Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП)

Введение: диаграммы Юнга и таблицы Юнга являются важными комбинаторными объектами. Асимптотическая комбинаторика изучает асимптотическое поведение параметров комбинаторных объектов. Диаграммы Юнга пара- метризуют неприводимые представления симметрической группы. Поэтому комбинаторика диаграмм Юнга тесно свя- зана с асимптотической теорией представлений, которая изучает асимптотические свойства параметров неприводи- мых представлений классических групп. В 1981 г. А. М. Вершиком была поставлена задача о существовании предела нормализованных размерностей последовательности диаграмм Юнга с максимальными размерностями, которая до сих пор не решена. Цель исследования: построение последовательности диаграмм с большими и максимальными размерностями, соответствующих неприводимым представлениям симметрической группы. Методы: модификация жадного алгоритма построения последовательности диаграмм с большими размерностями, основанная на процедуре улучшения диаграммы на каждом уровне градуированного графа Юнга. Результаты: предлагаемый алгоритм позволяет получить все известные на данный момент диаграммы с максимальными размерностями, а также улучшить оценки на максимальные размерности в случаях, когда их точные значения неизвестны.

Постановка проблемы: основным показателем эффективности средств обнаружения систем физической защиты является вероятность обнаружения нарушителя. Получение объективной оценки этого параметра сопряжено с такими трудностями, как субъективизм экспертных оценок и сложность использования экспериментальных результатов, осо- бенно в задачах математического моделирования. Цель исследования: выбор и разработка объективных критериев эффективности и методики их применения в практических задачах анализа типовых средств обнаружения. Методы: структурирование диаграмм направленности на зоны необнаружения, обнаружения и уверенного обнаружения с оцен- кой их формы и размеров. Результаты: общие критерии достижения требуемой вероятности обнаружения при мини- мальном уровне ложных тревог и несовместности воздействий нарушителя на средства обнаружения дополнены сфор- мулированными критериями полного перекрытия зоны обнаружения диаграммой направленности и минимума макси- мального расстояния обнаружения. Последовательное применение метода структурирования зон, оценки их формы и размеров и анализа вероятности обнаружения по сформулированным критериям может использоваться как методика оценки эффективности. Анализ по этой методике наиболее распространенных одиночных пассивных инфракрасных и радиоволновых извещателей и различных их пространственных структур, а также комбинированных извещателей показал, что как сами извещатели, так и их структуры в определенных условиях, в частности при радиальном направ- лении движения для пассивных инфракрасных и тангенциальном для радиоволновых устройств обнаружения наруши- теля, имеют низкую вероятность обнаружения. Хоть и в меньшей степени, это относится и к комбинированным устрой- ствам. Наиболее полно сформулированным критериям соответствуют ортогональные разнесенные комбинированные извещатели.

Постановка проблемы: использование в интеллектуальных роботах гексаподоподобных структур SEMS (умных элек- тромеханических систем) дает возможность получить максимальную точность исполнительных механизмов при мини- мальном времени перемещения за счет введения параллелизма в процессы измерения, вычисления, перемещения и применения высокоточных пьезодвигателей, способных работать в экстремальных условиях, в том числе в открытом космосе. Основным элементом SEMS является универсальный модуль, обеспечивающий, в отличие от гексаподов, не только сдвиги и повороты верхней платформы, но и сжатие и расширение верхней и нижней платформ, что в совокуп- ности с системами управления, измерения и стыковки обеспечивает его универсальность. Целью работы является построение математической модели системы автоматического управления универсального модуля SEMS, предназна- ченного для функционирования в условиях априорной неопределенности динамически изменяющейся внешней среды. Результаты: описана структура универсального модуля, содержащего электромеханическую систему параллельного ти- па, систему автоматического управления, измерительную систему и систему стыковки. Ядром системы автоматическо- го управления служит нейропроцессорная система автоматического управления, основной функцией которой является автоматическое управление перемещением верхней платформы, имеющей шестиосевую систему позиционирования с блоком управления, а также автоматическое управление сжатием и растяжением верхней и нижней платформ за счет удлинения трех управляемых стержней в каждой платформе. Построена математическая модель системы авто- матического управления универсального модуля SEMS, которая содержит следующие блоки: вычисления удлинений, управления стержнями верхней платформы и нижней платформы, управления актуаторами ног, двигателей стержней верхней платформы и нижней платформы, двигателей актуаторов ног, редукторов стержней верхней платформы и нижней платформы, редукторов актуаторов ног, определения моментов и сил сопротивления и вычисления координат платформы. Для каждого блока приведено математическое описание. При этом отмечено, что для получения параметров ряда блоков системы требуется проведение экспериментальных исследований. Практическая значимость: возможно применение универсальных модулей SEMS с рассмотренной нейропроцессорной системой автоматического управле- ния в интеллектуальных робототехнических комплексах, медицинских микророботах, платформах орудийных и пусковых установок, опорно-поворотных устройствах антенн и др.

Постановка проблемы: в отечественной авиации по-прежнему сохраняется устойчивая тенденция строительства самолетов, не учитывающая потребности населения регионов и рынка авиаперевозок. Вместе с тем базовым усло- вием для формирования типов и опций региональных самолетов должна стать организованная на основании потреб- ностей регионов архитектура авиасети. Цель: разработка алгоритма принятия решений, определяющего приоритетные (базовые) принципы формирования требований к региональным самолетам. Результаты: сформулированы требова- ния к набору опций регионального самолета и на примере региональной авиации Красноярского края определены свойства отечественного самолета для региональной авиации: утилитарность, наличие многофункционального транс- формированного грузопассажирского салона, минимальная механизация и упрощенная электроника, укороченный взлет/посадка. Практическая значимость: описанный алгоритм в условиях возрождающихся промышленных основ авиастроения разрешит более системно и максимально обоснованно сформировать типологию регионального самоле- та с набором опций, необходимых для обслуживания труднодоступных территорий государства. Это, в свою очередь, по- зволит избежать в дальнейшем сложной процедуры адаптации к местным условиям самолета, при разработке которого не учитывались особенности региональной авиасети.

Цель: ручная обработка информации, связанной с безопасностью, может привести к упущению важных факторов и, в конечном итоге, к выбору неэффективных защитных мер. Целью исследования является автоматизация процесса выбора защитных мер путем обработки данных по безопасности. Результаты: разработана методика выбора контрмер в процессе управления информацией и событиями безопасности, основанная на предложенной авторами комплексной системе показателей защищенности, отражающих ситуацию по безопасности в сети. Для выбора контрмер в систему показателей вводится дополнительный уровень поддержки принятия решений, базирующийся на показателях оценки эффективности применения контрмер. Основными особенностями предлагаемого подхода являются использование графов атак и зависимостей сервисов, применение предлагаемых модели контрмер и показателей защищенности, а также возможность предоставления решения по выбору контрмер в любой момент времени в соответствии с текущей информацией о состоянии защищенности и событиях безопасности. Практическая значимость: разработанная мето- дика позволит повысить эффективность процесса принятия решений по выбору защитных мер в системах управления информацией и событиями безопасности.

Постановка проблемы: задача синтеза интерференционных покрытий является необходимой и составной ча- стью процесса разработки всех оптических элементов приборов оптотехники. Ее решение сопряжено со значитель- ными трудностями, характерными для обратных задач, так как отсутствуют строго определенные методы. Целью ис- следования является создание современного программного обеспечения, позволяющего комплексно решать эту проблему, проектировать интерференционные покрытия с требуемыми свойствами. Результаты: разработано про- граммное обеспечение Film Manager для синтеза и анализа устойчивости интерференционных оптических покрытий различного назначения. Проектировщик может определить начальную структуру, методы оптимизации, пригодность синтезируемого покрытия, пленкообразующие материалы из имеющейся базы данных. Проверка качества про- граммного обеспечения проведена на примере синтеза ахроматических просветляющих покрытий в средней ин- фракрасной области спектра на подложках из кремния. Выигрыш по оценке функции качества и критерия устойчи- вости показал снижение остаточного отражения в полтора-два раза по сравнению с известными решениями. Прак- тическая значимость: применение программного обеспечения Film Manager показало возможность реализации ахроматических просветляющих покрытий в средней инфракрасной области спектра на любых подложках. Разрабо- танные покрытия позволяют снизить остаточное отражение и обладают высокими оптическими и эксплуатационными свойствами.

