В рассматриваемой работе разработана математическая модель движения тела, состоящего из пластинки и стержня, которое можно ассоциировать с парапланом или дельтапланом. Тело совершает плоскопараллельное планирование в квазистатической среде. Получены уравнения движения тела, которые возможно решить только численно. Решены уравнения равновесия и получены основные стационарные режимы движения тела. основным результатом является режим наиболее пологого планирования тела. В системе компьютерной математики матлаб написан комплекс программ, который ищет численное решение и выводит траектории. Моделируется движение рассматриваемых режимов и смотрится устойчивость основных режимов с помощью численных расчетов.

Ключевые слова: тело, режим планирования, устойчивость, геометрические размеры

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.16 - Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

В статье представлено исследование, посвященное реализации нейросетевого подхода к задаче распознавания лиц. Проведён обзор существующих методов распознавания лиц. Разработана модель нейронной сети, обученная на наборе данных DigiFace-1M. В работе подробно описана архитектура разработанной модели нейронной сети, а также поэтапный процесс её обучения. Достигнутая точность модели на валидационной выборке составила 78%, а на тренировочной - 92%. В статье также освещены вопросы интеграции разработанной модели в российский сервис Amvera Cloud. В результате создано веб-приложение, позволяющее проводить идентификацию пользователей по загруженным изображениям лиц. Данное исследование демонстрирует потенциал нейронных сетей для задач распознавания лиц и предлагает практическое решение для реализации подобных систем в различных сферах.

Ключевые слова: распознавание лиц, глубокое обучение, нейронные сети, идентификация пользователей, архитектура модели, обучение модели, интеграция модели, облачные сервисы, безопасность, биометрические технологии

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Численные методы расчета оболочек дают возможность получить широкий спектр решений при изменении различных параметров. Объектом данного исследования является математическая модель тонких, изотропных, упругих оболочек вращения постооянной толщины. Задача решается с позиции моментной теории. Для определения напряженно-деформированного состояния оболочки разрешающая система получена при преобразовании основных систем уравнений оболочек вращения моментной теории и разделения переменных. Все компоненты НДС и нагрузки раскладываются в ряды Фурье по окружной координате. Для верификации численного решения с помощью системы компьютерной математики (СКМ-Maple 17) была составлена программа на языке программирования Python. Приведены примеры численного расчета кольцевых сферических оболочек на действие кольцевых нагрузок. Представлены варианты действия одной и двух кольцевых нагрузок на оболочки с разными условиями опирания по контурам и разными углами полураствора. В табличной форме приведена разница между результатами расчета двумя методами для функций изгибающих моментов и функций перемещений. Наибольшее значение разницы составляет 0.0015%.

Ключевые слова: оболочка вращения, сферическая, изотропная, упругая, численный метод, система компьютерной математики, язык программирования Python

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В статье рассматривается численное моделирование процесса разделения энергии (температурной стратификации) в трубе Леонтьева, проведенное с использованием программного обеспечения STAR-CCM+. Исследование сосредоточено на сравнительном анализе двух различных конструкций трубы, каждая из которых предназначена для создания разности температур в потоках газа. В ходе моделирования было установлено, что сверхзвуковой поток, проходящий через трубу, достигает значительно повышенной температуры на выходе, тогда как дозвуковой поток, напротив, характеризуется заметным понижением температуры. Приведены детализированные профили скорости и температуры газа для обеих конструкций, демонстрирующие эффективность каждого из вариантов трубы Леонтьева в создании четко выраженных областей с разной температурой газа без необходимости в дополнительном внешнем теплообмене. Полученные результаты имеют практическое значение для повышения эффективности работы газораспределительных станций, позволяя более эффективно управлять тепловыми потоками и предотвращать образование кристалогидратов, а также могут быть использованы в других технологических процессах, где требуется разделение температурных потоков без внешнего подогрева или охлаждения.

