Введение. Предложен подход к получению светосигнальных характеристик в графоаналитическом виде для обоснования режимов работы излучающей аппаратуры оптико-электронных комплексов дистанционного зондирования Земли. Данные комплексы применяются для ведения съемки в условиях недостаточной естественной освещенности местности по причине сложного рельефа, географического положения района или низкого положения Солнца над плоскостью местного горизонта. Методы. С использованием представленной модели проведены расчеты энергетической освещенности земной поверхности. Построены зависимости, учитывающие влияние на распределение спектральной плотности потока электромагнитного излучения положения Солнца над плоскостью местного горизонта для конкретных дат и суточного времени. Основные результаты. Получены светосигнальные характеристики, которые можно использовать для обоснования режимов работы излучающей аппаратуры оптико-электронных комплексов. На основе светосильных характеристик сделан вывод о необходимости искусственного усиления спектральной плотности потока излучения в заданном диапазоне спектра с целью достижения требуемой освещенности снимаемого участка земной поверхности на конкретные дату и время. Усиление спектральной плотности потока излучения позволило создать экспозицию, требуемую для формирования изображений с высокими изобразительными свойствами. Обсуждение. Результаты выполненного моделирования могут найти применение в задаче прогнозирования качества изображений, полученных с использованием искусственных источников оптической подсветки. Предложенный подход позволяет получить изображения, характеризуемые высоким значением линейного разрешения на местности, не прибегая к повышению времени накопления заряда фотоприемным устройством регистрирующей аппаратуры. Применение рассмотренного подхода наиболее актуально в условиях ведения аэрокосмической съемки.

Введение. Представлены результаты исследования люминесцентной динамики комбинированных водно- спиртовых растворов экстрактов плодов калины красной (Viburnum opulus L.) с хитозаном и наночастицами золота при разных концентрациях кислорода. Поиск природных источников фотосенсибилизаторов является актуальной задачей. Для решения данной задачи используются чувствительные аналитические методы, например люминесцентные, с усилением аналитического сигнала в результате генерации плазмонов в наночастицах благородных металлов. Дополнительные исследования в условиях генерации плазмонной энергии показали существенные изменения в динамике оптических спектров при вариации концентрации кислорода в растворах. Спектрально-временная динамика исследована при полном окислении витамина С в изучаемой системе. Метод. Основным методом регистрации динамики взаимодействия флавоноидов Viburnum opulus L. с молекулами кислорода выбран люминесцентный метод. Спектры люминесценции измерены на установке Fluorolog-3 (Horiba, Япония). Применены методы абсорбционного анализа на спектрофотометре (Shimadzu, Япония). Время жизни люминесценции экстрактов Viburnum opulus L. в наносекундном диапазоне измерено в режиме многоканального счета фотонов с использованием пикосекундного диода NanoLED-405L на спектральной установке Fluorolog-3. Выполнена регистрация времени жизни исследуемых экстрактов в микросекундном диапазоне при возбуждении импульсной ксеноновой лампой. Синтез наночастиц золота проведен методом лазерной абляции металлической пластины золота в дистиллированной воде. Лазерная абляция выполнена на установке LQ929 (Solar Laser System, Республика Беларусь). Основные результаты. Обнаружен плазмонный эффект усиления оптической плотности поглощения и интенсивности люминесценции. Изучена кинетика тушения люминесценции экстракта плодов Viburnum opulus L. с хитозаном под влиянием наночастиц золота, близкая к диффузионной. Спектрально определена концентрация кислорода, при которой происходит окисление флавоноидов экстракта. В условиях изменения концентрации кислорода установлены зависимости изменения интенсивности люминесценции экстракта с хитозаном на длинах волн регистрации спектров люминесценции. При допировании кислорода во все растворы обнаружены и исследованы спектральные и кинетические особенности затухания люминесценции с максимумами на длинах волн 480 нм и 580 нм. Установлено, что время жизни люминесценции на длине волны регистрации 480 нм изменяется в зависимости от концентраций наночастиц золота и молекул кислорода и находится в наносекундной области спектра (3–4 нс). Показано, что люминесценция на длине волны 580 нм обусловлена окисленной формой кверцетина, входящего в состав флавоноидов Viburnum opulus L., возникшей при высоких концентрациях кислорода. Зарегистрирована долговременная хемилюминесценция на длине волны 580 нм с длительностью 15 мкс как результат радикальных процессов с участием молекулярного кислорода и молекул экстракта. Обсуждение. Представленные в работе спектральные методы, а также способ определения кверцетина в результате кислородного окисления флавоноидов Viburnum opulus L. могут быть использованы в областях биофизики, биотехнологий и химического анализа.

