Введение. Выполнен анализ современных методов сквозного перевода речи, использующих дискретные представления речевого сигнала в качестве промежуточного. Актуальность темы обусловлена растущим спросом на системы машинного перевода речи в реальном времени, способным сохранять уникальные голосовые характеристики диктора. Рассмотрены подходы, выполняющие межъязыковое преобразование речи в речь без промежуточного перехода к тексту. Особое внимание уделено роли дискретных единиц как носителей семантической и паралингвистической информации, а также их значению в архитектурах сквозного перевода речи. Метод. Проведен систематический обзор и сравнительный анализ более 50 научных публикаций за период 2012–2025 гг. Представлен анализ архитектур прямого перевода речи, методов самоконтролируемого обучения представлений, нейросетевых аудиокодеков и мультиязычных систем масштабирования. Для каждого класса методов выделены принципы построения, достоинства и ограничения. Рассмотрены основные корпуса данных и показатели оценки качества перевода. Основные результаты. Показано, что переход от каскадных архитектур машинного перевода к сквозным методам позволяет сократить накопление ошибок и снизить задержку при переводе. Подтверждено, что при использовании предобучения, качество синтеза речи в сквозных системах приближается к каскадным. Дискретные акустические единицы, получаемые методами самоконтролируемого обучения и нейросетевыми кодеками, способны сохранять информацию, необходимую для восстановления семантического содержания и индивидуальных характеристик речи. Выявлены ключевые исследовательские пробелы: в большинстве исследованных научных работ дискретные представления используются как технический инструмент, тогда как их внутренняя структура, лингвистическая интерпретируемость и информационная емкость остаются недостаточно изученными. Обсуждение. Результаты обзора могут быть использованы при проектировании систем синхронного машинного перевода с сохранением голосовых характеристик говорящего. Сформулированы направления дальнейших исследований в области анализа внутренней структуры дискретных представлений, разработки методов контролируемого переноса паралингвистических характеристик между языками, а также создание метрик для раздельной оценки семантической точности и качества сохранения просодии при переводе. Полученные выводы представляют интерес как для фундаментальных исследований, так и для прикладных задач разработки систем машинного перевода.

Введение. Термоупрочнение металлов под лазерным воздействием на вспомогательный поглощающий слой происходит за счет формирования и распространения плазменного факела в пространственно-ограниченных условиях. При этом обычно исследования сосредоточены на изучении достигаемых в результате обработки значений твердости post factum, а особенности плазменного факела в пространственно-ограниченных условиях представляются недостаточно подробно изученными. Можно предположить, что вклад плазменного факела определяет перераспределение лазерной энергии, протекание ударно-волновых процессов и формирование поверхностного слоя с улучшенными функциональными свойствами. Целью работы является определение связи свойств лазерно-индуцированной микроплазмы при термоупрочняющей лазерной обработке титана с параметрами лазерного воздействия и конфигурацией мишеней. Метод. Исследованы закономерности формирования плазменного факела методом оптической эмиссионной спектроскопии при различных параметрах наносекундного лазерного излучения с длиной волны 1064 нм. Интенсивность свечения плазменного факела и эмиссионные спектры регистрировались в диапазоне 380–740 нм с применением оптоволоконного спектрометра «Avantes». В качестве объекта исследования использовались технически чистые титановые пластины марки ВТ1-0, которые были изучены в трех конфигурациях мишеней: исходная титановая пластина; титановая пластина под стеклянной пластиной; титановая пластина, покрытая слоем графитового порошка и стеклянной пластиной. Обработка зарегистрированных эмиссионных спектров плазменного факела включала вычитание фонового сигнала, коррекцию с использованием кривой спектральной чувствительности прибора и кривой спектра пропускания стекла, а также анализ спектральных линий с применением базы данных NIST Atomic Spectra Database. Численные значения твердости модифицированных поверхностей были определены путем проведения измерений твердости по шкале Виккерса с малой нагрузкой. Основные результаты. Получено, что при лазерной обработке с импульсной плотностью мощности выше 4,1∙1011 Вт/м2 при всех типах конфигурации мишеней в спектре плазменного факела можно идентифицировать линии нейтральными и однократно ионизированными атомами титана, что указывает на превышение порога абляции титана и формирование частично ионизированного парогазового факела. Введение в конфигурацию мишени поглощающего (порошок графита) и ограничивающего (стеклянная пластина) слоев приводит к заметному снижению общей интенсивности свечения плазменного факела при сохранении характерных линий в его спектре, однако при этом величина твердости по Виккерсу поверхностного слоя титана увеличивается с 185 HV до 520 HV. Обсуждение. Показано, что конфигурация мишени существенно влияет на закономерности формирования плазменного факела и твердость поверхностного слоя титана в составе мишени. Выявленные закономерности могут указывать на реализацию смешанного механизма термомеханического (ударного) упрочнения титана, при котором реализуется эффективная конверсия энергии лазерного излучения, поглощенной слоем графита, находящимся под стеклянной пластиной, в нагрев и упрочнение титана, в большей степени чем в нагрев частиц графита, аблируемых в плазменном факеле. Результаты работы могут быть использованы для оптимизации режимов лазерной обработки титана с целью управляемого формирования поверхностей с улучшенными значениями твердости.

