Том 14, № 4 (2013)

Рассмотрены этапы алгоритма стабилизации видеопоследовательности. Предложен алгоритм построения нечеткой модели для оценки достоверности локальных векторов движения. Представлен алгоритм низкочастотной фильтрации с адаптивной подстройкой фактора стабилизации для расчета сглаживающего вектора. Выполнена оценка качества работы алгоритма стабилизации в сравнении с другими известными системами.

Построена математическая модель микроустройства, предназначенного для концентрирования живых клеток в малом объеме жидкости с помощью электрофореза. Рассчитаны пространственные распределения электрического поля в цилиндрическом жидком проводнике с осесимметричными электродами. Поля представлены на рисунках с помощью эквипотенциалей, силовых линий и линий уровня квадрата напряженности электрического поля. Клетки рассмотрены как шары из хорошего проводника, окруженные тонкими диэлектрическими мембранами. При больших частотах приложенного электрического поля мембраны становятся проницаемыми для тока смещения, и клетки ведут себя как хорошо проводящие шары. Они поляризуются, и возникают силы, втягивающие их в области сильного поля. Построены траектории движения клеток, обусловленного этой силой и вязкостью жидкости. Выявлены особенности распределения электрического поля в этом устройстве, которые возникают в окрестностях линий, разделяющих электроды и изоляторы, образующие стенки сосуда. Проанализированы факторы, лимитирующие эффективность работы устройства.

Данная работа посвящена сравнительному исследованию применения классических методов оптимизации нулевого, первого, второго порядков, а также генетических модификаций при решении сложных задач оптимизации с различными особенностями, что является актуальной современной научной проблемой. Дело в том, что классические методы оптимизации, основанные на вычислении производных функции первого и второго порядков или только значений функции, не способны оптимизировать многоэкстремальные, овражные функции с множеством нерегулярных локальных оптимумов и т. д. Поэтому в данных случаях применяются генетические алгоритмы и их модификации. Для сравнения методов были разработаны программные системы на языке С++, отлажены и протестированы на представительном множестве задач. Результаты экспериментов обрабатывались статистическими методами. В ходе проведённых исследований была доказана высокая эффективность и целесообразность применения самонастраивающегося генетического алгоритма однокритериальной глобальной оптимизации. Ранее была показана целесообразность применения разработанной модификации при решении различных классов задач оптимизации и интеллектуального анализа данных.

Объектом данного исследования является активный центр [NiFeJ-гидрогеназы. Гидрогеназы вызывают повышенный интерес исследователей ввиду возможности их использования для модификации поверхности электродов с целью каталитического окисления и восстановления водорода. Исследовано связывание H 2 с активным центром [NiFe]-гидрогеназы с помощью методов теории функционала плотности. Определены энергии связывания H 2 с атомами железа и никеля. Показано пересечение между кривыми потенциальной энергии синглетного и триплетного состояний системы, состоящей из активного центра [NiFe]-гидрогеназы и связанного с ним молекулярного водорода. Результаты работы указывают на то, что механизм связывания молекулярного водорода с активным центром [NiFe]-гидрогеназы может носить неадиабатический спин- запрещенный характер. В связи с этим, для создания эффективного катализатора основанного на структурных моделях гидрогеназы, необходимо создавать бионеорганические комплексы, способные к изменению своих спиновых состояний в процессе катализа.

Рассматривается задача непараметрической идентификации дискретно-непрерывного процесса кислородноконвертерной плавки стали. Отмечаются особенности идентификации в условиях параметрической и непараметрической неопределенности. Подчеркивается целесообразность использования непараметрических методов в условиях малой априорной информации. Построен ряд непараметрических моделей процесса кислородноконвертерной плавки стали по важнейшим выходным переменным, определяющим химический состав металла на повалке: углероду (С), сере (S), фосфору (P) и марганцу (Mn). Приводятся некоторые результаты моделирования процесса кислородно-конвертерной плавки стали, которые показывают, что процесс ведется в рамках технологического регламента, однако этого не достаточно для качественного управления процессом плавки.

Выявлена переменность у звезд USN0-A2.0 1425-07730275, USN0-A2.0 1425-07730877USN0-A2.0 142507732585, USN0-A2.0 1350-08023794, USN0-A2.0 1425-07735907, USN0-A2.0 1425-07736119, USN0-A2.0 142507744258, USN0-A2.0 1425-07747819, USN0-A2.0 1350-08038347, USN0-A2.0 1425-07749499, USN0-A2.0 142507756005, USN0-A2.0 1425-07758087, USN0-A2.0 1425-07760594, USN0-A2.0 1425-07765707.