Введение. Исследована задача управления траекторией движения всенаправленного мобильного робота с полными ограничениями на состояние и насыщением входного сигнала. При движении робота в узком пространстве чрезмерные ошибки отслеживания траектории и скорости могут привести к столкновению. На практике явление насыщения входного сигнала двигателя может привести к тому, что контроллер не сможет достичь требуемых характеристик слежения. По этой причине при проектировании контроллера важно ограничить вектор состояния робота и компенсировать ошибку момента, которая возникает из-за насыщения привода. Метод. С помощью барьерной функции Ляпунова и метода backstepping проектируется виртуальный регулятор и регулятор динамики, которые обеспечивают стабилизацию состояния системы в заданной области ограничений при движении робота по траектории. Производная виртуального закона управления рассчитывается методом динамических поверхностей, что снижает вычислительную сложность. Для устранения влияния неопределенности параметров на движение робота и оценки неизвестных частей его модели применены нейронные сети. Для компенсации ошибок, возникающих при насыщении исполнительных механизмов, создана вспомогательная система. Основные результаты. Имитационный эксперимент выполнен в пакете прикладных программ MATLAB. Экспериментальные исследования показали, что разработанный алгоритм управления может реализовать точное траекторное движение робота в условиях ограничения состояний системы и насыщения входного сигнала в исполнительных механизмах. Обсуждение. Метод может быть применен для решения задачи управления мобильным роботом в ограниченном пространстве. Аналогичным образом он может быть применен ко всем роботам с аналогичной математической моделью.

Введение. Исследован метод двухдлинноволновой цифровой голографической интерферометрии анализа и контроля формы поверхности для технических приложений. Данный метод является бесконтактным и применим для поверхностей, которые подвержены воздействию, в том числе высокотемпературной плазмы в термоядерных реакторах. Показана возможность применения метода с использованием перестраиваемых по длине волны лазеров и миниатюрных вертикально-излучающих диодов. Метод. В основе метода лежит двухдлинноволновая (длины волн 854,000–854,082 нм и 779,900–779,870 нм) цифровая голографическая интерферометрия. Для получения информации о форме объекта выполняется сравнение фазы отраженных от объекта волновых фронтов, зарегистрированных на разных длинах волн. Чувствительность метода определяется величиной синтетической длины волны, которая равна разности длин волн, используемых при записи цифровых первичных голограмм. Основные результаты. Показана возможность применения в рассматриваемом методе вертикально- излучающих диодов (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL) в качестве когерентного источника лазерного излучения. Установлено, что VCSEL имеют длину когерентности около 20 см, а длина волны излучения линейно зависит от величины проходящего тока. Продемонстрирована стабильность длины волны излучения в пределах 1 % в течение 24 часов непрерывной работы. Показаны возможности метода двухдлинноволновой голографической интерферометрии для измерения формы объектов на примерах элемента кузова автомобиля и защитного элемента внутренней стенки реактора Токамак. Обсуждение. Результаты исследований подтвердили возможность применения техники двухдлинноволновой голографической интерферометрии для измерения формы поверхности технических объектов различного типа. Известный и широко применяемый метод проекции полос недостаточно надежно работает на слабо рассеивающих или зеркально отражающих поверхностях. Использование известной системы Лидар требует проводить сканирование поверхности в течение определенного промежутка времени, что при нестабильности объекта (механические перемещения, вибрации) может приводить к ошибкам измерений. В отличие от данных методов исследованный метод позволяет повысить точность измерений за счет малого времени экспозиции камеры (миллисекунды, микросекунды или с использованием импульсов до 10 нс). Недостатком метода двухдлинноволновой голографической интерферометрии является зависимость взаимной корреляции спекл-структур на голограммах от разности длин волн. Для увеличения чувствительности метода необходимо увеличивать эту разность, что ухудшает соотношение сигнал-шум и снижает точность полученных данных.