Постановка проблемы: определение структуры песочных групп графов представляет собой сложную вычис- лительную задачу. В попытке снизить сложность решения данной задачи для некоторых классов графов была обна- ружена зависимость между песочной группой графа и его матроидом: структура песочной группы графа зависит только от его матроида. Целью статьи является доказательство данного утверждения. Методы: для доказательства изоморфности песочных групп 2-изоморфных графов были использованы элементарные операции с матрица- ми Лапласа этих графов. Основной результат статьи получен как следствие теоремы Уитни о 2-изоморфных графах. Результаты: доказано, что структура песочной группы графа полностью определяется структурой матроида этого графа.

Постановка проблемы: прежде чем осуществлять вычисления градиента поверхности на основе ее снимков при различном положении источников света, необходимо исключить возможность ситуации, не соответствующей модели, используемой в методе вычисления. Наиболее эффективный путь, не требующий какой-либо предварительной обра- ботки объекта, заключается в сегментации исходных снимков. Целью работы является определение и систематизация признаков затенений, бликов и переотражений; разработка алгоритма сегментации исходных снимков с учетом спе- цифики фотометрического метода сканирования. Методы: экспериментальные данные получены при компьютерном моделировании исходных изображений с использованием модели отражения Фонга. Для сегментации изображений используются признаки бликов и затенений, основывающиеся на проверке линейной зависимости интенсивностей снимков, находящихся в одной плоскости, и минимизации функции отклонения исходных данных от данных, соответ- ствующих используемой модели. Результаты: определена конфигурация фотометрического трехмерного сканера из пяти фиксированных источников света, позволяющая использовать дополнительные признаки при сегментации зате- нений, бликов и переотражений. За счет избыточного количества снимков гарантируется наличие как минимум трех измерений яркости в каждой точке объекта, удовлетворяющих условиям проверки. Разработан алгоритм для проверки соответствия исходных данных и модели отражения света поверхностью, используемой для вычисления, в котором для большинства видимых точек задача минимизации функции от двух переменных не требует решения или была сведена к задаче минимизации функции от одной переменной. Представлен результат сегментации для двух фигур, на одной из которых смоделированы затенения, блики и разрыв поверхности, которые часто являются трудностями для вычисления ориентации поверхности. Практическая значимость: в сравнении с аналогами разработанный алгоритм сокращает время, необходимое для сегментации всей видимой области, а также осуществляет более детальную сегментацию ис- ходных снимков.

Введение: многие системы передачи информации, основанные на явлении хаотической синхронизации, имеют низкую устойчивость к шумам и искажениям сигнала в канале связи, ограничивающую их практическое применение. Цель: разработка и исследование схемы передачи информации с переключением хаотических режимов, обладающей высокой устойчивостью к шумам и амплитудным искажениям сигнала в канале связи. Результаты: предложена мо- дификация классической схемы связи с переключением хаотических режимов, существенно увеличивающая помехо- устойчивость системы. Передатчик и приемник схемы построены на основе систем с запаздывающей обратной свя- зью, демонстрирующих хаотическую динамику высокой размерности. Проведены численные исследования предло- женной системы передачи информации. Построены зависимости вероятности ошибки на бит при передаче бинарного информационного сигнала от отношения сигнал/шум, затухания сигнала в канале связи и длины интервала времени, в течение которого передается один бит. Показано, что предложенная система связи демонстрирует значительно более высокую устойчивость к шумам и амплитудным искажениям сигнала в канале связи, чем большинство других систем передачи информации, использующих хаотическую синхронизацию для передачи информационного сигнала через ана- логовый канал связи. Практическая значимость: предложенная система связи позволяет повысить устойчивость схем с переключением хаотических режимов к шумам и затуханию сигнала в канале связи, что открывает возможность их практического использования.

Введение: на настоящее время практически не существует региональных программ стратегического развития гор- нопромышленных комплексов местного значения, к которым относятся в основном производства по добыче обще- распространенных видов полезных ископаемых: строительных камней, песка, песчано-гравийных материалов, торфа и т. п., — которые крайне важны для экономики региона и, прежде всего, для строительного и аграрного сектора, малой энергетики. Цель исследования: разработка концептуальной схемы формирования стратегии развития горнопромыш- ленного комплекса регионального значения с выделением стратегических программ развития по видам полезных иско- паемых. Результаты: исследования определили специфические проблемы развития горнопромышленного комплекса, добывающего общераспространенные виды полезных ископаемых, к которым относятся ориентация на внутренние рынки и практически полное отсутствие возможности выхода на внешние рынки, невысокая инвестиционная привле- кательность, низкий уровень использования производственных мощностей. Установлено, что данные проблемы имеют системный характер и требуют совершенствования концептуальных принципов в части формирования стратегии раз- вития горнопромышленного комплекса регионального значения. На основании выявленных проблем в сферах вос- производства ресурсов, инновационной и инвестиционной политик, экологии определены для горнопромышленного комплекса, добывающего минеральное сырье местного значения, приоритетные стратегические направления разви- тия: максимальное использование существующего природно-сырьевого потенциала; инновационное технологическое развитие добывающих производств; поиск возможностей диверсификации производств; активное использование тех- ногенных отходов (пески-отсевы); развитие интеграционных механизмов горного бизнеса и государства. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы департаментами промышленности и недропользова- ния при формировании приоритетов развития и стратегических программ развития отраслей горнопромышленного комплекса регионального значения.

Постановка проблемы: синтез топологической структуры беспроводной сети передачи данных подразумевает пла- нирование территориального размещения базовых приемо-передающих станций на местах-кандидатах и подключение к ним клиентов. Недостатками существующих подходов к решению этой задачи являются использование методов, не показывающих высокую скорость расчета (метода ветвей и границ, эвристического метода Лагранжа и др.); отсутствие ограничений, учитывающих уровень затухания сигнала при распространении от базовой станции к клиенту и обратно, а также уровень межсотовых помех; использование всего одного типа базовых станций. Целью исследования является создание модели решения задачи размещения базовых станций, не имеющей указанных недостатков. Результаты: сформулирована задача размещения базовых станций с учетом уровня отношения сигнала к помехам для клиентов сети. Решение задачи представляется в виде вектора структур, каждая из которых хранит информацию об одном ме- сте-кандидате (тип установленной базовой станции, список подключенных клиентов). Разработаны модификации ал- горитмов вероятностного поиска с запретами и мультистарта, в основе которых лежит понятие окрестности текущего решения. Новое решение из окрестности текущего может быть получено при помощи одной из шести операций: смены типа одной станции на более дешевый/дорогой, переподключения одного клиента, удаления одной базовой станции, добавления одной станции, перемещения одной базовой станции. С целью избежать «застревания» в локальных опти- мумах при поиске с запретами алгоритму запрещается просматривать решения из списка запретов. Новизна подхода заключается в том, что в список запретов добавляются не конкретные прошлые решения, а операции по изменению конфигурации сети, которые могут вернуть нас в старые локальные оптимумы. Сущность модифицированного алгорит- ма мультистарта состоит в следующем: используются всего две операции для получения нового решения (удаление ба- зовой станции и смена типа на более дешевый), просматривается только часть окрестности, переход к новому решению осуществляется по принципу «первое улучшение», алгоритм поиска лучшего решения запускается несколько раз. Раз- работанные алгоритмы реализованы как программное обеспечение на языке Delphi. Показано, что новые алгоритмы демонстрируют лучшие результаты, чем метод локального поиска. Практическая значимость: разработанные модифи- кации методов мультистарта и поиска с запретами позволяют находить решение задачи размещения базовых станций за приемлемое время, на много порядков быстрее точного метода полного перебора. Выявлена зависимость качества решения поставленной задачи методом вероятностного поиска с запретами от длины списка запретов и значения па- раметра рандомизации окрестности