Рассматриваются некоторые аспекты системного анализа и теории исследования операций. Обсуждаются также наиболее важные основные черты последних. Приводится конкретный пример эффективного применения системного анализа в задаче управления техническим объектом. Анализируются некоторые вопросы информатизации управленческих решений для различных процессов, включая организационные. Описаны некоторые принципиальные особенности создания систем моделирования и управления активными объектами. Выделены наиболее важные задачи системного анализа. Дается краткая характеристика исследований в области системного анализа и исследования операций, проводимых в течение последних лет на кафедре системного анализа и исследования операций СибГАУ.

Моделируются высокоточные параллельные вычисления с повышенной разрядностью, основанные на модулярной арифметике с преобразованием чисел из позиционной системы счисления в систему остаточных классов и обратно с помощью нейронных сетей. Применение нейронных технологий позволяет распараллелить вычисления на уровне алгоритма решения задачи, а применение модулярной арифметики дает возможность повысить быстродействие высокоточных вычислений за счёт перехода к обработке малоразрядных данных и применения параллельной обработки на уровне выполнения элементарных арифметических операций. Построены нейронные сети для перевода из позиционной системы счисления в систему остаточных классов и обратно. Получены зависимости времени перевода от изменения разрядности. Получены зависимости времени выполнения операций сложения, вычитания и умножения для чисел с фиксированной запятой от изменения разрядности.

Оценивается устойчивость сигналов к имитационным помехам. Рассчитывается вероятность навязывания сигналов и безопасное время работы систем радиосвязи. Предложено три алгоритма формирования сигналов в системах радиосвязи. Сделан вывод о целесообразности использования вейвлет-модулированных широкополосных сигналов в системах радиосвязи с целью борьбы с имитационными помехами.

Рассмотрено аналитическое продолжение кратного степенного ряда в класс областей, обобщающих звездные. С помощью переразложения кратного степенного ряда по m-однородным полиномам строится продолжение этого ряда в (m x, ..., m n) -круговые области, которые являются естественным обобщением круговых областей в C n. Опираясь на это разложение, данный кратный степенной ряд аналитически продолжается в максимальную m-звездную область, называемую m-звездой Миттаг-Леффлера функции f, определяемой этим рядом. Это аналитическое продолжение представляет собой суперпозицию m-однородных полиномов, по которым разлагается степенной ряд, с бесконечной треугольной матрицей, элементы которой не зависят от функции f. Приводится пример, когда m-звезда Миттаг-Леффлера отличается от обычной звезды Миттаг-Леффлера.

Рассматриваются модификации одно- и многокритериального генетических алгоритмов и представлены результаты численных исследований этих подходов. Преимущество разработанных методов заключается в использовании идеи самоадаптации, позволяющей отказаться от привлечения эксперта для настройки алгоритма и расширить возможности использования генетических алгоритмов. На основе предлагаемых подходов разработана программная система для проектирования нейросетевых моделей. Эффективность всех алгоритмов была исследована на тестовых задачах.

Маршрутизация вызовов, основанная на обработке естественного языка, представляет собой сложную и перспективную область исследований в интеллектуальных машинных методах и интерпретации языка. Рассмотрена категоризации пользовательских заявок. Сделан акцент на комбинировании технологий машинного обучения с учителем и без учителя в целях повышения точности классификации. Показано, что разработанный подход способен превзойти существующие алгоритмы на больших базах данных и не требующих морфологического анализа или фильтра в виде «стоп-слова». В предлагаемом подходе осуществляется декомпозиция задачи классификации, к которой сводится маршрутизация вызовов, на две стадии: обнаружение «мусорного» класса и отнесение объектов к значимым классам. Предлагается новая формула оценки релевантности термов при определении значимых классов, которая является модификацией оценки релевантности нечетких правил в нечетком классификаторе. Используя эту формулу только для 300 наиболее часто встречающихся слов для каждого класса, мы достигли точности классификации 85,55 % при исключении элементов неинформативного класса. Комбинирование предлагаемого подхода с методом ближайших соседей в двухступенчатой постановке задачи обеспечивает точность классификации 77,11 % на всей тестовой выборке.