Введение. Составные части систем, в которых протекают радиационно-каталитические процессы, обычно различаются по массе и электронной плотности, структурным характеристикам, электрофизическим и химическим свойствам. По этой причине взаимодействие фаз в любой форме оказывает большое влияние на направление и параметры процессов в отдельных компонентах. В работе получены рентгенограммы образцов нано-ZrO2 и нано-TiO2 до и после гамма-облучения. Исследованы их кристаллические структуры. Метод. Характер полученной рентгенограммы определялся атомной плоскостью (ε), интенсивностью полученных пиков, соответствующей сингонией образца, размером решетки, плотностью, постоянными решетки и расстоянием между фазовыми группами. Полученные данные рентгеноструктурного анализа обработаны с помощью программы Fullprof. Основные результаты. Полнопрофильная обработка данных рентгеноструктурного анализа оксида циркония (ZrO2) показала, что исходный образец имеет моноклинную структуру (пространственная группа P21/c) со следующими параметрами решетки: a = 5,1506 Å, b = 5,2080 Å, c = 5,3293 Å. Полнопрофильная обработка рентгеноструктурного анализа ZrO2 после гамма-облучения показала изменение структуры с моноклинной (пространственная группа P21/c) фазы на триклинную (пространственная группа P1). Полнопрофильная обработка данных рентгеноструктурного анализа оксида титана (TiO2) показала, что образец имеет тетрагональную структуру (пространственная группа P42/mnm) со следующими параметрами решетки: a = b = 4,5931 Å, c = 2,9592 Å и элементарной ячейкой. В результате расчетов (BR = 1,27; RF = 1,98; χ2 = 2,68) установлено, что структура исходного образца TiO2 является однофазной, тетрагональной и описывается пространственной группой P42/mnm. Обсуждение. Таким образом, в работе показаны структурные превращения оксидов циркония и титана под действием гамма-излучения.

Введение. Представлены результаты исследования кремниевых солнечных элементов с функциональными покрытиями на основе поливинилбутираля с углеродными квантовыми точками. Показано изменение параметров солнечных элементов при использовании таких покрытий на фронтальной поверхности солнечных элементов. Метод. Разработан метод нанесения тонких пленок поливинилбутираля с углеродными квантовыми точками. Пленки образованы при откачке раствора изопропилового спирта с поливинилбутиралем и углеродными квантовыми точками из стеклянной кюветы при помощи перистальтического насоса таким образом, чтобы граница контакта раствора с поверхностью солнечного элемента перемещалась сверху вниз. Процесс может производиться как с воздействием ультразвука, так и без него. Спектры люминесценции углеродных квантовых точек получены с использованием монохроматора СФЛ МДР-41. Толщина покрытия измерена с помощью спектроскопического эллипсометра SE 800. Основные параметры солнечных элементов определены до и после нанесения функциональных покрытий с использованием имитатора солнечного света SolarLab 20-UST. Основные результаты. Исследования показали сильную флуоресценцию углеродных квантовых точек в ультрафиолетовой области солнечного спектра (350–450 нм). При нанесении функциональных покрытий без воздействия ультразвука наблюдалось увеличение эффективности при концентрации углеродных квантовых точек в растворе равной 119 млн–1. При воздействии ультразвука получен плавный рост эффективности солнечных элементов до 2,34 % при максимальной концентрации квантовых точек в растворе 463 млн–1. В коротковолновой области солнечного спектра (365–470 нм) отмечено увеличение эффективности для всех концентраций углеродных квантовых точек, который изменялся в диапазоне от 4,5 до 38 %. Обсуждение. Функциональные покрытия на основе поливинилбутираля с углеродными квантовыми точками являются перспективными и не имеющими аналогов покрытиями для солнечных элементов, которые выполняют также и дополнительную функцию в качестве защитного покрытия от ультрафиолетового излучения. Это покрытие может быть использовано при проектировании и изготовлении широкого класса оптоэлектронных приборов.

Введение. Представлены результаты разработки алгоритма поиска оптимальных начальных концентраций веществ химической реакции. Алгоритм сочетает комбинацию методов оптимизации с теоретическими основами моделирования химических реакций в части построения их кинетических моделей. Математическое описание динамики концентраций реагирующих веществ во времени представлено в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений, начальные условия которой заданы значениями начальных концентраций реагентов. Метод. В общем виде сформулирована задача определения оптимального состава реагирующей смеси. Задача содержит ограничения, накладываемые на значения начальных концентраций веществ и на их начальную суммарную концентрацию. Для решения поставленной задачи применены методы штрафов и Хука–Дживса. Описана функция штрафов, позволяющая свести исходную задачу к задаче без ограничений. Основные результаты. Сформулирован пошаговый алгоритм поиска оптимальных начальных концентраций химической реакции. Проведен вычислительный эксперимент для каталитической реакции аминометилирования тиолов с помощью тетраметилметандиамина. Приведена кинетическая модель реакции, на основе которой сформулирована оптимизационная задача поиска значений начальных концентраций реагентов для получения наибольшего выхода целевого продукта в конце реакции. Вычислены оптимальные начальные концентрации исходных веществ для разной продолжительности реакции и при различных значениях температуры. Обсуждение. Разработанный численный алгоритм определения оптимальных начальных концентраций реагентов учитывает физико-химические особенности поставленной задачи и может быть применен при исследовании сложных химических реакций, содержащих большое количество начальных и промежуточных веществ. Его применение позволяет на этапе компьютерного эксперимента определить закономерности протекания химической реакции, не прибегая к проведению лабораторного опыта, что существенно экономит материальные и временные затраты исследователя.