Введение. Рассмотрена задача сжатия глубоких нейронных сетей на примере сверточных нейронных сетей (Convolutional Neural Network, CNN). Размеры глубоких нейронных сетей являются препятствием для их практического применения в условиях ограниченных вычислительных ресурсов, энергии и требований задержки инференса. Одним из развиваемых направлений сжатия моделей глубоких нейронных сетей является прореживание — удаление части параметров или структурных элементов модели нейронной сети. Показано, что прореживание является компромиссом между точностью классификации и вычислительной эффективностью. Метод. Предложен метод геометрически-контролируемого прореживания модели СNN, основанный на жадном выборе степени разреженности структуры CNN при ограничении на изменение геометрии представлений. Геометрия представлений определяется через матрицу попарных косинусных сходств между центроидами классов в пространстве признаков. Оценка качества работы представленного метода получена на сравнении с методом прореживания по глубине и без прореживания модели CNN по стандартным метрикам Top-1 и Top-5 точности классификации. Оценивание степени сжатия CNN выполнено по числу параметров, объему и вычислительной сложности модели нейронной сети, а также задержки инференса. Измерения задержки инференса проводились в одинаковых условиях при фиксированном размере входных данных. Основные результаты. Выполнена разработка нового метода сжатия CNN, основанного на геометрически-контролируемом прореживании модели CNN, в котором прореживание выполняется жадно по блокам CNN, а допустимость каждого шага определяется не только локальной важностью каналов, но и глобальным ограничением на изменение геометрии представлений. Эксперимент выполнен на CNN с архитектурой ResNet-50 и обучением на стандартном наборе данных CIFAR-100 для оценки методов сжатия и ускорения CNN. Результаты проведенного эксперимента демонстрируют устойчивое сохранение качества классификации у предложенного метода при сокращении вычислительной сложности и числа параметров по сравнению с базовым методом без использования прореживания и методом прореживания по глубине модели CNN. Разработанный метод демонстрирует сопоставимую точность Top-1 и Top-5 с базовой моделью после дообучения, одновременно снижая вычислительную сложность более чем в 2,5 раза и число параметров почти в два раза. Обсуждение. Представленный метод геометрически-контролируемого прореживания модели CNN может найти применение в задачах, требующих принятия решения в реальном времени, а также на мобильных и встраиваемых устройствах.

Введение. Рассмотрена задача машинного перевода с вербального языка на русский жестовый язык в виде промежуточного текстового представления — последовательности глосс. Разработан метод подготовки данных и автоматического перевода из вербального текста в последовательность глосс жестового языка. Метод. В предложенном методе формируется размеченный параллельный корпус «вербальный текст-последовательность глосс» на основе ручной разметки. Словарь глосс задается по примерам из корпуса жестового языка и используется в качестве ограничения допустимых выходных токенов. Для перевода сравниваются два класса моделей: трансформеры архитектуры «энкодер-декодер», адаптируемые к целевой задаче на параллельном корпусе; большие языковые модели архитектуры «только декодер», применяемые в режиме контекстного обучения по нескольким примерам с промптом, содержащим инструкцию, словарь глосс и ограничения на формат ответа. Качество перевода оценивается по метрике Bilingual Evaluation Understudy на тестовой выборке параллельного корпуса. Основные результаты. Экспериментальные результаты показали, что трансформерные модели обеспечивают более высокое качество машинного перевода по сравнению с большими языковыми моделями; наилучший результат среди трансформеров достигается моделью mT5-small (0,84). Среди больших языковых моделей максимальное значение 0,60 получено для GPT-5.2. Обсуждение. Предложенный метод может быть применен как часть системы по воспроизведению цифровой двусторонней коммуникации между носителями жестовых языков и вербальных. Метод позволяет переводить текст на вербальном языке в последовательность глосс, которые в дальнейшем могут быть синтезированы с помощью цифровых аватаров для понимания носителями жестовых языков информации, сказанной или написанной носителями вербальных языков. Исходные материалы, параллельный корпус и инструкции по воспроизведению экспериментов размещены в открытом репозитории, посвященному методу автоматического машинного перевода текстов c вербального языка в последовательность глосс.

Введение. Исследована роль технологии больших данных в процессах обеспечения безопасности объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ) Российской Федерации в условиях роста кибератак и цифровой трансформации. Актуализируется задача перехода от реактивной к проактивной модели защиты. Представлена разработка оригинальных направлений интеграции больших данных в системы безопасности КИИ: моделирования каскадных киберфизических инцидентов на графах межсистемных зависимостей, анализа «темных данных» промышленного оборудования как источника индикаторов компрометации, гибридной архитектуры федеративного обучения для межотраслевой кооперации субъектов КИИ без передачи конфиденциальных данных за периметр организации. Метод. Предложен математический аппарат построения resilient-систем безопасности, основанный на представлении киберфизической инфраструктуры в виде динамического взвешенного ориентированного временного мультиграфа с байесовским обновлением весов в реальном времени. Динамика распространения воздействий моделируется непрерывными цепями Маркова с поглощением, а оптимизация размещения средств защиты формализуется как стохастическая игра «защитник–атакующий» с поиском ε-приближенного равновесия Нэша методами обучения с подкреплением. Разработан двухэтапный итеративно-уточняющий алгоритм максимизации устойчивости при бюджетных, ресурсных и нормативных ограничениях. Основные результаты. Сформирован замкнутый data-driven контур проактивного управления безопасностью объектов КИИ, в котором потоки больших данных обеспечивают непрерывное обновление параметров модели и адаптацию защитных механизмов. Верификация подходов выполнена на цифровом двойнике фрагмента распределительной электросети с точностью классификации инцидентов 94,3 %. Обсуждение. В отличие от традиционных решений Security Information and Event Management и User and Entity Behavior Analytics, ориентированных на корреляцию известных событий, предложенный подход обеспечивает предиктивное моделирование киберфизических последствий атак с учетом межслойных зависимостей. Архитектура федеративного обучения позволяет формировать межотраслевые модели угроз без нарушения требований законодательства о защите информации. Перспективы применения разработанного подхода связаны с нормативным закреплением разработанных механизмов в качестве обязательных элементов систем безопасности на значимых объектах КИИ и созданием национальной платформы обмена обезличенными моделями угроз.