Рассматривается алгоритм генетического программирования для автоматизированного проектирования нейронных сетей. Предлагается алгоритм генетического программирования для автоматического генерирования ансамблей интеллектуальных информационных технологий. Эффективность подхода проверена на тестовых и прикладных задачах медицинской диагностики.

Интеллектуальные информационные технологии способны решать сложные задачи интеллектуального анализа данных в различных областях деятельности человека. В данной статье рассматриваются такие популярные инструменты, как искусственные нейронные сети и нейро-нечеткие системы. Алгоритм генетического программирования используется для построения ансамблей интеллектуальных информационных технологий в целях улучшения эффективности и надежности принятия решений. Предлагаемые методы апробированы на задачах прогнозирования временных рядов. Представленные результаты сравнены с другими распространенными алгоритмами прогнозирования временных рядов.

Производительность диалоговых систем, основанных на естественном языке, по-прежнему находится на достаточно низком уровне, особенно для некоторых языков. Распознавание эмоций на основе речевого сигнала представляет собой подход, способный улучшить качество работы таких систем посредством определения критических точек в диалоге между человеком и компьютером и последующей адаптации диалога. Использование процедуры идентификации улучшает качество распознавания эмоций на основе речевого сигнала пользователя, так как становится возможным построение моделей эмоций конкретного человека. Выбор подходящих параметров речевых сигналов и алгоритма моделирования для задач идентификации говорящего и распознавания эмоций остаются важными проблемами. Более 50 алгоритмов машинного обучения были применены к задачам на 9 речевых корпусах различных языков (русского, английского, немецкого и японского). В используемых корпусах содержатся как реальные эмоции, так и постановочные диалоги актеров. Приведены результаты применения алгоритмов для обеих задач и их анализ.

Представлен новый подход для формирования систем на нечеткой логике эволюционными алгоритмами. Несколько алгоритмов были реализованы в качестве программ, проведены измерения эффективности с самонастройкой и без таковой. Был разработан новый метод представления данных для кодирования нечетких правил в генетическом программировании на основе принципа обратной польской записи. Генетический алгоритм был адаптирован для настройки семантики лингвистических переменных. Эффективность разработанного алгоритма была показана в сравнении с аналогами на некоторых тестовых регрессионных задачах и практических задачах классификации.

В клиент-серверных системах распознавания речи стоит задача обеспечить последовательную работу в различных условиях канала передачи данных. Таким образом, необходимо разработать методы, которые позволят снизить эффект ошибок при передаче данных. В данной работе рассматривается подход для сглаживания ошибки, который не изменяет исходные данные, вместо этого он старается воссоздать потерянную информацию в приемнике с помощью интерполяции успешно переданных функций. Используя номер пакета идентификации сервера DSR, можно однозначно решить, какие пакеты были потеряны, и какие ближе к получению без ошибок. С помощью правильно принятых пакетов до и после работы модуля сглаживания можно интерполировать недостающие функции.

Рассмотрена проблема защиты геостационарных космических аппаратов (КА) от космического мусора, в том числе от геостационарных спутников, не уведенных на орбиту захоронения. Для обеспечения безопасности КА необходима совместная работа нескольких бортовых систем. Бортовая оптико-радиолокационная система предназначена для обнаружения космических объектов и определения координат. Рассмотрены преимущества комплексирования оптической и радиолокационной аппаратуры, принципы работы и варианты построения бортовой оптико-радиолокационной системы геостационарного космического аппарата. Проведен сравнительный анализ вариантов построения, приведены структурные схемы. Рассмотрены точностные характеристики, проведена оценка потребляемой мощности и массы системы.

Для двигателей S10 тягой 10 Н и S400 тягой 420 Н, разработанных в EADS Astrium, построены матрицы планирования для построения регрессионных моделей удельного импульса тяги. Результаты экспериментов обработаны с помощью специально разработанного программного обеспечения по приведенной методике обработки. Построены адекватные регрессионные модели удельного импульса тяги для данных двигателей. Проведен анализ построенных регрессионных моделей в графическом виде. Сделан вывод о влиянии горючего на регрессионные модели с увеличением тяги двигателя. Разработано и апробировано специальное программное обеспечение для планирования эксперимента и статистической обработки результатов.