Представлены нанокомпозиты ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, синтезированные сольвотермо-микроволновым методом. Для объяснения режима фононных колебаний применен метод рамановской спектроскопии. Полученная высокая интенсивность рамановского рассеяния подтвердила высокочастотную фононную моду гексагонального вюрцита ZnO. Наличие интенсивного комбинационного рассеяния света кубических структур ZnS и ZnSe свидетельствует о существовании продольной оптической фононной моды. Обнаружены небольшие сдвиги во всех модах ZnO для ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, которые указывают на наличие напряжения и деформации в кристаллической решетке. Исследованы изменения размера частиц с помощью конфокальной рамановской микроскопии. Показано, что изменения структуры и размеров частиц материала улучшили его характеристики. Подтверждено, что нанокомпозитные гетероструктуры, полученные простым химическим методом, применимы для создания оптоэлектронных устройств.

Социальные сети содержат огромное количество данных, которые используются различными организациями для изучения эмоций, мыслей и мнений людей. Пользователи часто используют смайлы и эмодзи в дополнение к словам, чтобы выразить свое мнение по обсуждаемой теме. Идентификация эмоций в тексте также требует изучения, однако исследования в этой области все еще находятся в начальном состоянии. Сегодня доступно недостаточно наборов данных с аннотациями интенсивностей эмоций. Сложность задачи аннотирования эмоций и дальнейшие комментарии пользователей становятся проблемами при разработке новых наборов данных. Для решения этих проблем выполняются многочисленные исследования. Разработанные методы　не смогли осуществить классификацию эмоций простым и экономичным способом. В настоящей работе представлена модель эффективной классификации эмоций в записях на основе кластеризации. Набор данных записей в социальных сетях предварительно обработан для удаления нежелательных элементов и далее кластеризован. С целью повышения эффективности классификации выбраны семантические и эмоциональные признаки. Для сокращения времени вычислений и повышения эффективности системы прогнозирования вероятности эмоций предложена концепция параллелизма данных в классификаторе. Предложенная модель апробирована с использованием программного обеспечения MATLAB. В результате модель обеспечила точности для аннотированного набора данных — 92 %, а для WASSA-2017 – 94 %. Выполнен анализ производительности описанной модели с существующими методами, такими как Parallel K-Nearest Neighboring и Parallel Naive Byes Model. Результаты сравнения показали, что предложенная модель наиболее эффективно предсказывает эмоции по сравнению с существующими.　

Введение. Стремительное увеличение объема визуальной информации в сети Интернет стимулирует усовершенствование существующих и поиск новых подходов для решения задачи сжатия изображений. Одной из важных характеристик при обработке изображений, в частности при их сжатия, является энтропия. В работе исследована возможность применения метода декомпозиции изображения по топологическим признакам для уменьшения энтропии с целью дальнейшего сжатия изображения при сохранении высокого качества. Метод. Топологическая декомпозиция предполагает разложение изображения на компоненты, каждая из которых отражает отдельный элемент на изображении. Топологическая декомпозиция позволяет сгруппировать глобальные структуры и их детали в отдельные матрицы специальные типа. Для уменьшения энтропии предложено удаление детализирующих составляющих и восстановление изображения. Отличительная особенность представленного подхода состоит в искажении не всего изображения, а части его области. Основные результаты. Предложенный метод апробирован на практической задаче сжатия изображений алгоритмом RLE, зависимым от энтропии. Полученные результаты показали, что применение топологического разложения обоснованно в вопросах уменьшения энтропии, что позволяет использовать предобработанное изображение для сжатия. Для оценки качества изображений использованы индексы PSNR, SSIM, MSE, NRM. Показано, что в сравнении с вейвлет-преобразованием при сопоставимой степени сжатия изображений предлагаемый подход конкурентноспособный по показателям оценки качества, а для определенного класса изображений со слабо зашумленными длинными объектами превосходит его. Обсуждение. Полученные результаты открывают возможности для дальнейшего изучения топологической декомпозиции для сжатия изображений с потенциально большей эффективностью и при меньших искажениях.

