Архив статей журнала
В статье рассмотрены вопросы анализа и обработки больших массивов метеорологических данных. Целью исследования является обмен опытом в выявлении и корректировке пропущенных и аномальных значений временных рядов метеорологических данных. В рамках исследования разработаны алгоритмы нормализации данных, выявления их индивидуальных и контекстных аномалий, а также корректировки пропущенных и аномальных значений. Особенностями разработанных алгоритмов являются использование модели машинного обучения, основанной на применении деревьев решений, для изучения рядов данных при выявлении пропущенных значений, а также анализ временных и сезонных закономерностей при выявлении индивидуальных и контекстных аномалий на основе специализированных библиотек на языке программирования Python. Разработанные алгоритмы включены в программные модули сервис-ориентированного приложения для получения, обработки и анализа климатических данных при решении сложных мультидисциплинарных научных и прикладных задач экологического мониторинга Байкальской природной территории. Предложенная методика применена для анализа и обработки нескольких временных рядов метеорологических данных, полученных с метеостанций, которые расположены на Байкальской природной территории. Результаты применения методики показали существенное повышение качества обработанных данных, использованных в дальнейшем на практике в задачах моделирования работы автономных энергетических систем инфраструктурных объектов Байкальской природной территории.
Предложен алгоритм определения недопустимых движений в видеопотоке, который позволяет гибко настраивать чувствительность обнаружения недопустимых движений; обеспечивает устойчивость к шуму; указывает место в кадре, где произошло обнаружение нетипичного движения; не тратит время на определение фона и траекторий движения объектов; анализ не тормозит видеопоток при его обработке в Wolfram Mathematica и Python. Предложенный алгоритм обнаруживает недопустимые движения не более чем за 0,02 с, а допустимые - в сотни раз быстрее. То есть пользователь системы видит результаты анализа без задержек и зависаний. В работе логика предложенного алгоритма представлена на диаграмме деятельности. В качестве примеров программирования ключевых моментов предложенного алгоритма приведены коды программы в системе Wolfram Mathematica 11, в которых реализованы предложенные в работе приемы реализации этих моментов. При разработке алгоритма анализа движения учтены характеристики имеющихся в настоящее время камер, предназначенных для использования на улице и в помещениях, реализующихся в продаже в настоящее время. Указаны параметры видеопотоков прикладных задач, которые могут быть решены с помощью предложенного алгоритма анализа, и соответствующие рекомендуемые камеры. Этот список показывает, какие именно камеры лучше использовать для задач по обнаружению движений в видеопотоке с указанными параметрами. Предложенный алгоритм может быть использован в системах управления беспилотным транспортом и мониторинге охраняемых объектов (со стационарной или подвижной камеры), где важно своевременно фиксировать недопустимое движение в строго определенных зонах.
В настоящее время организация технологии «виртуальный рельс» в перегрузочном портовом комплексе представляется одной из актуальных задач в области управления логистическими процессами. Целью исследования является использование геоинформационной технологической системы «виртуальный рельс» в автономном технологическом процессе перевалки контейнеров с учетом класса груза, массы и особых условий перевозки. Данный метод может повысить эффективность процессов, таких как разгрузка и погрузка контейнеров, управление ресурсами, что, в свою очередь, способно привести к снижению затрат и времени обслуживания. В статье рассмотрены методы повышения точности в управлении технологическими комплексами «виртуальный рельс». Существующие технологические методы высокоточного позиционирования требуют определения разностных частот от четырех спутников. В работе предложено использовать корректирующие сигналы станции для счисления ошибки определения координат транспортного средства. Учитывая, что транспортное средство в условиях контейнерного терминала движется в одной плоскости, вычисление погрешности определения координат по одной из осей может быть произведено как определение базовой поправки в момент времени определения отклонения от опорной частоты сигнала спутника. Учет этой погрешности позволяет увеличить точность определения координат при организации технологического комплекса «виртуальный рельс» в порту, что способствует более эффективному управлению процессами и ресурсами.
В статье предложен метод переналадки мобильных компонентов роботизированного технологического комплекса в условиях многономенклатурного мелкосерийного производства. Целью исследования является разработка системы двухуровневого планирования перемещений мобильного промышленного робота, обеспечивающей его интеграцию с производственным центром для формирования роботизированного технологического комплекса, что позволит оперативно адаптировать производственную систему. Метод сочетает в себе верхнеуровневое планирование, ориентированное на согласование логистики перемещений промышленного робота с общим производственным расписанием, и низкоуровневое, целью которого является обеспечение точного пространственно-временного позиционирования робота в зоне интеграции с производственным центром. Для повышения эффективности поиска траекторий перемещения в зоне интеграции в условиях динамически изменяющейся среды предложено использовать адаптированный алгоритм A* с нейросетевой эвристикой на основе графовой нейронной сети. Приведена архитектура взаимодействия уровней планирования, реализованная с использованием воксельной модели рабочего пространства и системы ROS. Результаты, полученные в ходе экспериментов, демонстрируют преимущество предложенного метода применительно к задачам переналадки роботизированных технологических комплексов. В результате применения предлагаемого метода были достигнуты сокращение времени перепланирования, уменьшение количества перестроений маршрута и сокращение его общей длины по сравнению с методами, основанными на классическом алгоритме A*.