Постановка проблемы: функции по объединению и согласованию разнородных сетей в составе корпоративной сети выполняются в центрах сопряжения разного уровня — мостах, коммутаторах, маршрутизаторах и шлюзах. Центры сопряжения создаются на базе процессоров с типичными архитектурами I386, PowerPC, ARM, RISC и др. Такая жесткая привязка архитектуры к функциональности не позволяет гибко управлять ресурсами и распределять нагрузку, а произво- дительность центра сопряжения при выполнении фиксированных задач используется не полностью, а лишь на 10–20 %. Альтернативой является динамическая настройка структуры центра сопряжения в зависимости от решаемых задач и внешних условий. Цель работы состоит в разработке методики синтеза центров сопряжения разнородных информаци- онных сетей с заданным набором свойств. Результаты: предложена модель центра сопряжения корпоративных инфор- мационных сетей с выделением минимально полного набора структурных элементов, присущих всему многообразию вариантов центров сопряжения, что позволяет обеспечить универсальность данной модели в различных задачах син- теза структуры центра сопряжения. Разработана методика структурного синтеза центра сопряжения, которая отличает- ся от существующих комбинированным применением этапов автоматической генерации множества альтернативных структур центра сопряжения на основе генетического алгоритма и «ручного» выбора предпочтительного варианта для осуществления многокритериального синтеза структуры центра сопряжения в условиях, близких к реальным. Практи- ческая значимость: методика синтеза структуры центра сопряжения может найти применение при решении задач проектирования корпоративных информационных систем и выбора сетевого оборудования.

Постановка проблемы: из-за больших объемов информации, хранящейся в базах данных и знаний интеллекту- альных систем, степень отличия механизма обработки этой информации от полного перебора считается мерой интел- лектуальности подобных систем. На сокращение перебора, в частности, направлены различные способы управления выводом, в том числе ранее предложенный автором метод управления прямым выводом в интеллектуальных систе- мах с дискретными доменами переменных путем анализа эвристических индикаторов хода вывода, использующих некоторые подмножества этих доменов. Однако этот метод однонаправленный, что не позволяет ускорить вывод за счет своевременного изменения его направления и эффективного разрешения конфликта. Цель настоящей работы состоит в распространении того же теоретико-множественного подхода на задачи управления комбинированным вы- водом и разрешением конфликта для сокращения перебора вариантов продолжения вывода. Результаты: разработана динамическая стратегия управления комбинированным детерминированным и вероятностным выводом в дискретных продукционных интеллектуальных системах, анализирующая структуру следствий из входящих в конфликтное множе- ство продукций и сравнивающая ее со структурой предпосылок цели вывода, чтобы выбрать продукцию, применение которой способно в максимальной степени подтвердить истинность текущей цели. Известно, что динамические страте- гии обеспечивают большую гибкость, чем встроенные, в которых ход выбора предопределен априорно. Предложенный подход к представлению и анализу информации в интеллектуальных системах отличается от существующих тем, что в нем оперативно учитывается внутренняя структура данных и знаний интеллектуальной системы. Это позволяет повы- сить скорость вывода в дискретной интеллектуальной системе. Практическая значимость: представленные в работе правила управления применением продукций позволяют ускорить процесс достижения цели вывода при детерминиро- ванном, вероятностном и нечетком представлении информации в интеллектуальной системе.

Постановка проблемы: обнаружение воздушных объектов с использованием постороннего источника подсвета вы- зывает необходимость обеспечения согласованного приема сигналов с априорно неизвестными параметрами. Мето- ды приема сигналов в условиях априорной параметрической неопределенности приводят к адаптивным алгоритмам. Цель: получение алгоритмов совместного обнаружения и оценивания неизвестных параметров сигнала, представляю- щего собой аддитивную смесь частотно-модулированного сигнала с неизвестным значением несущей частоты, изменя- ющейся крутизной частотной модуляции, случайным отклонением фазы и частоты и белого шума. Результаты: с исполь- зованием уравнений нелинейного обнаружения и оценивания для предложенной модели сигнала получены алгоритмы работы и реализующая их структура оценочно-корреляционного приемного устройства, в котором можно выделить блок нелинейной фильтрации и блок обнаружения. По мере уточнения оценок неизвестных параметров перестраиваемый гетеродин подстраивается под сигнал, содержащийся во входном колебании.

Purpose: Orthogonal matrices with many applications introduced by J. J. Sylvester have been become famous: Hadamard matrices, symmetric conference matrices, and weighing matrices are the best known of these matrices with entries from the unit disk. The goal of this note is to develop a theory of such orthogonal matrices based on preliminary research results. Methods: Extreme solutions (using the determinant) have been established by minimization of the maximum of the absolute values of the elements of the matrices followed by their subsequent classification. Results: We show that if S is a core of a symmetric conference weighing matrix, then there exists a three-level orthogonal matrix, X. We apply this result to the three-level matrices given by Paley using Legendre symbols to give a new infinite family of Cretan orthogonal matrices. An algorithmic optimization procedure is known which raises the value of the determinant. Our example is for Cretan matrices upto, say four decimal places (but could be made more). Practical relevance: The over-riding aim is to seek Cretan matrices as they have many applications in image processing (compression, masking) to statisticians undertaking medical or agricultural research, and to obtain lossless circuits for telecommunications conference networking. Web addresses are given for other illustrations and other matrices with similar properties. Algorithms to construct Cretan matrices have been implemented in developing software of the research program-complex.

Purpose: This note discusses three-level orthogonal matrices which were first highlighted by J. J. Sylvester. Hadamard matrices, symmetric conference matrices, and weighing matrices are the best known of these matrices with entries from the unit disk. The goal of this note is to develop a theory of such matrices based on preliminary research results. Methods: Extreme solutions (using the determinant) have been established by minimization of the maximum of the absolute values of the elements of the matrices followed by their subsequent classification. Results: We give a three-level Cretan(37). This is new and the first time such a matrix has been found whose order is other than a 2k, k is an even integer. The methods given in this note may be used to construct many more Cretan matrices based on regular Hadamard matrices. Practical relevance: The over-riding aim is to seek Cretan(n) with absolute or relative (local) maximal determinants as they have many applications in image processing and masking. Web addresses are given for other illustrations and other matrices with similar properties. Algorithms to construct Cretan matrices have been implemented in developing software of the research programcomplex.

Purpose: This work addresses the problem of efficient broadcasting of resource allocations descriptors for VoIP traffic in mobile OFDMA-based wireless systems. Methods: We present the problem of mapping overhead and show that it can be substantially reduced by using semi-persistent allocations and by taking advantage of the periodicity of VoIP frames, generated by a multi-phase vocoder. To handle the impact of mobility on the characteristics of the wireless channel we utilize a cross-layer decision approach that tracks the channel quality and predicts the expected mobile user behavior such that the system may under-react to channel changes in some cases. Results: We explicitly show how the variability of the wireless channel can be tracked by using a Markovian model with a set of discrete states. By estimating both state- and transition probabilities of the multi-state Markovian model, we underline the foundations for a cross-layer decision algorithm that is able to overlook short transitions in channel states, without changing the modulation and/or the coding schemes. The main advantage of this approach is the ability to support multiple codecs, or a single codec with different operational modes, both result in different packet sizes and different periods. Practical relevance: The proposed channel tracking mechanism is simple enough to be implemented in the base station of any practical OFDMA-based system using the WiMAX or LTE technology

Постановка проблемы: в области искусственного интеллекта при проектировании многомодальных инфокомму- никационных систем и человеко-машинных интерфейсов крайне актуальны вопросы объединения разнородной ин- формации (текстовой, акустической, визуальной и иных типов), поступающей как от пользователей, так и к ним по раз- личным входным и выходным каналам коммуникации. Основная проблема при разработке и использовании многомо- дальных инфокоммуникационных систем заключается в том, что для них необходимы эффективные и надежные методы и технологии автоматического распознавания сигналов от каждой модальности, а также многомодального объединения информации и принятия решений. Цель: аналитический обзор научных методологических основ построения интеллекту- альных инфокоммуникационных систем, опирающихся на многомодальные человеко-машинные интерфейсы. Резуль- таты: представлен широкий спектр современной научно-технической литературы, описывающей результаты мировых научных исследований по данной теме за последнее десятилетие. Комплексный анализ существующих стратегий и ма- тематических методов обработки и интеграции многомодальной информации (на основе раннего, позднего и гибридно- го подходов к объединению), учета взаимной корреляции и синхронизации модальностей показал, что для большинства прикладных задач разработаны адекватные и эффективные способы объединения и разделения модальностей, которые должны грамотно применяться на этапе проектирования интеллектуальных систем