Рассмотрена разработка и моделирование системы электропитания (СЭП)автономной наземной спутниковой станции для дистанционного мониторинга параметров окружающей среды и состояния технических объектов. Предложена новая структура системы электропитания автономной наземной спутниковой станции, где первичным источником электроэнергии является солнечная батарея на основе кремниевых фотоэлектрических преобразователей, а накопительным источником электроэнергии - суперконденсаторы с повышенным ресурсом работы и крайне низкой зависимостью характеристик от параметров окружающей среды. Были выработаны требования к мощности солнечной батареи, энергии, запасаемой суперконденсаторами, их количеству исходя из средней мощности нагрузки, параметров окружающей среды, длительности темного и светлого времени суток. Была разработана модель СЭП в формате P-Spice. Проведено ее моделирование в пакете MicroCAP 7.1. Результаты моделирования подтвердили работоспособность предложенной СЭП.

Рассмотрен актуальный вопрос минимизации погрешности вычисления фазового центра антенны относительно солнечно-земной системы координат при прохождении особых точек орбиты. Для решения данной проблемы разработаны алгоритмы упреждающего разворота, которые закладываются на борт космического аппарата (КА) и в аппаратуру потребителя. Разработанные алгоритмы дают возможность определять значение курсового угла КА на участках упреждающего разворота. Знание курсового углы позволяет вычислить поправки к координатам фазового центра антенны. Алгоритмы повышают точность определения координат потребителя на участках упреждающего разворота и являются универсальными для всех типов КА навигационной группировки ГЛОНАСС.

Для описания половинной модели активного центра [NiFe]-гидрогеназы подобран функционал плотности. Методом связанных кластеров с учетом однократных и двукратных, а также трехкратных возбуждений по теории возмущения определены энергии связывания молекулярного водорода с двухвалентным атомом железа комплекса [FeCO(SCH 3) 2(CN) 2H 2] 2-. Показано, что атом железа в комплексах [Fe(SCH 3) 2(CO) 3H 2], [Fe(SCH 3) 2(CN) 3H 2] 3-, [FeCN(SCH 3) 2(CO) 2H 2] 1-, [FeCO(SCH 3) 2(CN) 2H 2] 2- находится в октаэдрическом поле лигандов. Исследовано связывание H 2 с атомом железа в зависимости от природы лигандов. Определено, что все смоделированные структуры являются комплексами Кубаса.

В рамках метода многоконфигурационного самосогласованного поля с полным и ограниченным активным пространством рассмотрено электронное строение окисленной формы модели активного центра рубредоксина [Fe(SCH 3) 4] -. Результаты исследования показывают применимость метода RASSCF для описания комплекса. Определено активное пространство, позволяющее наиболее точно описывать статическую корреляцию электронов. Многоконфигурационный характер электронных волновых функций существенно проявляется при использовании двух наборов молекулярных орбиталей - пяти чистых 3d-орбиталей Fe и трех смешанных 3d-орбиталей Fe с p-орбиталями атомов S. Используя данное активное пространство, можно исследовать электронную структуру биядерных комплексов методом RASSCF.

Проведены ускоренные климатические испытания (УКИ) образцов с радиоотражающим покрытием. Представлены результаты испытаний образцов до и после УКИ. Контролю подвергались: внешний вид, терморадиационные характеристики A s, E n коэффициент радиоотражения, адгезионная прочность. Также были проведены испытания образцов на радиационное воздействие. Проведенные испытания показали, что требуемыми характеристиками обладают образцы радиоотражающих покрытий, выполненные по трем схемам. Разработанные покрытия могут быть рекомендованы для нанесения на углепластиковые рефлекторы антенн, работающих в диапазоне частот до 24 ГГц.

Обоснована необходимость государственного стимулирования инновационной деятельности предприятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК). Сформулированы принципы стимулирования инновационной деятельности предприятий ОПК, отвечающие современному состоянию и перспективам развития предприятий отрасли. Проведен анализ форм государственного стимулирования инновационной деятельности предприятий отрасли, определены особенности каждой из форм. Предложены классификационные признаки. Сделан вывод о том, что группировка существующих форм по предложенным признакам позволяет декомпозировать их на классы, отличающиеся целями, условиями и способом стимулирования, посредством реализации которых возможно решить задачу эффективного стимулирования инновационной деятельности предприятий ОПК.