Ключевые слова: труба Леонтьева, численное моделирование, STAR-CCM+, температурная стратификация, газовый поток

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматриваются стандартные модели мемристоров на основе диоксида титана. Мемристор похож на резистор с памятью и демонстрирует нелинейную характеристику сопротивления, при которой параметр заряда является переменной состояния. Они могут быть использованы для создания новых видов электронных устройств с высокой энергоэффективностью и производительностью, а также для создания машин, которые могут учиться и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и во многих практических приложений: память для хранения данных (двоичная и многоуровневая), переключатели в логических электронных схемах, пластичные компоненты в нейроморфных системах искусственного интеллекта, построенных на базе наноэлектронных компонентов. Было показано, что при подаче напряжения на заряженные ионы начинают дрейфовать, и граница между двумя областями смещается. Когда к мемристору прикладывается синусоидальное переменное напряжение заданной частоты, форма вольт-амперной характеристики (ВАХ) напоминает диаграмму Лиссажу с центром в начале координат.

Ключевые слова: мемристор, модель, воль-амперная характеристика, нелинейность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Автоматическая классификация сигналов электрокардиограмм позволит оказать своевременную медицинскую помощь пациентам при оказании первой медицинской помощи. Нейросетевые модели классификации сигналов электрокардиограмм, включающие в себя этап предварительной обработки сигналов, позволяют повысить точность отнесения электрокардиограмм к той или иной категории аритмий. В работе представлен вычислительный метод предварительной обработки сигналов электрокардиограмм, включающий в себя шумоподавление с использованием дискретного вейвлет-преобразования и выделение морфологических признаков методами частотного анализа. Результаты моделирования классификации 12-канальных сигналов электрокардиограмм с использованием этапа их предварительной обработки показали увеличение точности классификации на 23,2% по сравнению с классификацией без предварительной обработки сигнала.

Ключевые слова: классификация сигналов электрокардиограммы, нейронная сеть с долгосрочной короткой памятью, метаданные, предварительная обработка сигналов вейвлет-преобразование, спектральный анализ, PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2021

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

В данной статье представлены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния основания под штампами со ступенчатой формой подошвы опирания. Численное моделирование осуществлялось с применением комплекса Plaxis 2D. Результаты моделирования штампов с разными углами схода ступеней при равной площади поверхности контакта с грунтом показали зависимость напряжений и перемещений от данного параметра.

Ключевые слова: эффективный фундамент, фундамент мелкого заложения, столбчатый фундамент, штамп с выпуклой поверхностью опирания, ступенчатая подошва, механика грунтов, осадка фундаментов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В условиях климатического кризиса и роста стоимости энергоресурсов возрастает необходимость повышения энергоэффективности. Государства стремятся к сокращению выбросов углекислого газа, а бизнес — к оптимизации расходов на энергию. Цифровизация энергетики и внедрение технологий интернета вещей (IoT) создают условия для применения искусственного интеллекта (ИИ) в управлении энергопотреблением. В данной статье представлен обзор технологий ИИ и их применение в управлении энергопотреблением на примере ледовой арены. Проведен анализ данных энергопотребления, собранных с реального объекта, и рассмотрены методы нейросетевого моделирования временных рядов для прогнозирования и оптимизации управления. Представлены результаты моделирования, демонстрирующие потенциал использования предиктивных алгоритмов в снижении энергозатрат и повышении эффективности эксплуатации ледовых арен.

Ключевые слова: глобальное потепление, энергопотребление, энергоэффективность, цифровизация, интернет вещей, искусственный интеллект, управление энергопотреблением, машинное обучение, глубокое обучение, временные ряды, предиктивные алгоритмы

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается вопрос определения допустимой сжимающей продольной силы от внешней нагрузки, действующей на внецентренно сжатый железобетонный элемент. Расчетные предпосылки приняты в соответствии с действующим сводом правил СП 63.13330.2018. Преобразование исходных формул, приведенных в данном нормативном документе, позволило получить и решить в явном виде кубическое уравнение относительно сжимающей продольной силы без привлечения итерационных методов расчета. Найденное решение может быть использовано в процессе проектирования для определения оптимальных габаритов сечений.