Постановка проблемы: при обработке радиолокационных сигналов для подавления пассивных коррелированных помех в радиолокационных станциях варьируется порядок режекторного фильтра от максимального значения до ну- ля (отключения фильтра), что приводит к необходимости выравнивать в реальном времени уровень выходного шума и вносимых (фазовых и групповых) задержек, а также минимизировать потери полезного сигнала, вызванные рас- согласованной фильтрацией. Целью работы является определение условий видимости целей в системе, построенной на основе канонической структуры со случайными параметрами. Результаты: обоснован и сформулирован принцип «стохастического обеления»; предложена каноническая структура стохастического фильтра с постоянным порядком: сто- хастического компенсатора — для зоны помех, энергетически прозрачного стохастического фильтра — для зоны шума. По характеристикам эффективности — пороговым характеристикам детектирования слабых сигналов — доказана экви- валентность детерминированных и стохастических систем. Практическая значимость: полученный результат позволяет достичь постоянного уровня выходного шума и ложных тревог, снизить требования к разрядности системы цифровой обработки сигналов, а при пространственно-частотной трактовке процесса модуляции параметров управляемого по- крытия — снизить заметность летательных аппаратов.

Постановка проблемы: одним из путей оповещения населения об угрозе чрезвычайных ситуаций является рассыл- ка сообщений с предупреждающей информацией на сотовые телефоны. Трудности реализации данного пути связаны с установлением рациональной частоты рассылки сообщений для различных категорий населения и видов чрезвычай- ных ситуаций, а также оценкой отдельных психологических аспектов обработки человеком предупреждающей инфор- мации. Целью работы является разработка модели информирования населения, позволяющей оценить соотношение различных психологических аспектов понимания и усвоения людьми информации о защите в чрезвычайных ситуациях, а также рациональную частоту доведения такой информации. Для достижения данной цели необходимо провести анализ результатов научных исследований в области информирования населения; определить методические основы для раз- работки модели, обосновать ее исходные положения, предпосылки и допущения; разработать структуру и содержание модели и установить аналитические зависимости между частотой доведения информации и результатами действий на- селения. Результаты: разработана модель информирования населения при химической аварии. В связи с наличием нелинейных и обратных связей между количеством сообщений и результативностью действий населения при хими- ческой аварии в основу модели положен метод системной динамики. В соответствии с данным методом население в зоне химической аварии представлено в виде потоков людей, переходящих в состояния «население в опасной зоне», «население поражено», «население не поражено», «погибло» и «спасено». Темпы таких потоков регулируются скоростью распространения опасности и вероятностью правильных действий населения. Скорость распространения опасности определяется скоростью движения облака зараженного воздуха, концентрацией опасного вещества и временем его воздействия на население. Вероятность правильных действий зависит от правильности понимания, степени усвоения предупреждающей информации, затрат времени на ее обработку, а также успешности защиты после информирования. Процесс информирования населения в условиях химической аварии представлен в виде потока сообщений, связан- ного с потоком людей через вероятность правильных действий. Изменяя темпы потока сообщений, можно определить такую частоту информирования, при которой поражение и гибель населения будут минимальны. Практическая значи- мость: результаты моделирования будут положены в основу рекомендаций по информированию различных категорий населения в условиях чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и биолого-социального характера. Ключевые слова — системная динамика, авария, химически опасный объект, вероятность поражения,

Постановка проблемы: для описания и исследования колориметрических свойств жидкокристаллических панелей вводится математическая модель цветопередачи, которая задается параметрически. Параметры модели зависят от технологии изготовления жидкокристаллических панелей и являются уникальными для каждого изготовителя. Цель иссле- дования заключается в разработке способа вычисления оценок параметров модели цветопередачи жидкокристалличе- ских панелей. Методы: вычисления оценок параметров модели цветопередачи проводились на основе теоретического анализа и обработки результатов светотехнических измерений. Теоретическому анализу подлежали координаты цвет- ности вершин треугольника цветового охвата и координаты точки белого цвета панели, предлагаемые изготовителем в технической документации. Координаты цвета или координаты цветности произвольных цветов, отображаемых на экране панели в тестовом режиме, получены в результате светотехнических измерений. Результаты: предложены ма- тематические выражения для вычисления оценок параметров модели цветопередачи жидкокристаллической панели тремя способами, основанными на решении системы уравнений, связывающих параметры: модели и координаты цветности точек белого, синего, красного и зеленого цветов; модели и координаты цвета трех произвольных цветов, из- меренные колориметром; модели и координаты цветности четырех произвольных цветов, измеренные колориметром. Практическая значимость: результаты исследования, полученные при выполнении опытно-конструкторской работы, используются разработчиками средств отображения информации и изготовителями жидкокристаллических панелей для выполнения колориметрических расчетов и для оценки технологического разброса координат цветности индицируемой информации по множеству серийно выпускаемых образцов дисплеев.

Постановка проблемы: при проектировании сложных изделий аэрокосмической отрасли специалистам необходимо постоянно соотносить свои проектные решения с различными требованиями и искать такие варианты, при которых кон- фигурация изделия была бы оптимальна по зачастую конфликтным целевым показателям (массе, стоимости, надежно- сти и т. д.). Однако существующие системы управления жизненным циклом изделий не позволяют проектировщикам и конструкторам оперативно и эффективно решать поставленные задачи. В работе предлагается подход к созданию интел- лектуальной системы поддержки принятия согласованных решений при проектировании сложных изделий аэрокосмиче- ской промышленности на основе мультиагентных технологий. Методы: при проведении исследований использован метод согласования требований и формирования конструкции изделия, базирующийся на принципах виртуального «круглого стола», с применением мультиагентных технологий, предметных онтологий и сетецентрического подхода. Результаты: раз- работаны подход к созданию интеллектуальной системы поддержки принятия согласованных решений при проектирова- нии сложных изделий аэрокосмической промышленности на основе мультиагентных технологий; логическая архитектура мультиагентной системы; модели, методы и алгоритмы поддержки принятия решений при проектировании изделий. При- веден пример модели мира агентов виртуального «круглого стола». Практическая значимость: системы, разработанные на основе предлагаемого подхода, могут быть как полностью автономными, так и интегрированными в единый комплекс с существующими PLM-системами. Использование предлагаемого подхода позволит повысить качество и эффективность процессов проектирования изделий аэрокосмической промышленности за счет применения новых моделей, методов и алгоритмов согласованного управления требованиями и конфигурациями изделий, снизить трудоемкость, стоимость и сроки начального проектирования и перепроектирования объектов при изменении требований.

