создает методологическую основу для разработки адаптивных систем безопасности нового поколения для промышленной инфраструктуры.
95-109
МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ, ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Методика категорирования объектов критической информационной инфраструктуры с учетом отраслевой критичности
Аннотация
Статья посвящена разработке усовершенствованной методики категорирования объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ) с учетом отраслевой критичности. Цель исследования – повышение объективности и точности процесса категорирования, минимизация субъективных искажений и оптимизация распределения ресурсов на обеспечение информационной безопасности. Авторы предлагают методику, основанную на расчете коэффициента критичности отрасли, который интегрирует экспертные оценки по пяти ключевым критериям: национальная безопасность, экономическая значимость, социальная значимость, взаимозависимость отраслей и потенциальный ущерб. Апробация методики проведена на 14 отраслях, что позволило распределить их по трем категориям критичности. Результаты показали высокую согласованность экспертных оценок и подтвердили эффективность предложенного подхода. Внедрение методики способствует дифференцированному планированию мер защиты КИИ и оптимизации регуляторных требований.
110-117
ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Математическое моделирование кластеризации по результатам мониторинга деятельности образовательных организаций высшего образования
Аннотация
В статье рассматривается применение методов математического моделирования и кластерного анализа для обработки данных мониторинга деятельности образовательных организаций высшего образования. Актуальность исследования обусловлена необходимостью объективной оценки эффективности вузов, выявления проблемных зон и разработки адресных управленческих решений. В работе проанализированы ключевые показатели, включая образовательную, научно-исследовательскую, международную и финансово-экономическую деятельность, а также уровень заработной платы преподавателей. Основное внимание уделено методам кластеризации, позволяющим группировать вузы по схожим характеристикам. Рассмотрены иерархические, центроидные и плотностные алгоритмы, а также особенности их применения в контексте многомерных образовательных данных. Особое значение придается предварительной обработке показателей, включая нормализацию и стандартизацию, для обеспечения корректности результатов. Оценка качества кластеризации проводится с использованием индекса силуэта и других метрик, что позволяет определить устойчивость выделенных групп. Результаты исследования демонстрируют, что автоматизированная кластеризация данных мониторинга способствует выявлению типовых траекторий развития вузов, оптимизации ресурсного управления и разработке дифференцированных мер поддержки. Предложенный подход может быть интегрирован в систему регулярного мониторинга, обеспечивая оперативную аналитику для принятия управленческих решений. Перспективы дальнейших исследований связаны с развитием адаптивных алгоритмов, прогнозированием динамики показателей и созданием интерактивных аналитических платформ.
118-128
Алгоритм построения цифрового отпечатка датчика на основе динамической модели его выходного сигнала для защиты информации в автоматизированных системах
Аннотация
В данной статье рассматривается проблема вмешательства злоумышленника в работу технологической (в т.ч. автоматизированной) системы путем подмены устройства нижнего уровня (датчика, счетчика) или его сигнала, а также подходы к выявлению факта подобного вмешательства. Приводится краткая справка о существующих методах выявления подмены устройств. В качестве решения проблемы предлагается производить опознавание устройства на основе сравнения некоторых его текущих параметров с эталонными, собранными заблаговременно. Для целей опознавания устройства нижнего уровня предлагается сравнивать цифровые отпечатки (текущий и эталонный), построенные с использованием динамических моделей сигнала этого устройства. Сформулированы основные требования к качеству входных данных, на основании которых создается цифровой отпечаток. Предложены способы предварительной обработки входных данных с целью повышения их качества в случае, если исходные данные не соответствуют вышеупомянутым требованиям. Подробно описан алгоритм создания цифрового отпечатка с детальным рассмотрением используемого математического аппарата; для наглядности алгоритм также представлен в виде блок-схемы. Рассмотрено применение алгоритма для целей опознавания датчиков как в лабораторных условиях (с использованием специально созданного испытательного стенда), так и на реальных данных функционирующей системы анализа микроклимата Центра интеллектуальной цифровой электроэнергетики Института проблем управления РАН.