Введение. Платформы контейнерной оркестровки, такие как Kubernetes, используют автоматическое масштабирование для поддержания производительности при динамических рабочих нагрузках. При этом выбор дисциплин балансировки нагрузки осуществляется с применением аппарата теории массового обслуживания. Однако в настоящее время ощущается недостаток моделей очередей и исследований, отражающих влияние неоднородности потоков запросов на задержки их обслуживания в активно внедряемых кластерных системах контейнерной виртуализации. В работе выполнена количественная оценка и определение влияния неоднородности рабочей нагрузки, на производительность кластерной системы. Метод. Предложен усовершенствованный подход к моделированию кластера Kubernetes, учитывающий смешанный характер рабочей нагрузки, ориентированной как на вычисления, так и на ввод-вывод информации. В представленном подходе сделан акцент на сочетании аналитического моделирования и экспериментальных исследований. Эксперименты проведены на выделенном физическом сервере с двухузловым кластером Kubernetes, что обеспечивает повышенную достоверность результатов по сравнению с полностью виртуализированными средами. Основные результаты. Экспериментально подтверждено, что параметр неоднородности, фундаментально определяет характер влияния числа разворачиваемых контейнеров (масштабирования) на производительность кластера. Для рабочих нагрузок с высокой долей запросов, требующих значительного потребления вычислительных ресурсов установлено резкое снижение производительности при превышении оптимального количества контейнеров, в то время как для нагрузок, ориентированных на ввод-вывод информации, характерен эффект плато с незначительным снижением производительности при избыточном выделении ресурсов. Полученные результаты показывают V-образную зависимость времени обслуживания от количества разворачиваемых в кластере контейнеров, демонстрируя различную чувствительность к масштабированию в зависимости от типа рабочей нагрузки. Обсуждение. Полученные результаты являются основой для дифференцированного подхода к масштабированию контейнеров в зависимости от неоднородности потока запросов с интенсивным использованием процессора или вводом-выводом. Перспективным направлением дальнейших исследований является разработка адаптивных алгоритмов масштабирования, динамически учитывающих изменение характера рабочей нагрузки в реальном времени.

Введение. Задача идентификации технологий, используемых веб-приложениями, является ключевой для анализа уязвимостей, инвентаризации ресурсов и исследовательского анализа среды. Традиционные инструменты, полагающиеся на статические сигнатурные правила, обладают фундаментальными ограничениями: они требуют постоянного ручного сопровождения, чувствительны к обфускации и динамической загрузке, а также недостаточно эффективны, если признаки выражены слабо, искажены или зашумлены. В работе предлагается применение метода слабого обучения на основе поведенческих характеристик для создания надежного и расширяемого классификатора. Метод. Представлен гибридный подход, сочетающий слабо контролируемое машинное обучение с постобработкой на основе правил. В качестве источника слабо размеченных данных используются две независимые сигнатурные системы Wappalyzer и BuiltWith; итоговая метка о наличии технологии присваивается только при совпадении их решений. На размеченных данных обучается многоклассовая модель случайного леса. Признаковое пространство формируется на основе поведенческих паттернов, извлекаемых из сессии автоматизированного браузера: заголовки протокола передачи гипертекста, куки, сетевые запросы и структурные особенности языка разметки гипертекста и объектной модели документа. Для коррекции предсказаний модели и учета типичных комбинаций технологий применяется постобработка с помощью ассоциативных правил, выведенных из обучающей выборки. Основные результаты. Экспериментальная оценка проведена на выборке данных 8594 сайтов для распознавания 122 технологий. Модель продемонстрировала стабильно высокую точность и полноту для распространенных веб-технологий: веб-серверов, систем управления контентом и фронтендом библиотек. Гибридный подход с постобработкой обеспечил статистически значимое улучшение микро- и взвешенной меры гармонического среднего точности и полноты, сохраняя интерпретируемость результата. На фиксированном тестовом наборе (20 % данных) модель случайного леса достигла микромеры гармонического среднего точности и полноты 0,750, а гибридный подход — 0,763. Ассоциативные правила затрагивали 23,8 % предсказаний, умеренно улучшая полноту. Для распространенных технологий (Apache, Nginx, WordPress, jQuery) мера гармонического среднего точности и полноты превысила 0,840, а для ряда компонентов (Drupal, Google Cloud) достигла значений 0,960–1,000. Обсуждение. Полученные результаты показали, что подход на основе слабого обучения и поведенческого анализа может стать масштабируемым способом идентификации веб-технологий. Он эффективно дополняет традиционные сигнатурные методы при намеренном сокрытии кода или его динамическом выполнении. Представленный метод перспективен для автоматического аудита, расширения возможностей инструментов безопасности и масштабируемого исследования технологий веб-пространства. Дальнейшая работа может быть направлена на улучшение набора признаков и адаптацию системы для обнаружения новых и уникальных технологий.

Введение. Микросервисная архитектура стала стандартным подходом к построению высоконагруженных и эволюционирующих информационных систем. В цифровых образовательных платформах одновременно важны совместимость внешних интерфейсов и низкие задержки внутренних межсервисных вызовов. Выполнено сравнение подходов Google Remote Procedure Calling (gRPC) и Representational State Transfer Application Programming Interface (REST API) по метрикам времени отклика и пропускной способности. Сформулированы рекомендации по выбору подхода для сервисов аналитики учебных платформ. Метод. Объектом исследования является мини-сервис аналитики учебной платформы, который по запросу возвращает агрегированные показатели действий пользователя за заданный интервал времени. Реализованы две функционально эквивалентные версии сервиса на Python с одинаковой моделью данных и идентичной бизнес-логикой: REST-сервис на основе Hypertext Transfer Protocol (HTTP) версии 1.1, с передачей данных в формате JavaScript Object Notation и gRPC-сервис на основе HTTP/2 с передачей данных в формате Protocol Buffers. Измерения выполнялись нагрузочными скриптами на стороне клиента с фиксацией полного времени выполнения запроса в базовом сценарии фильтрации по идентификатору пользователя и интервалу. Тесты проводились при 100, 200 и 500 одновременных клиентах при длительности измерительного окна 20 с. Основные результаты. В качестве метрик использовались среднее время отклика, 95-й процентиль задержки и пропускная способность (число запросов в секунду). По результатам измерений при 100 одновременных клиентах подход gRPC обеспечивает меньшую среднюю задержку, тогда как при 500 клиентах REST API демонстрирует более высокую пропускную способность и меньшее среднее время отклика. При росте нагрузки 95-й процентиль задержки у gRPC остается ниже, чем у REST API, что свидетельствует о более стабильном поведении задержек в области высоких процентилей в условиях высокой конкуренции запросов. Обсуждение. Показано, что выбор между REST API и gRPC не является взаимоисключающим: REST API удобен для публичных интерфейсов и интеграций с внешними клиентами, а gRPC рационально использовать для внутренних вызовов между микросервисами, где критичны верхние задержки и требуется строгая контрактная спецификация. Рекомендации по выбору технологии сформулированы с учетом профиля нагрузки и требований к интеграции.