Постановка проблемы: при диагностике состояния стабильности процесса с асимметричным распределением ин- дивидуальных значений, описываемым теоретическим законом, аналитику зачастую важно, чтобы метод построения контрольной карты соответствовал следующим критериям: обладал низкой вероятностью совершения ошибок 1-го и 2-го рода, наличием вычислительной робастности контрольных пределов, отсутствием нелинейных преобразований ис- ходных данных. Однако параметрические (наиболее точные) методы построения контрольных карт не удовлетворяют од- новременно всем этим критериям. Целью работы является разработка параметрического метода построения контроль- ной карты, соответствующего перечисленным критериям, и сравнение чувствительности карт средних и стандартных от- клонений, построенных по разработанному методу, с чувствительностью таких же карт, построенных по распространен- ным на практике методам, на стадии мониторинга процесса (фаза II). Результаты: разработанный параметрический бутстреп-метод преобразует ранее предложенный авторами подход к вычислению контрольных пределов, основанный на генерировании псевдослучайной выборки, за счет использования несмещенной оценки внутригрупповой измен- чивости (среднего значения квадрата стандартного отклонения) на этапе расчета оценок параметров теоретического распределения, что приводит к снижению вероятности совершения ошибки 1-го рода на стадии мониторинга процесса. Использование среднего статистик внутригрупповой изменчивости увеличивает вычислительную робастность контроль- ных пределов к присутствию особых причин вариации значений характеристики, что позволяет применять метод на стадии ретроспективного анализа процесса (фаза I). В методе отсутствует необходимость в нелинейных преобразо- ваниях исходных данных, усложняющих интерпретацию и применение на практике результатов анализа. Предложен- ный метод позволяет построить контрольную карту любой статистики для любого теоретического закона распределения (с одним или двумя параметрами) индивидуальных значений характеристики процесса. Значения оценок вероятности совершения ошибок 1-го рода картами средних и стандартных отклонений, вычисленные по предложенному методу, находятся ближе к требуемым значениям, чем значения оценок вероятности совершения ошибок 1-го рода такими же картами, вычисленные по другим методам. Значения оценок вероятности совершения ошибок 2-го рода контроль- ными картами, вычисленные по предложенному методу, таковы, что эти карты способны оперативно выявлять сдвиги в положении и изменчивости значений характеристики процесса. Практическая значимость: разработанный метод в настоящее время успешно используется в телекоммуникационной отрасли для мониторинга характеристики средней длительности телефонного разговора. Ключевые слова — статистическое

Цель: в радиотехнических системах передачи информации методы канального кодирования, как правило, исполь- зуются для повышения помехоустойчивости передачи информации по радиоканалам. Комбинированное случайное кодирование, являющееся сочетанием помехоустойчивого и стохастического кодирования, позволяет одновременно обеспечить помехоустойчивость и информационную скрытность передачи информации. Цель работы — исследование взаимосвязанных показателей достоверности и защищенности передачи информации по радиоканалам при использо- вании комбинированного случайного кодирования. Методы: качественный и количественный анализ потенциальной помехоустойчивости и информационной скрытности передачи информации по радиоканалам на основе комбиниро- ванного случайного кодирования при различных вариантах выбора параметров кода. Результаты: представлено опи- сание разработанного метода комбинированного случайного кодирования и исследованы показатели достоверности и защищенности передачи информации по радиоканалам при различных сочетаниях числа информационных симво- лов, проверочных символов и символов стохастического кода в кодовой комбинации комбинированного кода. Показа- на возможность выбора параметров комбинированного кода, одновременно удовлетворяющего требованиям к обоим анализируемым показателям, в том числе при обеспечении помехоустойчивости и информационной скрытности путем «обмена» на них скорости передачи информации. Практическая значимость: представлены рекомендации по выбору вариантов использования комбинированного случайного кодирования для передачи нескольких условно выделенных типов сообщений с различными приоритетами.

Постановка проблемы: для описания процессов функционирования и прогнозирования состояния неисправных, но работоспособных сложных технических объектов, находящихся в условиях нестационарного воздействия факторов внешней среды, часто используется математический аппарат, учитывающий нелинейный и вероятностный характер процессов функционирования его подсистем, например автоматы с памятью, вероятностные автоматы или логико- вероятностные модели. При этом низкая достоверность прогнозных моделей дискретных состояний обусловлена ста- тистическими свойствами обучающей выборки. Цель работы — повысить достоверность класса прогнозных моделей дискретных состояний нелинейных динамических систем, получаемых на основе последовательного статистического обучения при заданном времени их обучения. Результаты: сформулирована общая постановка задачи синтеза ней- росетевой прогнозной модели, использующей кодированную информацию о дискретных состояниях нелинейной дина- мической системы, с учетом ограничений на время ее обучения. Разработан алгоритм обучения прогнозной модели, учитывающий требования к ее применению. Предложен алгоритм максимизации энтропии обучающей выборки, позво- ляющий значимо повысить достоверность нейросетевой прогнозной модели дискретных состояний с последовательным обучением и улучшить данный показатель по сравнению с наилучшей авторегрессионной полиномиальной моделью. Приведен пример прогнозной модели дискретных состояний бортовой аппаратуры космического аппарата в условиях нештатного функционирования. Практическая значимость: разработанные алгоритмы позволяют сравнительно быстро синтезировать достоверную прогнозную модель на основе кодированной информации о состояниях дискретной дина- мической системы при низком значении энтропии исходной обучающей выборки. Рекомендовано использовать разра- ботанные алгоритмы в бортовых комплексах управления летательных аппаратов для синтеза автоматов, описывающих сложные процессы функционирования бортовых систем, в том числе в условиях нештатного функционирования.

Цель: определение особенностей возникновения источников зажигания изоляции электропроводок вследствие появления аварийных ситуаций при их эксплуатации как научная основа повышения пожарной безопасности объектов, связанных с жизнедеятельностью человека. Результаты: выявлено, что чаще всего короткое замыкание является следствием объединенного воздействия на низковольтную электрическую сеть разнообразных источников зажигания. Экспериментально доказано, что если монтаж внутренней электропроводки помещения выполнен не качественно, то в этих местах начнет появляться электрическое искрение или монотонное изменение переходного сопротивления. В этом случае силовое контактное соединение разогревается и может превысить допустимую эксплуатационную температуру изоляции, что может повлечь ее воспламенение. Анализ полученных усредненных экспериментальных кривых разогрева и остывания силовых контактных соединений при заданных мощностях нагрузки позволил сформировать адекватную логику работы автоматической системы мониторинга и диагностики электропроводок при наличии электрического искрения или монотонного изменения переходного сопротивления контакта, что даст возможность оценить качество монтажа и старение проводов, кабелей и силовых контактных соединений перед вводом в эксплуатацию электропроводки, чем обеспечивается ее приемлемый уровень пожарной безопасности. Практическая значимость: разработанная автоматическая система мониторинга и диагностики электропроводок позволяет непрерывно оценивать уровень пожарной безопасности системы электроснабжения объекта и своевременно формировать сигнал на отключение аварийной электропроводки и сигнал уровня ее пожарной опасности. Предложенная система может выступить подсистемой для обеспечения нормируемого уровня пожарной безопасности в системе «Умный дом» или Smart Grid.

Введение: cреди направлений решения проблемы нейтрализации отработавших газов автомобиля наибольшее распространение получили методы и средства каталитической нейтрализации. Исследования показали, что подогрев ка- тализатора для решения задач нейтрализации оказывается необходим. Однако системы управления температурой ка- тализатора по критерию минимизации вредных отработавших газов в известных работах не рассматривались. Целью исследования является разработка нового способа нейтрализации, основанного на построении замкнутой системы управления (регулирования, стабилизации) температурного режима. Результаты: анализ факторов, влияющих на эф- фективность катализатора, показал, что его нагревание повышает каталитические свойства. Разработана структура ав- томатической глобальной и локальной замкнутых систем управления процессом нейтрализации, которые обеспечивают нагрев катализатора только в моменты повышения концентрации вредных отработавших газов. Системы управления с оператором водителем также позволяют отслеживать процесс нейтрализации. Анализ функциональных зависимостей концентрации отработавших газов от температуры катализатора для обеспечения соответствия стандартам показал, что использование замкнутой системы регулирования температурного режима позволяет достигнуть требуемых норм. Практическая значимость: предлагаемый способ позволяет принципиально снизить количество отработавших газов в выбросах автомобилей, а приведенные в статье результаты исследований служат основой для отработки аппаратно- программных средств конструкторско-технологических решений и последующего серийного внедрения управляемых каталитических нейтрализаторов в автомобильную промышленность.