Ключевые слова: железобетон, внецентренное сжатие, предельные усилия

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В статье рассматривается моделирование нелинейной электропроводности биологической клетки с помощью метода эквивалентных схем замещения. В работе предлагается нелинейная модель электропроводности биологической клетки, основанная на использовании нелинейных активных и пассивных элементов. Рассматриваются основные механизмы, определяющие нелинейный характер электрических характеристик клетки, включая явления поляризации клеточной мембраны. Для верификации модели проводится сравнение расчетных и экспериментальных данных по электрическим параметрам биологических клеток. Показано, что использование нелинейной эквивалентной схемы позволяет более точно воспроизводить реальное поведение клеток в широком диапазоне приложенных напряжений. Представленная методика моделирования может быть применена для исследования электрических свойств различных типов биологических клеток, а также для разработки новых электронных устройств, взаимодействующих с живыми системами. В статье рассматривается сложная нелинейная зависимость электропроводности биологической клетки от напряжения, которая вызвана взаимодействием двух ионных каналов с разными характеристиками и резонансными эффектами, создаваемыми последовательным контуром. Метод эквивалентных схем замещения позволил создать единую модель, объединяющую компоненты, отвечающие за ионную проводимость, емкостные свойства мембраны и резонансные явления, связанные с наличием электропор.

Ключевые слова: математическое моделирование, метод эквивалентных схем, программное обеспечение, биологическая клетка, вычислительное исследование, электропроводность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.5.22 - Клеточная биология

В статье проводится исследование возможности применения непрерывной формы метода максимальной согласованности при построении регрессионных моделей для расчета прогнозных значений показателя пассажирооборота воздушного транспорта Российской Федерации. Исследуемый метод сравнивается с классическими методами регрессионного анализа - наименьших квадратов и модулей. Для оценки прогностических свойств методов применяется средняя относительная ошибка прогноза и непрерывная форма критерия согласованности поведения между вычисленными и фактическими значениями зависимой переменной. В результате проведенного анализа сделан вывод о возможности применения исследуемого метода для решения прогнозных задач.

Ключевые слова: метод наименьших квадратов, непрерывная форма метода максимальной согласованности, моделирование, пассажирооборот, воздушный транспорт, критерии адекватности

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье исследуется применение метода математического планирования оптимального эксперимента при определении прочностных характеристик укрепленных грунтов. Для анализа исследовалась многокомпонентная грунтовая система, состоящая из незасоленных и засоленных грунтов, укрепленных битумом с добавками цемента и поверхностно-активными веществами (ПАВ). В процессе планирования эксперимента определены факторы, влияющие на прочностные характеристики и, их уровни, а так же интервалы варьирования факторов. В результате решения задачи были получены математические модели сцепления и угла внутреннего трения укрепленных грунтов. На основании полученных уравнений регрессии были сделаны основные выводы.

Ключевые слова: укрепленные грунты, комплексное укрепление грунтов, планирование эксперимента, полный факторный эксперимент, математическая модель, уравнение регрессии

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия

В статье приведено состояние технологий вебсайтов для проектирования роботов с искусственным интеллектом. Рассмотрен образ современной технической книги-сайта как места развития приложений искусственного интеллекта, показывается возможность исполнения со страницы алгоритмов с обеспечением связи роботов с реальными и виртуальными объектами.

Ключевые слова: математическая сеть, техническая сайт-книга, искусственный интеллект, исполняемые на сайте-книге алгоритмы, сетевая разработка роботов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Статья посвящена разработке математической модели и программного комплекса, предназначенных для автоматизации научных исследований в области анализа новостей финансовой отрасли. Авторы предлагают подход, основанный на использовании методов теории графов для выявления наиболее значимых научных гипотез, используемых методов, а также полученных качественных и количественных результатов научного сообщества в данной области. Предложенная модель и программный комплекс позволяют автоматизировать процесс научных исследований, что способствует более эффективному ее анализу. Результаты исследований могут быть полезны как для профессиональных участников финансовых рынков, так и для академического сообщества, поскольку выявление наиболее цитируемых и фундаментальных работ служит отправной точкой любой научной работы.

Ключевые слова: программный комплекс, моделирование, теория графов, новостные потоки, фондовый рынок РФ, акции, граф цитирований

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В работе представлен краткий обзор публикаций, описывающих опыт применение методов математического моделирования для решения различных задач. Построена многофакторная кусочно-линейная регрессионная модель сталелитейной компании с помощью непрерывной формы метода максимальной согласованности. Для оценки адекватности модели использованы критерии: средняя относительная ошибка аппроксимации, непрерывный критерий согласованности поведения, сумма модулей ошибок аппроксимации. Сделан вывод о том, что полученная модель обладает достаточной точностью и может быть использована для прогнозирования.