Введение. Проанализированы способы представления искусственных нейронных сетей в пакетах моделирования Simulink и SimInTech. Приведены примеры визуальных схем (моделей), построенных в данных пакетах моделирования с использованием блоков нейронных сетей. Показано, что этим моделям присущи такие недостатки, как отсутствие механизмов проведения структурной оптимизации искусственных нейронных сетей, отсутствие возможности их объединения в ансамбли и обучения нейронных сетей одновременно с работой модели объекта управления. При построении нейросетевых моделей управления затруднено использование специализированных библиотек Python (Keras, PyTorch и др.) и среды NeuroGenetic Optimizer (BioCompSystems). Метод. Показан способ реализации моделей искусственных нейронных сетей в формализме метода многоуровневых компонентных цепей. Согласно предложенному способу, построение моделей объекта и системы управления осуществляется на визуальном языке из готовых блоков (компонентов) с направленными и ненаправленными связями. Методика многоуровневого представления нейросетевых моделей управления связывает модели с другими инструментами метода компонентных цепей. Основные результаты. Предложены варианты моделей нейронных сетей с инкапсулированной и компонентной структурами. Первый вариант характеризуется компактностью модели управления, возможностью автоматизированной вариации и оптимизации структуры нейронной сети, возможностью изменения структуры сети во время работы модели при вычислительном эксперименте (сценарии). Второй вариант обладает возможностью детальной отладки, исследования процесса обучения сети и конструирования сети любой структурной сложности. Представлено описание связей основных разработанных компонентов — нейронной сети, блоков обучения, объединения нейросетей в ансамбль (бэггинг), чтения данных из файла, формирования выборок и слоев нейронной сети (входной, скрытый, выходной). Работа компонентов проиллюстрирована на реализации многоуровневой компьютерной модели неуправляемого полета тела (цели) и управляемого полета снаряда для решения задачи управления траекторией снаряда с целью поражения цели. Обсуждение. Разработанные библиотеки компонентов могут быть использованы в составе среды моделирования МАРС для построения многоуровневых систем управления объектами мультифизической природы.

Введение. Обсуждается задача организации многоуровневого хранения данных. Информация со временем теряет свою актуальность и стоимость ее хранения на носителях высокой доступности, например твердотельных накопителях, становится нецелесообразной. До сих пор размещение новых файлов в системе хранения данных решается горизонтально — без учета многоуровневой организации системы. Миграция файлов между уровнями системы хранения данных выполняется с течением времени, когда накапливается статистика по частоте их запроса. Все файлы обладают метаданными, такими как тип, размер, дата создания и другими, из которых можно выделить некоторую информацию об их важности. Это позволяет реализовать распределение данных по уровням системы хранения на ее входе. Метод. Предложена современная система хранения данных, представленная четырьмя уровнями. Первый уровень Hi-End предназначается для хранения критически важных данных с требованиями максимальной скорости доступа и надежности. Второй уровень Upper Mid-Range предназначается для корпоративных приложений, требующих высокой скорости доступа. Третий уровень Mid-Range предлагается использовать для организации файловых хранилищ, а четвертый — Entry Level — для создания резервных копий и архивов. В предложенном алгоритме размещения файлов по уровням системы хранения данных учитываются метрики, указывающие на требования к хранению и выбору уровня системы хранения данных, соответствующего предъявляемым требованиям. К таким метрикам относятся степень доступности (скорость предоставления информации), важность (стоимость потери данных в случае аппаратного и программного сбоев), срок хранения и частота запроса. Метрики выделяются из метаданных сохраняемых файлов. Основные результаты. Предложено новое решение, основанное на функциях контроллера нечеткой логики. Алгоритм его работы может быть интегрирован в систему хранения данных до процесса записи нового файла. Алгоритм включает три основных шага. На первом шаге выполняется анализ файловых метрик для формирования соответствующих им входных нечетких множеств. На втором шаге для формирования итогового нечеткого множества применяется логическая модель. На завершающем этапе происходит получение результата нечеткого вывода и размещение файла на соответствующий уровень системы хранения данных. Приведен пример работы контролера для файлов с разными значениями метрических характеристик. Обсуждение. Контроллер нечеткой логики может быть интегрирован в работу многоуровневой системы хранения данных.