Введение. Представлен метод регистрации событий жизненного цикла данных в облачном хранилище в условиях недоверенной инфраструктуры облачного провайдера. Согласно построенной модели угроз, при компрометации облачного провайдера, злоумышленник имеет возможность модифицировать, переупорядочивать, откатывать и удалять хранимые данные и соответствующие им записи событий жизненного цикла. Новизна предложенного метода заключается в привязке каждой версии данных к двусторонне подписанной записи жизненного цикла с ее фиксацией в блокчейне, что обеспечивает обнаружение несанкционированных изменений независимо от провайдера после подтверждения транзакции. Метод. Метод предназначен для внедрения в системы, включающие облачное хранилище под управлением недоверенного провайдера и клиентские устройства, являющиеся узлами частной блокчейн-сети. Каждая операция создания, изменения или удаления данных сопровождается формированием регистрационной записи, содержащей хеш текущей и предыдущей версий данных, тип операции, метку времени и идентификатор пользователя. Запись подписывается на стороне клиента и провайдера, после чего формируется транзакция и отправляется в блокчейн с протоколом консенсуса Tendermint. Для ускорения проверок регистрационные записи и статус подтверждения транзакций дополнительно хранятся на стороне провайдера. Статус подтверждения синхронизируется при последующих обращениях; версии данных без подтвержденных транзакций доступны только для чтения. Проверка целостности включает сопоставление хеш-суммы, проверку подписей и проверку подтверждения транзакции в блокчейне. Основные результаты. Выполнена экспериментальная оценка метода в частной блокчейн-сети с протоколом консенсуса Tendermint, с 1000 клиентами и 10 валидаторами. В эксперименте достигнуто среднее время подтверждения транзакции в 1,3 с при пиковом значении 1,8 с. Выполнение криптографических операций, необходимых для работы изложенного метода журналирования, занимает менее 3 мс на стороне клиента на одну операцию над данными. Обсуждение. В сравнении с коммерческими аналогами (Amazon Web Services CloudTrail и Google Cloud Audit Logs), предложенный метод обеспечивает возможность выполнения аудита сразу после подтверждения транзакции, но требует дополнительных временных затрат при выполнении операций над данными. Задачи обеспечения доступности и предотвращения удаления данных не рассматриваются в рамках данного исследования.

Введение. Многовариантное коллективное принятие решений в мультиагентных робототехнических системах является сложной задачей роевого интеллекта. Особенности архитектуры гомогенных групп роботов с децентрализованным управлением и ограниченные способности отдельных агентов предоставляют возможность злоумышленникам для внедрения и использования в составе роя вредоносных роботов. Вредоносные роботы применяют различные стратегии поведения и создают условия для принятия ошибочного решения в процессе достижения консенсуса. Предлагается метод, позволяющий выявить вредоносных роботов в процессе выполнения роем задачи картографирования исходной сцены. Метод. Предложенный подход решает задачу выявления в составе роя вредоносных роботов, независимо от используемой ими стратегии поведения. Метод основан на гипотезе, что статистические характеристики локальных карт, полученные исправными роботами, соответствуют статистическим характеристикам исходной сцены, и не соответствуют характеристикам локальных карт вредоносных роботов. В качестве атрибутов для распознавания предложены частотные гистограммы атрибутов исследуемого объекта, которые формируются при анализе локальных карт. Решение задачи распознавания осуществляется наивным байесовским классификатором. Такой подход позволяет обеспечить высокие показатели качества распознавания за счет выявления статистически значимой разницы гистограмм локальных карт исправных и вредоносных роботов. Основные результаты. Проведена оценка показателей качества разрабатываемого алгоритма для различных типов сцены. Выполнена серия испытаний, в которых для единых исходных данных оценивалась вероятность правильного определения вредоносных роботов, использующих различные стратегии поведения. Показано, что при предварительном обучении байесовского классификатора на сцене с идентичными статистическими характеристиками ошибка второго рода снижается до минимальных значений. Определение ошибки второго рода критически важно для исключения ситуации, когда к коррективному обсуждению решения могут быть допущены вредоносные агенты. Обсуждение. Предложенный алгоритм отличается высокой степенью абстракции, что позволяет рассматривать его использование в широком круге задач коллективного восприятия окружающей среды при наличии преднамеренных вредоносных информационных воздействий.

Введение. Представлена и экспериментально проверена гипотеза о том, что в машинном обучении максимизация энтропии распределения эмбеддингов при заданных ограничениях ведет к улучшению обобщающей способности моделей. Метод. Для реализации гипотезы предложен новый метод — регуляризация методом максимизации энтропии на гиперсфере с разделением классов, предназначенный для задач классификации с высокой зашумленностью и дисбалансом классов (например, распознавание сигналов Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)). Метод основан на расширении функции потерь классической модели за счет трех специализированных компонент: первый максимизирует энтропию через равномерность распределения на гиперсфере, второй контролирует ковариацию признаков и третий обеспечивает межклассовую разделимость. Динамическая регуляризация позволяет адаптивно балансировать влияние энтропийного члена в процессе обучения. Основные результаты. Показана связь между максимизацией энтропии распределения эмбеддингов и сужением границ обобщения модели. Экспериментально на задаче классификации OFDM-сигналов продемонстрировано, что предложенный метод обеспечивает формирование высокоравномерного пространства признаков: среднее косинусное сходство снижается до 0,064, покрытие достигает 1,71, энтропия распределения сходств — 10,34 нат при сохранении отличной дискриминативности, что подтверждается точностью 0,97 и сбалансированным Macro F1-score 0,98. Метод эффективно устраняет переобучение и повышает устойчивость модели на миноритарных классах. Обсуждение. Разработанный подход, явно максимизирующий энтропию представлений при заданных ограничениях, предоставляет перспективный принцип для улучшения обобщающей способности в условиях недостаточности или зашумленности данных. Перспективы применения метода включают ослабление теоретических предположений и применение в смежных областях, где надежность классификации критически зависит от качества представлений.