Постановка проблемы: одной из важных проблем в области управления данными является их неполное (нечеткое) дублирование, ведущее к снижению качества, в частности к ошибочной интерпретации информационной системой одного и того же объекта как нескольких разных. Реляционная модель данных, а также промышленные СУБД на осно- ве реляционной модели, позволяют исключить ситуации полного дублирования данных, но не имеют механизмов для распознавания и предотвращения появления нечетких дубликатов. Целью работы является разработка такого способа обнаружения нечетких дубликатов, который мог бы быть реализован в реляционной модели данных и промышленной реляционной СУБД. Результаты: рассмотрена общая для информационных систем проблема нечеткого дублирования, предложены пути внесения смысловой дублирующей информации в реляционную базу данных. Определено, что для решения проблемы неполного дублирования следует использовать механизмы нечеткого сравнения строк с учетом их семантики. Приведен пример практической реализации способа для СУБД PostgreSQL с использованием реляционных механизмов обработки данных. Практическая значимость: разработанный способ позволяет автоматически обнару- живать дубликаты, исключив вмешательство человека-оператора, и тем самым повысить качество данных информаци- онной системы. Пример практической реализации для промышленной СУБД позволяет непосредственно использовать предложенный способ в инженерной практике разработки информационных систем. Данный способ также был исполь- зован авторами при разработке коммерческой автоматизированной информационной системы.

Постановка проблемы: большинство методов классификации сигналов учитывают внутреннюю структуру объек- тов, основываясь только на марковских предположениях, что приводит к потере значительной части дискриминантной информации, содержащейся в сигнале. Целью данной работы является улучшение качества работы методов класси- фикации сигналов за счет анализа информации о структуре их кластерного разбиения. Результаты: предложен метод классификации на основе спектрального анализа графов, формируемых по обучаемой с учителем модели, и разработан способ классификации сигналов на основе анализа структуры кластеров, получаемых в результате отображения сигнала на нелинейное главное многообразие малой размерности с помощью алгоритма формирования самоорганизующейся карты Кохонена. Полученное кластерное разбиение представляется в виде графа. Определены граф данных и граф мо- дели, задаваемые на топологической, упорядоченной структуре карты Кохонена. Целочисленная мера сходства графа данных и графа модели вычисляется с использованием методов спектральной теории графов. Экспериментально до- казано улучшение качества классификации при объединении предложенного в работе метода с широко известными методами, такими как HMM и HCRF, а также с ранее разработанным нами методом NPM-PGM. Практическая значи- мость: разработанный метод может быть использован для решения задач распознавания сигналов (последователь- ностей наблюдений), таких как, например, распознавание рукописных символов, написанных

Постановка проблемы: обеспечение конкурентоспособности бизнеса в условиях стагнации рынка, отягощенной высоким уровнем конкуренции, является непростой управленческой задачей, которая не может быть решена традиционными способами. Фундаментальный вопрос современного менеджмента промышленного предприятия состоит в том, как достигнуть конкурентного преимущества и удержать его. Целью исследования является систематизация современных моделей ресурсного менеджмента промышленного предприятия, выявление их влияния на достижение предприятиями устойчивых конкурентных преимуществ. Результаты: проведена систематизация школ ресурсного менеджмента — бережливого производства, теории ограничений, ресурсной теории. Сравнительный анализ их целей показал, что схожие цели — оптимизация затрат и максимизация прибыли — достигаются принципиально по-разному: в бережливом производстве — путем сокращения производственных потерь, в теории ограничений — увеличением пропускной производственной способности, в ресурсной теории — созданием ключевых конкурентных преимуществ. Выявлено, что возможными результатами применения проанализированных школ ресурсного менеджмента на практике может быть повышение качества готовой продукции, снижение уровня операционных затрат, максимизация прибыли, достижение конкурентных преимуществ деятельности. Показано, что организационные построения компаний в зависимости от выбранной модели ресурсного управления принципиально отличаются подходом к удержанию или делегированию основных функциональных областей деятельности. Практическая значимость: предложенная систематизация современных моделей ресурсного менеджмента позволит обоснованно выбирать модель, максимально соответствующую сложившейся рыночной конъюнктуре, что в свою очередь даст промышленному предприятию возможность достичь устойчивых конкурентных преимуществ. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.105

Purpose: This note discusses two level quasi-orthogonal matrices which were first highlighted by J. J. Sylvester; Hadamard matrices, symmetric conference matrices, and weighing matrices are the best known of these matrices with entries from the unit disk. The goal of this note is to develop a theory of such matrices based on preliminary research results. Methods: Our new regular Hadamard matrix constructed for order 196, suggests a source of ideas to construct regular Hadamard matrices of orders n = 1 + p  q = 1 + p  (1 + 2m), where p, q are twin odd integer (q – p = 2); m = (q – 1)/2, prime, order of inner blocks. Results: We present a new method aimed to give regular Hadamard matrix of order 196 and similar matrices. Such kinds of regular Hadamard matrix of order 36 were done by Jennifer Seberry (1969), that inspired to find matrices of orders 4k2, k integer, 36, 100, 196, …, 1444 and many others. We apply this result to the family of regular matrices obtaining a new infinite family of Cretan matrices with orders 4t + 1, t an integer, 37, 101, 197, …, 1445, etc. Practical relevance: Web addresses are given for other illustrations and other matrices with similar properties. Algorithms to construct regular matrices have been implemented in developing software of the research program-complex. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.2

Цель: разработка системы распознавания динамических образов с использованием нового подхода на основе резервуарных вычислений. Результаты: распознавание динамических образов определяется как выявление патологических состояний сердца пациента — аритмий по изменяющемуся сигналу его электрокардиограммы. В качестве примера рассматриваются два типа аритмий — суправентрикулярная и вентрикулярная. Предложен новый эффективный метод решения поставленной задачи на основе модели машины неустойчивых состояний, состоящей из импульсной рекуррентной нейронной сети и считывателей. Представлен процесс решения задачи распознавания электрокардиограмм. Демонстрируется на понятном примере специфика используемого подхода: представление данных в импульс- ной форме, работа импульсной нейронной сети, считывание данных и принятие решения — классификация. В качестве исходных данных используется база данных SVDB по аритмиям из свободного ресурса Physionet. Рассчитываются показатели качества распознавания и сравниваются с показателями, полученными при использовании наиболее известных альтернативных методов. Практическая значимость: предложенный метод на основе машины неустойчивых состояний позволяет повысить качество решения задач распознавания динамических образов разнообразной природы по сравнению с классическими методами. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.85

Purpose: A detailed analysis of the spatial-temporal variations of the polarized characteristics of an elliptically polarized radio wave propagating in various built-up environments. Methods: Analysis of the classical methods used for defining the polarized parameters of homogeneous monochromatic plane waves, arriving at the receiver antenna from various directions in free space, is briefly presented. These methods are adapted for the propagation scenarios occurring in four land builtup environments, where the complicated stochastic variations of wave polarization parameters have been observed experimentally and when the canonical methods are ineffective. The 3D classical presentation of the geometrical parameters of the polarized ellipse and Stocks parameters are used to analyze the co-polarized and cross-polarized components of the wave intensity in the vertical and horizontal plane of the polarization ellipse and their relations with the main parameters and characteristics of the built-up terrain are explored. Practical Relevance: The presented analysis allows to estimate theoretically the angle of wave depolarization and the polarization loss effects in rural, mixed residential, sub-urban, and urban areas. Such estimation allows designers of cellular networks to predict reception problems due to de-polarization in the presence of stochastic disturbances. Measurements that are taken prior to the deployment of cellular networks can now be limited to “problematic antenna positions” that are predicted by the presented model. To the best knowledge of the authors such results are presented for the first time. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.77

Цель: разработка метода тестового диагностирования линейных динамических систем, отличающегося от известных методов, основанных на использовании специальных тестовых воздействий, тем, что применяются математические модели скалярной динамической системы в виде передаточных функций и определенных структур связи ее звеньев. Методы: использована теория линейных систем управления, позволившая понятным и удобным образом описать процесс тестового диагностирования. Результаты: разработан метод тестового диагностирования линейных динамических систем, для которых известны передаточные функции их звеньев и структуры связей этих звеньев между собой. Суть метода в том, что с помощью предложенных диагностических моделей линейной скалярной системы строится процеду- ра тестового диагностирования, основанная на дихотомическом поиске дефекта. Благодаря этой процедуре можно не только обнаружить дефект, но и локализовать то звено системы, где он возник. Процедура тестового диагностирования позволила построить тестеры двух типов — параллельного и последовательного, что связано со способом реализации тестера: при программной реализации тестера использована последовательная, а при моделировании в Simulink — параллельная структура. Практическая значимость: по разработанному методу быстро и достаточно просто можно провести тестовое диагностирование скалярной линейной системы управления, указав место появившегося дефекта. В статье это сделано для двух систем третьего порядка.