Ключевые слова: математическое моделирование, кусочно-линейная регрессия, метод наименьших модулей, непрерывная форма метода максимальной согласованности, сталелитейная компания

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Предметом данной статьи является разработка шаблона поведения с элементами ИИ для бота-противника в однопользовательской игре Steal Tower. Суть, которой собрать ресурсы для постройки башни быстрее противников. Для создания иллюзии того, что против игрока играют такие же люди, разработана имитационная стохастическая модель на основе метода Монте Карло для цепей Маркова. На основе результатов ее испытаний определены сбалансированные параметры системы, которые внедрены в поведенческий шаблон бота, который реализован с помощью перечисления Enum AIStates состоящего из пяти состояний: Idle (бездействие), GoTo (движение) и GoToWarehouse (возврат к складу), Win (победа), Loose (подсчет очков). В каждом из них разработаны функции для оптимального поведения бота приведенные в статье. Так для состояния GoTo созданы функции, анализирующие выгоду от разного типа поведения: украсть или собрать, или дойти до склада или до башни.

Ключевые слова: игровой интеллект, поведенческий шаблон, эмуляция живого мира, сценарий поведения бота, структура состояний, цепи Маркова, метод Монте Карло, имитационная модель, среда Unity, язык C#

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Произведена оценка правильности аналитических моделей процесса однопараметрической селективной сборки двух элементов путем сравнения с результатами имитационного моделирования. Проводилась серия машинных экспериментов, включающая однофакторные и двухфакторные. При принятых уровнях варьирования факторов определялся доверительный интервал вероятности выхода годных изделий из исходной совокупности элементов, не прошедших сортировку, с использованием критерия Стьюдента при заданных уровне значимости и числе степеней свободы. Сравнение результатов моделирования выявило факты попадания указанного показателя процесса, определенного по аналитической модели, для всех экспериментов в пределы доверительных интервалов и наличия относительно небольших отклонений от их центров.

Ключевые слова: селективная сборка, аналитическая модель, имитационная модель, погрешность измерения, результаты моделирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Статья посвящена изучению скорости потока в зависимости от давления в системе подачи газа плазменной головки. Поставленная задача решалась путем проведения компьютерного эксперимента с последующей верификацией результатов натурным экспериментом. Смоделирована лабораторная плазменная установка МАК-10 собранная на базе ИМЕТ УрО РАН, применяемая в процессах нанесения покрытий, получения порошка и модификации поверхностей деталей. Компьютерный эксперимент проведен с использованием программного пакета SolidWorks Flow Simulation. В результате выполненной работы, продемонстрировано распределение скорости потока вдоль его оси при работе плазменной установки с давлением в системе подачи газов: 0,1; 0,2 и 0,3 МПа. Разработаны рекомендации по ведению процессов нанесения покрытий, получения порошков и модификации поверхности, имеющие практическую пользу для потребителей технологического оборудования.

Ключевые слова: математическая модель, поток, скорость, давление, плазменный метод, получение порошка, нанесение покрытия, модификация поверхности

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.5 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

Для бортовых радиолокационных систем арктического назначения разработан новый численный метод расчета метеоусловий. На основе полученного в исследовании численного метода разработано программное обеспечение, учитывающее различные модели распространения электромагнитных волн в различных метеоусловиях. Представлены результаты вычислений, по оценке дальности обнаружения опасных метеоусловий. Данная оценка показывает то, что порог обнаружения неблагоприятных погодных условий может быть уменьшен. В основе снижения порога без ухудшения итоговых вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги лежит тот факт, что возникновение случаев ложного обнаружения возможно лишь тогда, когда достигается определенная суммарная протяженность сложных метеоусловий, которую можно уже считать опасной для полета. Рассматриваются особенности формирования сигналов, отражённых от арктических дождевых облаков, турбулентностей над заснеженной пустыней и сдвига ветра. Показано, что все они отличаются меньшей радиолокационной отражаемостью, поэтому получаемые дальности обнаружения меньше тех, которые могут быть получены в более южных широтах, но при этом их достаточно для навигации БПЛА или воздушных судов малой авиации.