Введение. Представлен прикладной подход к автоматизированной разметке пользовательских коммуникаций в социальной сети «ВКонтакте» и построению компактной нейросетевой модели для одновременного определения коммуникативного класса комментария (конструктивный/деструктивный/нейтральный) и его тональности (положительное/отрицательное/нейтральное). Эмпирическая база содержит 996 пар «пост-комментариев», собранных из популярных региональных сообществ с акцентом на городские и новостные тематики. Метод. Архитектурно применен русскоязычный энкодер языковой модели, основанной на архитектуре «трансформер», с многоцелевой постановкой. Токенизация реализована по схеме WordPiece, оптимизация проведена по взвешенной кросс-энтропии с класс-весами для компенсации дисбаланса, валидация — стратифицированная. Качество оценивается по метрике macro-F1 для обеих задач. Для устойчивости модели на малом корпусе использована «заморозка» энкодера на первую эпоху с последующей короткой донастройкой, а также итеративное дообучение на новых размеченных партиях через веб-интерфейс. Элементы объяснимости нейросети обеспечены подсветкой вкладов токенов (на основе сверточного модуля внимания) и поиском ближайшего примера из обучающей выборки, что связывает решение модели с интерпретируемыми языковыми маркерами. Экспериментальная апробация на процессорной инфраструктуре показала достижимость работы без графического ускорителя и внешних сервисов при ограничении контекста. Основные результаты. Исходные результаты на базовом корпусе демонстрируют ожидаемо невысокие значения macro-F1 из-за дисбаланса и объема данных (порядка 0,31 для конструктивности и 0,20 для тональности), однако включение класс-весов, коротких циклов дообучения приводят к устойчивому росту метрик без деградации на редких классах. Практический результат работы заключается в объединении контекстно-зависимой классификации «пост-комментарий», двуглавого многозадачного обучения и минималистичной схемы развертывания, с использованием программных пакетов FastAPI и Gradio, в воспроизводимый инструмент мониторинга сетевых коммуникаций. Обсуждение. Научная новизна работы отражается в совместной контекстной классификации тональности анализируемого текста, а также в применении цикла «доразметка»–«дообучение»–«валидация» с элементами объяснимости, что отличает подход от одноцелевых моделей сентимент-анализа и поведенческих схем детекции онлайн коммуникации.

Введение. Современные компании, имеющие в составе своих продуктов и технологий сложное программное обеспечение, заинтересованы в технологической независимости по его разработке. Более того, поскольку такое программное обеспечение часто оказывается очень объёмным (речь идёт о миллионах строк кода), то для его тестирования, сопровождения и трансформации требуются многофункциональные инструменты, которые невозможно получить готовыми из-за труднорешаемости многих базовых задач анализа кода (при этом часто эти задачи оказываются неразрешимыми, например, анализ указателей и сборка мусора в С/С++). Вместе с тем такие кодовые базы используют возможности языков программирования не полностью, поэтому классические задачи по анализу кода для этих частных случаев могут оказаться разрешимыми. Метод. Предложен подход для разработки предметно-ориентированных решений по анализу программного кода, предназначенных для конкретных больших кодовых баз. Такие решения оказываются востребованными для задач фаззинга, символьного исполнения и генерации тестов, а также для автоматических трансформаций/оптимизаций кода, поиска уязвимостей и т. д. Создание собственных предметно-ориентированных решений, работающих с конкретной кодовой базой, возможно, если компании имеют ресурсы для использования открытых проектов (Eclipse, Low Level Virtual Machine, Microsoft Visual Studio Code и др.), а высокая стоимость целевого проекта оправдывает такие затраты (эффективные решения помогают экономить большие средства, значительно повышая качество). Основные результаты. Разработанный метод состоит из следующих шагов: анализ проблемы и идей, проектирование решения, разработка требований, разработка самого решения, апробация, внедрение и передача решения. Требования включают создание шаблонов кода, на которых решение должно работать и которые ограничивают использование целевого языка программирования в рамках текущей кодовой базы. При этом разработка требований, решения и апробация выполняются параллельно, тестирование совмещено с разработкой. С помощью предложенного метода созданы инструменты для статического анализа С-приложений для нужд фаззинга, средство поиска клонов и рефакторинга большой кодовой базы программного обеспечения сетевых устройств и другие решения. В реализованных проектах было задействовано от одного до трех разработчиков, длительность проектов составляла от одного до двух лет. Обсуждение. Представленный метод оказался ресурсозатратным. Анализ реализованных проектов показал, что при исходном наличии готового технического задания можно в несколько раз снизить ресурсы по реализации решений по анализу кода. Метод направлен на итеративное выявление требований к решению в ситуации, когда готовое техническое задание невозможно создать, а также существенно понижает риски по разработке невостребованных решений.