129-142
Модель интеллектуального анализа и обнаружения аномалий в данных статистического наблюдения за образовательными организациями
Аннотация
В статье описан алгоритм применения модели интеллектуального анализа для обнаружения аномалий в данных статистического наблюдения за образовательными организациями. Дано определение аномалии, проанализированы типовые аномалии, которые могут содержаться в данных статистической отчетности. Приведена классификация методик выявления аномалий в зависимости от уровня размеченности обучающей выборки, а также проанализированы возможные способы разметки данных для представления результатов поиска аномалий. Проведены анализ и описание процесса сбора и обработки статистических данных образовательных организаций в ГИВЦ РТУ МИРЭА. Проанализированы слабые места процесса сбора данных, которые возможно усилить путем применения интеллектуального анализа для поиска аномалий в данных. Разработана математическая модель обработки данных и поиска аномалий. Предложен алгоритм подготовки данных для обучения модели интеллектуального анализа с учетом их специфики, а также последующего применения обученной модели для обнаружения аномалий в рассматриваемых данных. Произведена проверка работы алгоритма на реальных данных с использованием нейросетевой модели автоэнкодер.
143-153
Анализ переходного режима многолинейной СМО с нетерпеливыми заявками
Аннотация
В данном исследовании представлен анализ нестационарного режима работы информационно-измерительных систем медицинского назначения с целью повышения их эффективности. Подобного рода системы являются важными в медицине и используются для прогнозирования и оценки состояния пациентов в критических для жизни ситуациях. Представленная в работе математическая модель – это многолинейная система массового обслуживания с нетерпеливыми заявками, характеристики производительности которой исследуются в переходном режиме. Подобного рода модель адекватно описывает медицинские информационные системы реального времени не только в условиях эксплуатации, но и в условиях перезагрузки, сбоев и неисправностей оборудования. Для исследования переходного режима многолинейной системы массового обслуживания с нетерпеливыми заявками используется система дифференциальных уравнений Колмогорова, а также ее решение, полученное с использованием метода матрицы преобразования вероятностей. В ходе работы найдены выражения для расчета среднего число заявок в буфере в переходном режиме, нестационарных вероятностей обслуживания заявок, абсолютной и относительной пропускных способностей системы в переходном режиме и время переходного режима. Представлены результаты анализа переходного режима системы вида M/M/2/4 с нетерпеливыми заявками, сопровождающиеся численными расчетами при различных значениях интенсивности обслуживания пакетов и интенсивности ухода нетерпеливых заявок из очереди.
154-166
Применение метода видеокомпьютерной диагностики и психокоррекции для повышения эффективности определения надежности клиентов банка
Аннотация
В данной статье рассматривается применение метода видео-компьютерной-психодиагностики и психокоррекции (ВКП) для определения надежности клиентов банка «Тинькофф» в дополнение к кредитному скорингу, а также пример диагностики клиентов микрофинансовой организации «Банк 911» в режиме on-line. Обозначена проблема снижения рисков потребительского кредитования в России и важность ее решения, исследованы существующие методы определения надежных заемщиков в банковской сфере, такие как Персональный кредитный рейтинг, скоринг-система, психоскоринг, их недостатки в условиях большого потока заемщиков, описана суть метода видео-компьютерной психодиагностики и психокоррекции и приведен результат исследования его применения для диагностики клиентов банка «Тинькофф». Обозначено преимущество метода ВКП, заключающееся в том, что, используя данный метод, можно быстро определить мошенника, который заведомо пришел с поддельными документами, или просто заемщика, который изначально не собирается или не может выплачивать кредит, а также дать прогноз поведения клиентов на длительный период, поскольку с помощью программы можно выявить потенциальную предрасположенность к мошенничеству, такие свойства как «лживость» и «безалаберность». Приведено сравнение метода ВКП с другими системами распознания эмоций на изображении, его преимущество и возможность применения в организациях, связанных с опасностью для жизни и экстремальными ситуациями.
167-178
Алгоритмы приоритизации при восстановлении поврежденных объектов критических инфраструктур
Аннотация
Работа посвящена разработке алгоритмов определения приоритетов ремонта объектов критических инженерных инфраструктур с целью оптимизации процесса восстановления снабжения ресурсом потребителей. Рассматриваются повреждения, вызванные внешними воздействиями различной природы, такими как преднамеренные воздействия и природные явления. В качестве критерия формирования последовательности ремонта поврежденных объектов рассматривается присоединенная мощность потребителей (в упрощенном виде – их количество), а также учитывается их важность. В предлагаемом подходе анализируется топология инженерных инфраструктур, учитываются как собственные последствия отказавших элементов, так и синергетические последствия отказа этих элементов в системе. Демонстрируется применение разработанных алгоритмов при формировании последовательности восстановления повреждений, вызванных преднамеренными и природными воздействиями. Работа алгоритмов иллюстрируется на примере электрической сети, представляющей собой модифицированную тестовую электрическую схему 14 шин IEEE.
179-189