Введение. Обнаружение стресса является активной областью исследований с важными последствиями для личного, профессионального и социального здоровья человека. Большинство современных подходов используют признаки, вычисленные на основе нескольких сенсорных модальностей, т. е. группируют для обработки различные типы данных, полученные из нескольких источников. К ним относятся электрокардиограмма, кожно-гальваническая реакция, электромиограмма, температура кожи, дыхание, данные акселерометров и др. При этом чаще используются традиционные алгоритмы машинного обучения, такие как решающие деревья, дискриминантный анализ, метод опорных векторов и другие, а также полносвязные нейронные сети. Использование этих методов требует больших объемов данных. Исследователи рассматривают отличающиеся подходы к персонализации или общности моделей относительно субъектов, а именно субъекто-независимые и субъекто-зависимые (изначально персональные или адаптированные) модели. Целью представленной работы является разработка метода детектирования стресса на основе данных вариабельности сердечного ритма с учетом процесса персонализации нейронных сетей. Метод. Для решения поставленной задачи предложено применение сверточной нейронной сети. Исследована зависимость точности детектирования от длины входного сигнала. Рассмотрена зависимость точности от используемого в сети слоя уменьшения размерности данных (одномерный сверточный слой, максимизирующий и усредняющий пуллинги). Продемонстрирована важность персонализации моделей, для значительного увеличения точности детектирования для конкретных субъектов. Основные результаты. Показано, что предлагаемый метод на основании 60 интервалов между ударами сердца позволяет бинарно определить, находится ли человек в состоянии стресса. Персонализация сверточных нейронных сетей позволила повысить точность с 91,8 до 98,9 ± 2,6 %. Значение F1-меры повысилось с 0,907 до 0,983 ± 0,038. Обсуждение. Предложенные персонализированные сети могут применяться в системах мониторинга функционального состояния человека. Также могут быть использованы как часть системы, предоставляющей или ограничивающей доступ к приватным ресурсам на основании того, находится ли человек в состоянии покоя в данный момент.

Введение. Впервые предложен упрощенный подход к построению байесовских нейронных сетей, сочетающий вычислительную эффективность с возможностью анализа процесса обучения. Метод. Предлагаемый подход основан на байесианизации детерминированной нейронной сети посредством рандомизации параметров только на уровне интерфейса. Формирование байесовской нейронной сети на основе заданной сети осуществляется путем замены ее параметров на вероятностные распределения, которые имеют в качестве среднего значения параметры исходной модели. Оценки метрик эффективности нейронной сети, полученной в рамках рассматриваемого подхода, и байесовской нейронной сети, построенной посредством вариационного вывода, выполнены с использованием методов топологического анализа данных. Основные результаты. Процедура байесианизации реализована с помощью градуированного варьирования интенсивности рандомизации. В качестве альтернативы использованы две нейронные сети с идентичной структурой — детерминированная и классическая байесовская. На вход нейронной сети подавались исходные данные двух датасетов из медицинского домена в вариантах без зашумления и с добавленным гауссовским шумом. Рассчитаны нулевые и первые персистентные гомологии для эмбеддингов формируемых нейронных сетей на каждом из слоев. Для оценки качества классификации использована метрика точности (accuracy). Показано, что баркоды для эмбеддингов на каждом слое байесианизированной нейронной сети во всех четырех сценариях находятся между соответствующими баркодами детерминированной и байесовской нейронной сетей как для нулевых, так и для первых персистентных гомологий. При этом детерминированная нейронная сеть является нижней границей, а байесовская — верхней. Показано, что структура ассоциаций данных внутри байесианизированной нейронной сети наследуется от детерминированной модели, однако приобретает свойства байесовской. Экспериментально установлено наличие взаимосвязи между нормированной персистентной энтропией, вычисляемой на эмбеддингах нейронной сети, и точностью нейронной сети. Для предсказания точности наиболее показательной оказалась топология эмбеддингов на среднем слое модели нейронной сети. Обсуждение. Предлагаемый подход может быть использован для упрощения построения байесовской нейронной сети из уже обученной детерминированной нейронной сети. Это открывает возможности повышения точности существующей нейронной сети без ансамблирования с дополнительными классификаторами. Появляется возможность проактивной оценки эффективности формируемой нейронной сети на упрощенных данных без запуска на реальном датасете, что сокращает ресурсоемкость ее разработки.

Введение. Представлены результаты моделирования процессов деформирования одноосно ориентированных полимерных материалов. Приведено описание двухбарьерной модели, согласно которой макромолекулы полимера могут находиться в трех устойчивых состояниях. Получено определяющее уравнение ориентированного полимерного материала. Приведено решение полученного уравнения для случая режима деформирования с постоянным уровнем нагрузки. Метод. На основании теории энергетических барьеров в результате преобразования уравнений баланса чисел заполнения устойчивых состояний получено определяющее уравнение полимерного материала. Уравнение представляет собой дифференциальное уравнение второго порядка по времени. Для процесса деформирования с постоянным уровнем нагрузки определяющее уравнение принимает вид линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами. Для рассматриваемого случая приведено общее решение определяющего уравнения с помощью задачи Коши. Анализ и преобразование общего решения уравнения привели к зависимостям, определяющим деформацию ориентированного полимерного материала для процессов ползучести и восстановления. Основные результаты. Использование двухбарьерной модели с тремя устойчивыми состояниями макромолекул позволило получить определяющее уравнение, которое является дифференциальным уравнением второго порядка по времени. В качестве примера рассмотрено применение определяющего уравнения к режиму деформирования с постоянным уровнем нагрузки и получено его общее решение. Введена универсальная функция, с помощью которой можно рассчитать деформацию полимерного материала в режиме ползучести и восстановления. Путем совмещения теоретической кривой с экспериментальными кривыми ползучести нити из полиэтилентерефталата показана применимость рассмотренного метода моделирования. Обсуждение. Полученное определяющее уравнение дает возможность описывать и прогнозировать как статические, так и динамические режимы деформирования. Показана применимость полученной модели к статическому режиму деформирования. Замечено, что решение полученного определяющего уравнения в определенных случаях приводит к колебательному режиму релаксации.