Показано, что сверхвысокомолекулярный полиэтилен применяется в деталях и узлах триботехнического назначения вследствие уникального сочетания прочностных и эластичных свойств. Выявлена проблема гидрофобности такого полиэтилена, инертности, что препятствует пропитке полимерными матрицами и созданию износостойких композитов. Охарактеризованы ограничения традиционных способов химической активации полиэтилена по причине ресурсозатратности процессов. Выявлена перспективность плазменной модификации и поставлена цель создания физической модели композита с повышенным значением показателя прочности связи между тканным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом и эпоксидно-диановой матрицей.
Методы исследования: активация холодной плазмой в среде воздуха, оценка смачиваемости методом «сидячей капли», анализ прочности связи с матрицей на разрывной машине до и после активации полиэтилена плазмой, спектроскопия. В результате плазменного воздействия повышено значение показателя смачиваемости поверхности полиэтилена более чем в 3 раза, что позволяет пропитать износостойкий материал матрицей; существенно повышено значение показателя прочности связи исследуемого полиэтилена с эпоксидно-диановым связующим. Установлено, что плазменная модификация способствует формированию азот- и кислород-содержащих групп в поверхностном слое полиэтилена, что повышает его способность к химическому взаимодействию с матрицей, обеспечивает возможность получения устойчивого к нагрузкам композита трибологического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Целью работы является исследование влияния неоднородности приборов на функциональные характеристики многофазной системы массового обслуживания. В системах такого типа требования последовательно проходят через несколько этапов обработки, при этом каждый из этапов может представлять собой отдельную операцию или группу операций с одинаковой или различной скоростью обслуживания. Если требование уже завершило обработку на одной из фаз, а все приборы в следующей фазе заняты, предполагается, что заявка остается на приборе, временно блокируя его работу. В качестве показателей эффективности рассматриваются p0 - вероятность того, что ни один из каналов обслуживания в системе не занят, и pотк - вероятность того, что вновь прибывшая заявка не сможет получить обслуживание из-за занятости всех каналов. С помощью разработанных в среде AnyLogic моделей получен ряд результатов для многофазных систем с неоднородными приборами при различных конфигурациях входного потока и интенсивности устройств. Для исследования закономерностей влияния неоднородности приборов на общую производительность системы полученные результаты сопоставлены с результатами для классических систем с однородными приборами. Анализ показал, что при незначительной нагрузке система с приборами различной производительности может быть эффективнее, чем система с приборами одинаковой производительности. Кроме того, установлено, что многофазный характер обслуживания заявок может усиливать влияние неодинаковой скорости работы приборов на общую эффективность системы. Исследование актуально для широкого круга прикладных задач, связанных с проектированием и управлением сложными системами.
В статье изучаются теоретические и практические аспекты цифровизации процессов управления в строительных компаниях. Основное внимание уделяется разработке методологии и инструментов внедрения цифровых технологий в систему управления строительными проектами. Цель исследования - создание цифровой системы управления в строительстве для стабильности проектов и оптимизации процессов с использованием проверенных методов анализа и оценки проблем. В работе представлены результаты разработки концептуальных основ цифровизации управления строительными проектами, включая усовершенствованную методику классификации рисков и оригинальную модель комплексной оценки. Особое внимание уделяется созданию информационной системы на основе пространственных данных, необходимой на всех этапах строительства. Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса организационно-экономических механизмов внедрения цифровых технологий, адаптированных к специфике строительных проектов. Предложенные инструменты позволяют оптимизировать взаимодействие между участниками процесса, обеспечить регулярный мониторинг и координацию работ. Эффективность предложенной модели цифровизации управления показана на примере строительных проектов Белгородской области, где особое внимание уделяется безопасности производства работ и качеству взаимодействия между участниками строительного процесса. Результаты исследования могут быть использованы при разработке стратегий цифровизации строительных компаний и совершенствовании систем управления строительными проектами.