Введение. Перфорированные конструкционные элементы из-за своей низкой стоимости и простоты изготовления широко применяются в химической и других отраслях промышленности, выполняя в составе соответствующих аппаратов, машин и устройств различные специфические функции. Одна из наиболее распространенных функций — равномерное распределение газа по рабочему объему. Данный аспект считается ключевым, например, в аппаратах псевдоожиженного слоя, так как от него напрямую зависит характер и эффективность протекающего процесса. В связи с этим конструкция перфорированного элемента на этапе проектирования должна быть четко обоснована в контексте соответствия заданным технологическим требованиям для конкретного способа применения. Одним из важнейших параметров, определяющих поведение потока сплошной среды в подобных системах, служит расходный коэффициент — величина, характеризующая отклонение реального объемного расхода от теоретически возможного. Его корректное определение позволяет установить количественную связь между геометрией и гидродинамическими характеристиками потока, что особенно важно при инженерных расчетах и оптимизации конструкции. Метод. Исследованы 6 конфигураций одиночных отверстий и один тип перфорированного элемента с простыми цилиндрическими отверстиями, расположенными по паттерну равностороннего треугольника. Параметрическое моделирование методом вычислительной гидродинамики проводилось в программной среде конечно-элементного анализа COMSOL Multiphysics 6.1. Критериальные зависимости формировались в соответствии с теорией подобия и Π-теоремой Бэкингема. Результаты моделирования обрабатывались с помощью методов многомерной нелинейной регрессии (алгоритм Левенберга–Марквардта с мультистартовой инициализацией вектора начальных параметров). Выбор конкретных критериальных выражений осуществлялся по информационным критериям Байеса и Акаике. Точность полученных моделей определялась на основе коэффициентов детерминации и корреляции, а также средней абсолютной процентной ошибки. Основные результаты. Получена совокупность критериальных выражений для расходного коэффициента 6 конфигураций единичных отверстий и перфорированного элемента с цилиндрическими отверстиями. Установлено, что в исследованных диапазонах безразмерных параметров расходный коэффициент описывается преимущественно экспоненциальными зависимостями с насыщением по числу Рейнольдса. Для единичных отверстий достигнуты значения коэффициентов корреляции и детерминации 0,97–0,99 при средней абсолютной процентной ошибке 3–8 %. Для перфорированной решетки коэффициент детерминации достигает 0,99 при средней абсолютной процентной ошибке 5,48 %. Обсуждение. Полученные критериальные выражения для расходного коэффициента имеют прикладное значение как часть более общих методик проектирования плоских перфорированных газораспределительных устройств поскольку через него устанавливается количественная связь между геометрией, общим гидравлическим сопротивлением перфорированного элемента и реальной линейной скоростью в каналах. Предложенный в работе подход может быть использован в самостоятельном виде для исследования газораспределительных устройств, обладающих регулярной и более сложной конструкцией.

Введение. Предметом исследования является трехмерная реконструкция траектории свободной струи огнетушащего вещества по результатам натурных испытаний противопожарной ствольной техники. Получаемые на основе струи геометрические фигуры используются при синтезе и отладке систем технического зрения, алгоритмов управления пожарными роботами, построения и валидации математических и нейросетевых моделей изучаемых потоковых процессов. Особенностями свободных струй в данной прикладной области являются значительные размеры, изменяющаяся форма границ, переменная оптическая плотность различных участков и т. д., что значительно затрудняет применение существующих методов трехмерной реконструкции. Разработана технология построения моделей траекторий движения огнетушащего вещества, позволяющая решить указанные проблемы. Метод. Предложена методика проведения натурных испытаний ствольной техники на предварительно размеченном экспериментальном полигоне с синхронизированной видеофиксацией свободной струи в трех плоскостях, в том числе с использованием бортовой камеры беспилотного летательного аппарата. Приведен алгоритм трехмерной реконструкции траектории на основе полученных цифровых изображений с учетом геометрических особенностей изучаемых потоковых процессов. Основные результаты. Приведены результаты апробации разработанной технологии при изучении движения потока огнетушащего вещества из пожарного лафетного ствола под воздействием бокового ветра, который может существенно отклонять струю в поперечном направлении. На основе полученных при проведении эксперимента цифровых изображений была построена трехмерная модель исследуемой траектории. Сравнительный анализ геометрических характеристик струи (высота, дальность и отклонение в поперечном направлении), рассчитанных по результатам реконструкции, а также измеренных в ходе натурных испытаний, показал, что максимальная относительная ошибка составляет 3,7 %, что говорит о достаточно высокой точности разработанной методики. Обсуждение. Практическая значимость данной технологии заключается в возможности получения с высоким пространственным разрешением эмпирических данных при исследованиях свободных струй. Результаты эксперимента могут использоваться для валидации моделей, описывающих их движение на основе методов вычислительной гидродинамики и машинного обучения. Предложенная технология может найти применение при разработке систем технического зрения, алгоритмов управления наведением огнетушащего вещества на цель с учетом возмущающих воздействий в противопожарных роботизированных системах.

Введение. Представлены результаты оптимизации, направленные на улучшение смешения топлива и окислителя при сохранении эксплуатационных характеристик камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Традиционные методы проектирования камер сгорания, описанные в классических учебных пособиях, основаны на полуэмпирических методиках, предназначенных, главным образом, для разработки мощных ракетных двигателей тягой от нескольких десятков тонн. В настоящее время появляется потребность в коммерческих средствах выведения легкого и сверхлегкого класса. Учитывая ограниченные габариты, массу и энергетические ресурсы малогабаритных жидкостных ракетных двигателей, особое внимание уделяется компактности и надежности работы форсуночных узлов. Рассматриваются вопросы, связанные с проектированием и оптимизацией форсуночной головки, обеспечивающей оптимальное смешение компонентов на расстоянии от днища форсуночной головки, достаточном для минимизации тепловой нагрузки на него. Метод. Применяется метод численного моделирования газодинамики с учетом процессов горения, переноса тепла, компонентов топливной смеси и излучения. Для учета жидких фаз кислорода, керосина, для корректной скорости движения этих фаз в форсунках используется уравнение состояния псевдогаза. Дроссельные характеристики форсунок рассчитаны в программном пакете ANSYS. Глобальная параметрическая оптимизация (метод роя частиц) проводилась по углам, диаметрам и расположению форсунок. Для валидации выходных параметров использованы расчеты химического равновесия в программном пакете «NASA CEA». Основные результаты. Показано, что разработанная методика оптимизации позволяет уменьшить размеры камеры сгорания практически в два раза. Сочетание методов численного моделирования процессов смесеобразования и горения с алгоритмами оптимизации позволяет проводить предварительную оптимизацию конструкции до изготовления опытных образцов, тем самым сокращая затраты на их разработку и изготовление. Обсуждение. В сравнении с распространенными подходами — параметрическим перебором, градиентной оптимизацией на упрощенных корреляциях, планированием эксперимента и «ручной» настройкой по стендовым сериям — предложенный метод опирается на сопряженные расчеты течения и теплообмена с быстрой моделью псевдогаза и автоматическим подбором геометрии форсунок по критериям равномерности и устойчивости горения. Это сокращает число физических итераций, повышает однородность факела и снижает термонапряженность узлов. Области применения рассматриваемого метода оптимизации: форсуночные головки жидкостных ракетных двигателей малой и средней тяги, газогенераторы, камеры воспламенения стендовых установок. Перспективы рассматриваемого метода: учет нестационарных колебаний и акустики, оптимизация с учетом неопределенностей, интеграция ограничений аддитивного производства и автоматизированный синтез каналов.