Представлена конструкция микрополосковой патч-антенны на основе квадратного разъемного кольцевого резонатора (Square Split Ring Resonator, SSRR). Беспроводная технология связи переходит со стандарта 4G на стандарт 5G из-за необходимости снятия таких ограничений, как невысокая пропускная способность, большая задержка и потери на пути передачи данных. В следующем поколении сетей беспроводной связи для повышения скорости передачи данных применяется терагерцовая технология 5G. Применение микрополосковых патч-антенн в беспроводных технологиях значительно расширилось благодаря их низкой стоимости, простоте конструкции и процесса изготовления печатной платы. Однако в ряде случаев применение патч-антенн ограничивается малой полосой пропускания, небольшим коэффициентом усиления и низкой пропускной способностью. Для решения этих проблем используется алгоритм оптимизации Fennec Fox, который позволяет оптимизировать длину микрополосковой патч-антенны, усилить сигнал и снизить обратные потери. В качестве подложки использован бакелит. Ширина микрополосковой патч-антенны установлена в соответствии с наиболее подходящей выбранной длиной. Для увеличения полосы пропускания и коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) в качестве метаматериала применен резонатор на основе SSRR. Выполнена оценка спроектированной и существующих моделей микрополосковых патч-антенн. Оценочные значения параметров предлагаемой модели составили следующие величины: обратные потери –72,54 дБ, резонансная частота 1,11 ТГц, достигнутое усиление 15,25 дБ, значение КСВН 1,5646. Полученные значения параметров разработанной модели превосходят показатели существующих образцов. Таким образом, разработанная микрополосковая патч-антенна с использованием оптимизации Fennec Fox и метаматериала на основе квадратного разъемного кольцевого резонатора показала лучшие результаты в терагерцовом диапазоне.

Введение. Тенденции развития современной радиоэлектронной аппаратуры, входящей в состав радиолокационных станций, заключаются в постоянном увеличении выходной излучаемой мощности. Это приводит к значительному повышению тепловыделения блоков усиления мощности как наиболее теплонагруженных. Для уменьшения отказов данных блоков, связанных с перегревом, предложен оригинальный алгоритм оперативного поддержания температурного режима. В основе алгоритма лежит тепловая модель, позволяющая, в отличие от известных моделей, производить расчет распределения температуры в блоке в режиме реального времени с учетом телеметрии с датчиков температуры, установленных внутри блока. Новизна предлагаемого алгоритма заключается в управлении системой охлаждения в реальном масштабе времени на основе прогноза температуры блоков, полученного с помощью тепловой модели. Метод. Тепловая модель базируется на математической формализации тепловых процессов с использованием метода анизотропного тела, который позволяет минимизировать вычислительные затраты на расчеты за счет представления блока усиления мощности в виде квазиоднородного тела. Основные результаты. Моделирование процесса распределения температуры в блоке усиления мощности выполнено в среде COMSOL. Для оценки эффективности алгоритма и возможности работы в режиме реального времени на этапе эксплуатации радиолокационной станции выполнен вычислительный эксперимент с использованием модельных данных. Результаты моделирования подтвердили возможность проведения вычислений распределения температуры в блоке в реальном масштабе времени. Обсуждение. В отличие от существующих алгоритмов поддержания температурного режима блока, основанных на показаниях температурных датчиков, определяющих температуру в текущий момент времени, разработанный алгоритм реализует прогноз температуры. Это позволяет принимать меры по охлаждению блока до наступления критических аварийных ситуаций.