Постановка проблемы: при разработке современных систем поддержки принятия решений существует проблема формирования информационного обеспечения, связанная с разнородностью используемой информации по актуальности, качеству и полноте описания субъектов или объектов управления. Целью работы является формирование модифицированного взгляда на функциональное содержание электронного паспорта как базового элемента информационного обеспечения автоматизированных систем поддержки принятия решений. Результаты: предложено объединять всю информацию по конкретному объекту или субъекту в метаинформационную структуру — электронный паспорт субъекта (объекта) управления. При этом электронный паспорт целесообразно рассматривать с новых позиций — как комплексное описание объекта или юридического лица (субъекта), включающее сведения о текущих показателях (индикаторах) его состояния или деятельности, что позволяет объединить в одном информационном пространстве статические (условно-постоянные) и динамически изменяющиеся данные о контролируемых объектах или юридических лицах (субъектах). Электронный паспорт представляется как динамическая метаинформационная структура, в которой установлены логи- ческие связи между различными аспектами описания реального объекта или субъекта и которая содержит программно-методическое обеспечение, позволяющее на базе первичных статистических данных об объекте (субъекте) контроля сформировать набор ключевых показателей деятельности и представлять отчетность о целенаправленном процессе функционирования последних в реальном режиме времени. Практическая значимость: электронный паспорт как метаинформационный объект обеспечивает эффективное решение задач мониторинга, бизнес-анализа и управления и может использоваться для организации хранилищ данных разных контролируемых объектов и субъектов самого различного масштаба и назначения — от единичных объектов (зданий и сооружений, технических изделий или устройств) до сложных организационно-технических, социально-экономических и других субъектов управления. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.100

Цель: рассмотрение логико-вероятностного моделирования отказов блоков сложной системы различного типа с уче- том связей между блоками, основанного на логико-лингвистическом подходе. Результаты: описана процедура модели- рования, сочетающая логико-вероятностный и логико-лингвистический методы моделирования процессов изменения во времени параметров блоков сложной системы в процессе ее эксплуатации. Разработана модель, реализующая упро- щенный подход к проблеме учета связей между блоками сложной системы с использованием логико-вероятностного и лингвистического метода моделирования. Реализован алгоритм моделирования изменения во времени вероятности от- каза сложной системы в виде компьютерной программы в среде С#. Практическая значимость: предложенный подход к проблеме учета связей между блоками сложной системы при моделировании изменения во времени вероятностей их отказа позволяет повысить точность прогнозирования вероятности отказа как для одного блока, так и для связанных с ним других блоков, что приводит к отказу всей системы. Полученная модель может быть применена для управления живучестью сложной системы, например гидроэлектростанции. Результаты, полученные при моделировании, открывают возможности для дальнейших исследований, таких как адаптация алгоритма, для моделирования большого множества объектов, а также создания в будущем экспертной системы, позволяющей обслуживать сложные системы и предот- вращать аварии и катастрофы. По результатам эксплуатации и прогнозирования отказов конкретных систем можно провести коррекцию вводимых в процессе моделирования коэффициентов связи и интервалов квантования фаззифи- цируемых данных, за счет чего может быть повышена достоверность и точность моделирования.doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.35

Постановка проблемы: в процессе эксплуатации информационно-вычислительных систем военного назначения возможно как резкое увеличение объема решаемых задач, так и деградация систем по причинам естественных от- казов и (или) целенаправленного воздействия противника. Такие ситуации характеризуются дефицитом ресурсов ин- формационно-вычислительных систем и в общем случае нестохастической средой функционирования. Целью исследо- вания является решение проблемы распределения ресурсов под задачи в нестохастической среде методами теории адаптивного управления. Методы: формализация информационно-технических воздействий противника для описания возможностей противника по изменению структуры информационно-вычислительной системы, что позволяет созда- вать модель системы непосредственно в ходе управления; формирование пула (агрегирование ресурсов) в процессе решения модифицированной задачи об упаковке контейнеров. Оперативность решения достигается многошаговым сужением множества альтернатив и применением принципа постепенного распространения задач по системе. Резуль- таты: предложен метод, адаптирующий текущую структуру распределенной гетерогенной информационно-вычислитель- ной системы, содержащей стационарные и мобильные элементы, таким образом, чтобы собрать пулы, достаточные для решения поставленных задач. Пул собирается из вычислительных устройств, каналов связи, устройств ввода-вывода, накопителей. Изначально пул включает в себя точку входа задачи, т. е. элемент, на котором начинается выполнение за- дачи. Затем пул расширяется элементами, ему смежными. Процедура расширения пула повторяется до тех пор, пока не будут исчерпаны все ресурсы системы или не будет сформирован пул с требуемыми характеристиками. Сформи- рованный пул не является оптимальным, однако время его формирования близко к реальному. Доказаны сходимость и завершаемость предлагаемого метода; приведен пример и показаны условия применения метода. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы при создании единого информационного пространства различных министерств и служб, в автоматизированных системах военного назначения. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.13

Цель: на основе результатов анализа известных методов сокращения трудоемкости статистического моделирования продемонстрирована актуальность решения задачи поиска эффективных методов построения упрощенной модели ис- следуемой системы. Необходимо разработать подход к поиску приближенного решения системы, позволяющего рас- ширить применимость методов сокращения трудоемкости статистического моделирования. Результаты: обоснована актуальность проведения исследований в области поиска методов построения упрощенных систем, разработан подход к упрощенному моделированию. Для нахождения упрощенного решения системы предлагается использовать построе- ние «карты высот», позволяющей снизить трудоемкость моделирования. Такой подход обладает высокой эффективно- стью и не требует предварительных исчерпывающих знаний о статистических свойствах моделируемой системы. Про- демонстрирована высокая эффективность метода для систем, которые сложно описывать полиномиальными моделями. Практическая значимость: результаты исследований могут быть использованы в задачах сокращения трудоемкости статистического моделирования для повышения их эффективности в условиях неизвестности статистических характеристик моделируемых систем. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.43

Цель: разработка метода обнаружения изменения локальных свойств сигналов и процессов с использованием вейвлет-преобразования в интересах решения прикладных задач обработки информации и анализа динамики систем. Методы: использование инвариантности относительно сдвига и масштабирования и частотно-временной локализации. Результаты: представлено формализованное описание метода обнаружения локальных свойств произвольных сигналов с использованием многомасштабного вейвлет-анализа. Основными операциями обработки сигналов при обнаружении их локальных свойств (особенностей) является анализ вейвлет-коэффициентов малых масштабов и определение интервала корреляции функции, описывающей сигнал. Линии локальных максимумов, объединяющие вдоль оси масштабов на частотно-временной плоскости точки, в которых модули коэффициентов вейвлет-преобразования имеют локаль- ные максимумы, сходятся к некоторым точкам, в которых присутствует особенность. Путем исследования характера изменения локальных максимумов вейвлет-преобразования на различных масштабах определяется расположение и характер локальных особенностей анализируемых сигналов и процессов. Представлен пример использования вейвлет-преобразования спектральных образов наблюдаемых объектов для выбора наиболее информативных спектральных каналов в многоспектральных системах дистанционного зондирования Земли. Практическая значимость: представленное математическое описание разработанного метода может быть положено в основу алгоритмов обработки сигналов и процессов. Метод может быть использован при обработке данных, полученных системами сбора информации, такими как системы дистанционного зондирования, телеметрии, контроля технологических процессов. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.21