Введение. Биодеградация медицинских изделий зависит от множества факторов, начиная от методов синтеза полимеров и заканчивая концентрацией активных ферментов в среде. Математическое моделирование биодеградации полигидроксиалканоатов (ПГА) имеет большое практическое значение, поскольку позволяет анализировать деградацию материала с различными параметрами и рассматривать разные формы изделий без необходимости проведения множества длительных экспериментов. Метод. Рассматривая кинетику и механизмы ферментативной деградации ПГА, можно выделить два основных процесса: адсорбцию и гидролиз. В предлагаемой конечно-элементной модели адсорбция описывается уравнением гомогенной диффузии на поверхности, гидролиз — уравнением реакции, аналогично моделям для полилактидов. Для поиска неизвестных параметров модели решается задача нелинейной оптимизации с помощью Sparse Nonlinear OPTimizer и экспериментальных данных биодеградации полимерных нитей из poly(3HB) и poly(3HB-co-3HV) в трех биологических средах (человеческая кровь, сыворотка крови и in vivo). Основные результаты. По результатам моделирования проведено сравнение численных и экспериментальных результатов, проанализировано влияние параметров модели на профиль биодеградации. Разработанная модель применена для оценки биодеградации полимерных медицинских изделий, таких как сосудистый стент и костный имплантат. Обсуждение. Предложенная конечно-элементная модель позволяет оценить биодеградацию полимерных медицинских изделий из ПГА в различных биологических средах. Результаты моделирования биодеградации хорошо согласуются с экспериментальными данными. Модель является первым шагом к моделированию биодеградации ПГА и не включает изменение кристалличности, характеристики фермента в процессе деградации, что может стать целью дальнейшей работы.

Введение. Криптографические примитивы, реализованные на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), обладают рядом преимуществ по сравнению со своими программными аналогами, они эффективнее по производительности и потреблению энергии. В то же время, для реализации на ПЛИС, важна компактность представления элементов криптографического примитива, например таблиц замен (S-блоков). В работе представлен алгоритм генерации криптографически стойких S-блоков, компактных в реализации на ПЛИС. Метод. На основе алгоритма генерации бент-функций с помощью вейвлет-преобразования разработан алгоритм построения S-блоков. Рассчитаны нелинейность, дифференциальная равномерность, лавинный эффект, критерий независимости бит, генерируемых предложенным алгоритмом S-блоков. Проведено сравнение криптографических характеристик генерируемых S-блоков и S-блоков, используемых в американском стандарте симметричного шифрования Advanced Encryption Standard и отечественном шифре «Кузнечик». Проанализирован лавинный эффект хэш-функции «Стрибог» при использовании S-блока и S-блока, сгенерированного разработанным алгоритмом, проведено сравнение затрат ресурсов ПЛИС. Основные результаты. По криптографическим характеристикам генерируемые разработанным алгоритмом S-блоки превосходят, или не уступают существующим, но не являются биективными, что сужает сферу их применения. Лавинный эффект хэш-функции «Стрибог» при применении ее S-блока и S-блока, сгенерированного разработанным алгоритмом, не отличаются. Анализ результатов синтеза реализаций хэш-функции показал, что использование разработанного S-блока позволяет экономить около 1000 Look Up Table на ПЛИС. Обсуждение. Разработанные S-блоки по криптографическим характеристикам не уступают существующим, или превосходят их. Предложенные S-блоки компактнее использующихся в аппаратной реализации на ПЛИС, но не биективны, что делает наиболее целесообразным и естественным их применение в необратимых криптографических примитивах, реализованных на ресурсо-ограниченных встраиваемых системах.

Введение. В настоящее время одним из наиболее распространенных типов теплообменных аппаратов являются пластинчатые теплообменники, в том числе микроканальные. Для повышения эффективности теплообменных аппаратов необходима оптимизация геометрии пластин, что реализуется с помощью численного моделирования течения и теплообмена. Численное моделирование требует валидации результатов не только по интегральным характеристикам, таким как перепад давлений или коэффициент теплоотдачи, но и по структуре течения. Метод. В работе экспериментально и численно исследована структура течения в щелевых каналах с односторонним плавным расширением и сужением: с минимальной (33 %), средней (53 %) и максимальной (200 %) степенью расширения при числе Рейнольдса около 300. Для численного моделирования использовалась стационарная трехмерная несжимаемая постановка на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса с их замыканием посредством модели турбулентности k-ε Realizable. В ходе экспериментальных исследований был применен оптический метод анемометрии по изображениям частиц, заключающийся в кросс-корреляционном анализе последовательных снимков потока с засеянными частицами-трассерами, что позволяет определять их среднее смещение за время между кадрами, и, как следствие — двухмерное поле скоростей. Для реализации данного метода был создан стенд, в том числе разработан, изготовлен и испытан капельный генератор на основе сопла Ласкина. Основные результаты. Результаты численного моделирования и эксперимента показали мгновенные и осредненные поля скоростей в срединном продольном сечении каналов. Полученные результаты подтвердили качественное и количественное согласие с экспериментальными данными, отклонение не превышает 8 %. Установлено, что в случае значительных расширений в широкой части канала может возникать вихревое течение, при этом вихрь не является стационарным, несмотря на низкое число Рейнольдса и перемещается как влево-вправо, так и вверх-вниз, что при осреднении приводит к различиям в векторных полях скорости между результатами эксперимента и моделирования. Обсуждение. Подтверждено, что используемые в настоящем исследовании модели и подходы обеспечивают приемлемую точность с точки зрения воспроизведения структуры течений. Ввиду наличия вихревых структур при большой степени расширения, которая может быть образована оребрением со значительной высотой ребер, для использования в теплообменных каналах рекомендуются каналы с малым и средним расширениями как обеспечивающие безотрывный характер течения.