Статья посвящена сравнению современных алгоритмов искусственных нейронных сетей, используемых для генерации 3D-моделей. Актуальность темы обусловлена растущим спросом на автоматизацию технологий создания 3D-моделей в различных областях, включающих игровую индустрию, дизайн, киноискусство, медицину. Целью работы является рассмотрение алгоритмов искусственных нейронных сетей для генерации трехмерных моделей с последующим акцентированием их преимуществ и недостатков, а также определение направлений для их возможного применения. В статье рассматриваются основные категории алгоритмов, включая воксельные подходы, методы, основанные на облаках точек, полигональные сетки, а также неявные поверхности. Особое внимание уделяется генеративно-состязательным сетям и нейронным полям излучения, которые демонстрируют высокое качество генерации и широкие возможности применения. Для каждого подхода описаны принципы работы, преимущества, ограничения и примеры использования. Методы исследования включают анализ научной литературы, сравнение подходов, используемых при генерации искусственными нейронными сетями, а также оценку качества генерации на основе публичных датасетов. Также рассматриваются вычислительные затраты, требования к данным и сложность реализации каждого алгоритма. Статья подчеркивает важность дальнейших исследований в этой области, включая разработку гибридных методов и улучшение существующих подходов.
Цель данного исследования заключается в разработке теории решения задач гарантированного нелинейного программирования, направленной на управление группой роботов-лаборантов. Присутствие мутагенных и канцерогенных веществ в рабочей среде подчеркивает необходимость регулярного мониторинга, включая анализ проб воздуха в лаборатории. Это создает потребность в использовании специализированных групп роботов-лаборантов, которые будут выполнять различные задачи на разных устройствах в разные промежутки времени. Поскольку ошибки в действиях этих роботов могут вызвать серьезные последствия, требуется разработка новых алгоритмов управления для повышения их точности. При значительных колебаниях времени работы роботов-лаборантов наблюдается замедление роста экономической эффективности при увеличении частоты отбора проб, и на определенном уровне частоты дальнейшее увеличение становится менее заметным. В условиях значительных изменений времени работы роботов-лаборантов целевая функция имеет нелинейный характер. Поэтому задачи оптимизации времени работы роботов-лаборантов относятся к классу нелинейных задач. Методы используют имитационное моделирование, теорию оптимального управления, статистику. В работе развиты теоретические основы решения задач нелинейного программирования с эквивалентной детерминированной задачей. Итогом исследования является разработка концепции функционирования коллектива роботов, учитывающая условия безопасности химико-технологических процессов.
Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта.
В обработке естественно-языковой информации актуальна проблема выявления текстов определенной семантической направленности и определения их источников. Это требуется в анализе новостных потоков, чатов мессенджеров, социальных сетей, проверке документов на плагиат и других подобных задачах. Целью работы является обоснование концептуальной модели выявления в естественно-языковых потоках текстов определенной семантической направленности по формальным описаниям их источников. Анализ известных подходов показал потребность в собственном инструментарии для решения проблемы. В работе предлагается семантическую направленность задавать сценариями языка формальной грамматики гипотетического семантического объекта, сценарии представлять последовательностями характеристик семантического словаря и направленность текста определять семантической близостью сценарию. Бесконечность языка сценариев и отсутствие информации об исходном тексте исключают простой перебор, поэтому предполагаемый сценарий конструируется. Процесс организуется последовательным определением семантического сходства токенов текста характеристикам и их сборкой в предполагаемый сценарий, проверяемый на принадлежность языку. Для семантического сравнения текстов и сценариев сконструированы функции семантического подобия, общий и частный алгоритмы выявления текстов определенной семантической направленности. В общем алгоритме разбор сводится к построению вывода в формальной грамматике, для регулярных грамматик разбор выполняется системой переходов. Для ускорения сборка предполагаемого сценария совмещается с грамматическим разбором и используется механизм бек-трекинга. Точность алгоритмов определяется фактической близостью текстов сценариям. В работе приводится состав разработанного программного комплекса, тестирование которого подтверждает теоретические результаты. Исследование развивает фундаментальные основы математического моделирования естественно-языковой обработки и предлагает новые эффективные вычислительные алгоритмы для комплексов проблемно-ориентированных программ.
Статья посвящена анализу тональности текста (sentiment analysis) - области компьютерной лингвистики и интеллектуального анализа текста, направленной на извлечение субъективных мнений и эмоций из текстов. Целью исследования является выявление возможностей стандартных методов компьютерной лингвистики для определения тональности отзывов о работе торговых сетей. Основной задачей анализа тональности текста служит определение того, является ли данный текст позитивным, негативным или нейтральным. Рассматриваются различные названия и подходы к данной технологии, такие как мониторинг брендов и анализ социальных медиа, которые получили значительное развитие в последние годы благодаря росту популярности Интернета. В исследовании акцентируется внимание на методах классификации, включая подходы на основе правил и машинного обучения, где последняя категория охватывает современные методы глубокого обучения. Также представлено описание объекта исследования - массива отзывов о торговых сетях - с указанием на методику обработки и анализа данных. Одним из основных результатов является вывод, что необходима тщательная предварительная обработка данных с целью отсеивания дубликатов отзывов. В результате этого с помощью классических методов можно получить правильную классификацию отдельных предложений отзывов с точностью до 72%. Использованный в публикации метод группировки отзывов по соотношению положительных, отрицательных и нейтральных предложений позволяет довести точности определения тональности отзывов до 90%.