Постановка проблемы: в существующих системах управления жизненным циклом изделий используются различ- ные методики, а знания слабо структурированы. По этой причине внедряемые системы эксплуатируются не в полную меру своих возможностей и зачастую используются только на ранних стадиях жизни изделия. В статье описывается новый, сетецентрический подход к управлению жизненным циклом сложных изделий аэрокосмической промышлен- ности. Методы: предлагается интеллектуальная сетецентрическая система Smart PLM, которая является надстройкой над традиционными PLM-системами. Smart PLM состоит из взаимосвязанных систем контроля отдельных стадий жиз- ненного цикла, в которых возникающие проблемы решаются по мере возможности локально, но при необходимости глобально. Результаты: разработана концепция сетецентрической архитектуры системы управления традиционными системами сопровождения жизненного цикла изделий. Продемонстрированы преимущества предлагаемого подхода на примере сложных изделий аэрокосмической промышленности. Выделены основные компоненты системы Smart PLM и описан механизм их взаимодействия. Обосновано решение использовать онтологии для описания предметной области и мультиагентный подход для построения сети потребностей и возможностей при планировании всех этапов жизненного цикла изделий. Разработана логическая архитектура распределенной мультиагентной системы. Разработанные модели, методы и алгоритмы поддержки принятия решений в отдельных компонентах системы позволяют своевременно обе- спечивать адекватную реакцию на возникающие события на всех этапах жизненного цикла изделий аэрокосмической промышленности. Практическая значимость: разработанная архитектура системы может применяться как полностью автономно, так и посредством интеграции в единый комплекс с существующими PLM-системами. Использование предлагаемого адаптивного подхода к управлению жизненным циклом изделий аэрокосмической промышленности позволит повысить их надежность и снизить издержки эксплуатации за счет своевременного взаимодействия и учета требований всех участников на различных этапах жизни изделия.doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.4

Цель: прогнозирование состояния защищенности информационной системы от несанкционированного доступа нарушителей для определения периодичности управления средствами защиты информации. Методы: использованы представление процессов возникновения и предотвращения угроз информационной безопасности в виде потоков слу- чайных событий с заданными статистическими характеристиками и формализованное описание динамики изменения состояния защищенности информационной системы во времени вероятностной моделью конфликтного взаимодей- ствия с нарушителем. Результаты: доказана необходимость использовать в условиях априорной неопределенности экспоненциальное распределение времени преодоления защиты нарушителем. Разработана модель, позволяющая обосновать необходимый период управления средствами защиты информации, а также описать изменение состояния защищенности информационной системы при заданных функциях распределения вероятностей обеспечения и преодоления защиты без наложения ограничений на вид этих распределений. Практическая значимость: на основе анализа изменения вероятностных характеристик защищенности информационной системы во времени может быть реализовано гибкое управление средствами защиты от несанкционированного доступа с учетом прогнозируемого уровня защищенности.doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.50

Введение: оценка эффективности капиталовложений является неотъемлемой частью процесса инвестиционной деятельности, управления инвестиционными проектами, проектами технического перевооружения в частности. Несовершенство специализированного программного обеспечения, наличие множества факторов, влияющих на эффектив- ность проекта, уменьшение возможности обладания исчерпывающими данными о внутренней структуре проекта с течением времени зачастую создают условия неопределенности для принятия решения. Одним из вариантов решения данной проблемы является применение программного обеспечения для имитационного моделирования. Постановка задачи: на предприятии производственная линия состоит из станков, один из которых пришел в негодность. Из двух существующих выходов из ситуации — отремонтировать имеющийся станок или приобрести новый — необходимо найти оптимальный. Результаты: для выбора решения в среде AnyLogic построена имитационная модель, которая вос- производит структуру производственной линии с возможностью моделирования как ремонта имеющегося станка, так и приобретения нового станка. Модель позволяет произвести расчет показателей эффективности в автоматическом режиме. Пользовательский интерфейс предусматривает возможность переключения между вариантами модели. Произведено два эксперимента для двух вариантов. Входные данные для экспериментов принимались одинаковыми. Исследование показало, что вариант ремонта станка является менее предпочтительным, чем приобретение нового. Риск последующих поломок слишком велик, и затраты на ремонт будут регулярно сопутствовать производственному процессу. Заключение: применение системного подхода, и имитационного моделирования в частности, в целях повышения эффективности инвестиционной деятельности, например, при планировании проектов по техническому перевооружению, позволяет представить возможные риски в качестве неопределенностей и учесть их влияние на конечный результат. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.92

Введение: в гибких дискретных системах (экспертных, информационно-аналитических и др.) существует проблема остановки процесса вычислений, т. е. выявления шага обработки, после которого необходимо изменить режим рабо- ты системы (например, выдать сигнал ошибки или изменить направление логического вывода). В настоящей работе предлагается применить для этого универсальные эвристические индикаторы хода вывода, которые можно конкрети- зировать для реальных типов данных. Такие индикаторы позволяют оценить успешность продвижения к цели вывода и принять решение о его прекращении или продолжении. Результаты: предложен метод управления ходом прямого логического вывода в гибких дискретных интеллектуальных системах, основанный на эвристических теоретико-множе- ственных индикаторах хода вывода, которые анализируют текущие подмножества возможных, истинных и ложных зна- чений переменных и прекращают цепочку вывода в случае ее неперспективности (невозможности сузить уже получен- ный диапазон возможных значений целевой переменной) или возникновения конфликта, например получения пустого множества возможных значений. Разработанный метод управления выводом использует интегральные оценки успеш- ности процедур вывода по критериям «здравого смысла», к которым можно отнести коэффициенты уверенности, расчет мер доверия и недоверия (шансов) к гипотезам c учетом использованных и еще не использованных свидетельств, идеи ДСМ-метода и т. п. Практическая значимость: представленные в работе правила обработки продукций и эмпирические индикаторы хода логического вывода в гибких дискретных системах позволяют оценить успешность продвижения к цели вывода и принять решение о его прекращении или продолжении. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.29

Введение: увеличение эффективности современных систем невозможно без совершенствования бинарных кодов и сигналов на их основе. Часто применяемые N-элементные бинарные коды не позволяют достигать желаемого низкого уровня боковых пиков автокорреляционной функции при вариации N в достаточно широком диапазоне. К бинарным кодам для разнообразных систем могут предъявляться дополнительные требования по чередованию знаков коэффи- циентов и наличию аналитической системы нумерации. Это важно при построении и генерации множества кодов объ- емных ансамблей, когда хранятся не коэффициенты кодов, а их номера в определенной системе исчисления. Целью работы является аналитический синтез N-элементных бинарных кодов с заданным уровнем R боковых пиков автокор- реляционной функции (R-кодов) при наличии определенных требований к чередованию коэффициентов кодов, а также разработка системы их учета. Результаты: изложена в общем виде методика решения задачи синтеза с ограничения- ми, указаны ее особенности (например, возможность преобразования совокупности неравенств в систему уравнений, причем ее первая половина используется для нахождения кодов-кандидатов на решение, а вторая — для выявления искомых решений). Даны соотношения, позволяющие найти значения кодовых последовательностей. Предложен спо- соб нумерации синтезированных кодов, базирующийся на системе полных кодов. Введено понятие авторского кода, определяющего правило чередования знаков некоторых коэффициентов R-кодов. Дана методика нахождения списков кодов с такими свойствами в предложенной системе нумерации. Представлены примеры синтеза авторских кодов с R = 3, N = 32, 33. Практическая значимость: предложенная методика и результаты синтеза могут найти приложение при построении бинарных кодов и сигналов на их основе для систем управления, связи, радиолокации, вычислительных систем и сетей. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.59

Журнал предназначен для руководителей и ведущих специалистов научно-исследовательских и опытно-конструкторских организаций и предприятий отраслей промышленности, выпускающих продукцию и предоставляющих услуги в области телекоммуникаций, защиты и обработки информации, систем управления, встраиваемых информационно-управляющих систем различного назначений. Также журнал может быть полезен научным сотрудникам, докторантам, аспирантам и студентам информационных и вычислительных специальностей вузов. Тематические разделы: обработка информации и управление, моделирование систем и процессов, программные и аппаратные средства, защита информации, кодирование и передача информации, информационные каналы и среды, информационно-измерительные системы, системный анализ, стохастическая динамика и хаос, управление в социально-экономических системах, управление в медицине и биологии, информационные технологии и образование, краткие научные сообщения, рецензии (на книги, журналы, статьи, диссертации), хроника и информация (о семинарах, конференциях, выставках, юбилеях, а также очерки по истории науки и техники).