Выполнен анализ влияния магнитогидродинамики на теплообмен на торцевых стенках лопаток турбины с использованием компьютерного моделирования. При моделировании учтена трехмерная геометрия лопатки турбины, напряженность магнитного поля и граничные условия. Результат моделирования показал, что существование магнитного поля может значительно повысить эффективность пленочного охлаждения в среднем на шаг и теплообмен на торцевой стенке, особенно вблизи краев лопатки турбины с оптимальным магнитным полем. Это приводит к более равномерному распределению теплопередачи вдоль торцевой стенки и может помочь уменьшить количество горячих точек и предотвратить термическое повреждение края лопатки турбины. Исследование показало необходимость учета напряженности магнитного поля и его влияние на характеристики потока и теплопередачу при проектировании лопаток турбин для высокоскоростных применений. Оптимизируя конструкцию лопаток турбины с учетом магнитогидродинамического эффекта, инженеры могут улучшить общую производительность и срок службы этих критически важных компонентов. Численное моделирование применено для эффективного прогнозирования последствий контурирования торцевых стенок с использованием коэффициента вторичной кинетической энергии в качестве окончательного параметра, полученного в результате выполненного анализа. Показано снижение тепловой нагрузки на торцевую стенку лопасти турбины с уменьшением чистого теплового потока и улучшение аэродинамических характеристик торцевой стенки с неосесимметричным контуром, подвергнутой воздействию магнитного поля оптимальной напряженности. В работе продемонстрировано влияние вихрей на теплообмен торца относительно лопатки под воздействием магнитогидродинамики для снижения массы и стоимости газотурбинного двигателя.

Введение. Известно, что в системах и сетях электроснабжения присутствует информационный сигнал. Наличие информационных сигналов в силовых элементах систем и сетей электроснабжения (электротехнического сигнала) в совокупности с другой информацией позволяет извлекать вторичную информацию из систем и сетей электроснабжения. В некоторых случаях информация такого рода является конфиденциальной, имеет высокий уровень значимости, а объекты электроснабжения могут относиться к объектам критической информационной инфраструктуры. Таким образом, аудит и обеспечение информационной безопасности систем и сетей электроснабжения представляются актуальными. В этой связи важными являются вопросы выявления ранее не учтенных каналов возможной утечки конфиденциальной информации, разработки методов бесконтактного мониторинга информационной безопасности объектов генерации, транспортировки, трансформации и потребления электроэнергии. Метод. Предложен метод решения обратной задачи вычисления токов многопроводных длинных линий на основании бесконтактного измерения магнитного поля токов с учетом принципа наложения. Для реализации метода в применении к Q-проводной линии требуется одновременное измерение магнитного поля в Q различных точках с известными координатами. Также требуется знание координат проводов длинной линии. Геометрические измерения предлагается реализовывать с помощью лазерных дальномеров или сканеров. При измерении магнитного поля длинной линии учитывается квазипостоянная составляющая магнитного поля Земли. Предложен метод определения направления и задержки отражения бегущих волн в длинной линии на основании информации с двух датчиков магнитного поля, размещенных на достаточном расстоянии друг от друга вдоль линии. Основные результаты. Предложены методы обеспечения аудита и мониторинга состояния систем и сетей электроснабжения, находящихся под воздействием угроз нарушения информационной безопасности. Выполнено математическое моделирование предложенного метода бесконтактного измерения тока в длинной линии и натурные эксперименты измерения тока в длинной линии и регистрации бегущих волн. Результаты экспериментов показали точность предлагаемых методов достаточную для решения поставленных задач. Обсуждение. Работа развивает представление о методах и средствах обеспечения аудита и мониторинга информационной безопасности электрических систем и сетей. Результаты работы позволяют выявлять новые, ранее не учтенные каналы утечки информации и разрабатывать новые бесконтактные методы регистрации информационных сигналов в линиях электропередачи.

Рассмотрена задача оценивания параметров неявнополюсного синхронного двигателя с поверхностно установленными постоянными магнитами. Предложена параметризация нелинейной модели двигателя, позволяющая получить регрессионное соотношение с использованием измеренных (вычисленных) значений силы тока и напряжения в обмотках статора и углового положения ротора. С помощью метода динамического расширения и смешивания регрессора синтезирован алгоритм оценивания искомых параметров за конечное время.

Рассмотрена проблема защиты информации, содержащейся во внутренней памяти микроконтроллеров семейства Renesas RL78. Выявлена и исследована уязвимость этих микроконтроллеров, позволяющая извлекать данные из встроенной флэш-памяти с использованием программатора. Протестирован способ автоматизированного восстановления содержимого всей области памяти, в основе которого лежит специально разработанное программное обеспечение. Результаты исследования свидетельствуют о недостаточной эффективности реализованных производителем мер ограничения доступа. Описан вариант изменения управляющей команды программатора, ведущий к повышению защищенности данных. Представлена методика полного восстановления данных флэш-памяти, протестированная в программе, разработанной в среде LabVIEW.