Введение. Микрореакторы требуют интенсивного вычислительного моделирования для анализа сложных многофазных химических процессов, однако существующие программные решения обладают ограниченной функциональностью или отличаются высокой стоимостью. На сегодняшний день отсутствует комплексная архитектурная платформа, объединяющая моделирование, идентификацию параметров, анализ чувствительности и гидродинамические расчеты в едином программном комплексе. Такая платформа необходима для оптимизации конструкций микрореакторов и повышения эффективности их проектирования. Метод. Применена методология архитектурного проектирования программного обеспечения C4, на основе которой была разработана клиент-серверная архитектура с модульным разделением на подсистемы. В качестве технологического стека использованы JavaScript для клиентской части и Python с Django REST Framework для серверной части, что обеспечивает кроссплатформенность и масштабируемость решения. Основные результаты. Разработана масштабируемая архитектура программного комплекса, предназначенного для решения прямых и обратных кинетических задач произвольных химических реакций, идентификации и оптимизации параметров процессов, а также анализа чувствительности с целью выявления ключевых факторов системы. Особое внимание уделено подсистеме гидродинамического моделирования, архитектура которой включает парсер входных данных, генератор динамических систем уравнений, а также решатели многофазных потоков и химических реакций на границе раздела фаз. Модульная структура обеспечивает независимую разработку компонентов и возможность расширения функциональности программного комплекса за счет внедрения новых или модификации существующих контейнеров. Проведена апробация разработанного программного комплекса на примере моделирования трехстадийной реакции переэтерификации для производства биодизельного топлива в Т-образном микросмесителе. Результаты численного моделирования подтвердили корректность работы подсистемы гидродинамического моделирования. Обсуждение. Предложенная архитектура формирует основу для создания открытого программного комплекса, доступного инженерам-проектировщикам микрореакторов, исследователям в области химии и студентам химико-технологических специальностей. Использование модели C4 обеспечивает четкое разделение ответственности между компонентами системы и упрощает ее масштабирование. Клиент-серверная организация позволяет эффективно распределять вычислительную нагрузку и обеспечивает доступность системы для пользователей с различными аппаратными возможностями. Разработанная архитектура может служить основой для дальнейшей разработки специализированных программных средств в области проектирования микрореакторных систем и интеграции с системами автоматизированного проектирования.

Введение. Алгоритмы и структуры данных важны в информационных технологиях (в частности, в терагерцовых беспроводных коммуникациях 6G), логистике, транспорте и планировании маршрутов в медицине. Одним из основополагающих алгоритмов, который находит применение во многих практических задачах, является алгоритм поиска кратчайшего пути на графе. Он используется для нахождения оптимального маршрута между двумя вершинами, минимизируя длину или количество промежуточных узлов. Эта задача относится к 21 NP-трудной проблеме, сформулированной Ричардом Карпом в 1972 году. Она по-прежнему представляет собой серьезный вызов для науки, поскольку не существует полиномиального алгоритма, способного обеспечить точное ее решение. Метод. Рассмотрены подходы к решению задачи поиска кратчайшего пути на графе, а также обсуждаются их преимущества и недостатки. Изучены алгоритмы, такие как Беллмана–Форда, Дейкстры и А*; проанализированы их эффективность и применимость в различных ситуациях. Обсуждаются вопросы оптимизации алгоритмов поиска кратчайшего пути, такие как использование эвристик, предварительная обработка графа и другие методы, которые могут улучшить производительность и точность алгоритмов. Основные результаты. Предложена оптимизация алгоритма Дейкстры с квантовым ускорением. Проведена оценка устойчивости квантового алгоритма и величины искажений в схеме с различным количеством кубитов. Показано, что с возрастанием интенсивности искажений вероятность обнаружения искомого элемента уменьшается, а время, затрачиваемое на его поиск, увеличивается. При применении алгоритма Гровера для оптимизации пути в квантовой сети эти помехи становятся причиной увеличения времени поиска оптимального пути и повышения вероятности выбора неверного маршрута. Показано, что увеличение количества кубитов и, соответственно, количества итераций делает алгоритм более устойчивым. Продемонстрировано, что устойчивость алгоритма Гровера для схем с большим количеством кубитов имеет схожий характер. Работы квантовых схем на 9, 10 и 11 кубитах различие в значениях вероятностей верного срабатывания отличается менее, чем на 10–3. Таким образом, из полученных зависимостей можно предсказать характер такого влияния на схемы с еще большим числом кубитов, устойчивость которых не может быть исследована вследствие недостаточной вычислительной мощности классических компьютеров. Обсуждение. Наиболее эффективным способом модификации алгоритма Дейкстры является замена очереди с приоритетом в классической версии алгоритма на некоторую квантовую структуру данных, находящую минимальный элемент для следующей итерации алгоритма. Несмотря на то, что квантовый поиск не дает потенциального прироста в асимптотике, можно использовать иную квантовую модификацию алгоритма Дейкстры. А именно, вместо поддержания и поиска минимума в очереди с приоритетом применить квантовый алгоритм сразу для поиска вершины, которую необходимо добавить в дерево кратчайших путей, что дополнительно даст ускорение обхода графа алгоритмом Дейкстры.

Введение. Решается задача оптимального управления со стороны двух противоборствующих игроков, где оптимальность управления понимается в минимаксном смысле получения наилучшего гарантированного результата, а управление строится с расчетом на наихудший случай, допускаемый данными измерений. Метод. Используется схема сведения задачи теории дифференциальных игр к синтезу оптимального управления посредством абстрактного принципа максимума с применением аппарата соответствующих множителей Лагранжа. Основные результаты. Представлена процедура сведения абстрактного принципа максимума применительно к максиминной задаче теории дифференциальных игр для беллмановской интерпретации в терминах динамического программирования. Показано, как из абстрактного принципа следует выполнение основных положений оптимизационного метода Беллмана в случае исследуемой задачи дифференциальных игр. Обсуждение. Разработанная методика поиска условий оптимальности в антагонистической теории дифференциальных игр с помощью привлечения математического аппарата абстрактного принципа максимума может быть использована при расчете и проектировании нелинейных управляемых динамических систем с внутренними противоположными интересами.