Ключевые слова: бортовая РЛС, численные методы оценки метеоусловий, метеонавигация в заполярных широтах, навигация БПЛА, опасное метеообразование

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Представлена общая характеристика инновационной системы хранения данных RAID-60, которая сочетает в себе лучшие аспекты технологий RAID-6 и RAID-0Э, а также модель надежности этой системы хранения данных. Основной целью этого соединения явля-ется обеспечение выдающейся производительности при максималь-ной избыточности данных. В статье подробно рассматриваются структурный анализ, преимущества и разнообразные сценарии применения указанной системы хранения данных RAID-60 и пред-лагаемой модели ее надежности. Важным аспектом является также сравнение системы RAID-60 другими широко распространенными вариантами систем хранения данных, такими как RAID-0, RAID-1 и RAID-5, а также с моделями надежности этих систем. Особое внимание уделяется формуле, позволяющей рассчитать среднее время наработки до отказа дискового массива. Также, для полноты анализа, внимание уделяется построению графика вероятности от-каза (P(t)) RAID-60 с течением времени (t). Этот график является важным инструментом визуализации динамики надежности систем хранения данных.

Ключевые слова: RAID-60, надежность, дисковый массив, избыточность данных, производитель-ность, блоки четности, хранение данных

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

Исследование влияния количества слоев стеклокомпозитной трубы на динамические нагружения, в том числе при эксплуатации в сейсмически активных областях, обусловлено соблюдением требований новейших документов в области строительного нормоконтроля. Механические характеристики стеклокомпозитной трубы зависят от упруго-прочностных свойств стекловолокна, кварцевого песка и связующего, их соотношения и прочности сцепления между слоями. Ключевым параметром соответствия стеклокомпозитной трубы заданным требованиям является кольцевая жесткость. Прочность композитного материала определяется с помощью правила смесей. Определены свойства стеклокомпозитной трубы с помощью правила смесей. Рассмотрено влияние количества слоев стеклокомпозитной трубы на ее упруго-прочностные свойства. В программном комплексе Midas GTS NX замоделирован эксперимент с одноосным сжатием звена трубы. Определена максимальная нагрузка, при которой образец достигает 5% деформации. По результатам исследования получено, что лучшими упруго-прочностными и эксплуатационными свойствами обладает трехслойная композитная конструкция.

Ключевые слова: стеклокомпозитная труба, схема слоев, сейсмостойкость, метод непрерывной намотки, упруго-прочностные свойства

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия

Рассмотрены и исследованы, применительно к задаче моделирования обтекания воздухом тела сложной формы, алгоритмы и структуры пространственного разбиения: kd-дерево, BVH. Использование данных алгоритмов позволяет существенно сократить время вычислений при поиске столкновений воздушных частиц между собой и с обтекаемым телом.

Ключевые слова: обнаружение столкновений, вычислительная геометрия, алгоритмы и структуры данных, kd-дерево, BVH-дерево

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе предлагается один из вариантов построения и использования механизма нечетких запросов для моделирования оценки состояния телекоммуникационной сети. Детально рассмотрена модульная архитектура приложения, описана логика вычисления степеней принадлежности к каждому терму выбранных лингвистических переменных, приведены этапы алгоритма работы с механизмом нечетких запросов.

Ключевые слова: нечеткий запрос, поиск, параметры функций принадлежности, моделирование оценки состояния, база данных, знания, нечёткая классификация

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.7 - Компьютерное моделирование и автоматизация проектирования

Статья написана по результатам научного исследования по моделированию работы системы «фундамент – грунтовый массив» особого вида фундамента глубокого заложения – козловых свай в условиях грунтового массива при возведении путепровода трассы М-12 «Восток». Козловые наклонные сваи предназначены для передачи большей нагрузки на основание, чем традиционные сваи вертикального исполнения. Цель данного исследования – выбор угла наклона козловых свай для опоры путепровода на основе математического моделирования. Научная новизна заключается в выборе методами математического моделирования конструкции фундамента из козловых свай для опоры автомобильного путепровода.

Ключевые слова: козловые сваи, фундамент глубокого заложения, путепровод, моделирование, метод конечных элементов, грунтовый массив, напряжения, деформации, ростверк, система «фундамент – грунтовый массив»

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.8 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Статья посвящена расчёту аподизованных встречно-штыревых преобразователей для полосовых фильтров на поверхностных акустических волнах. Обсуждаются этапы численного решения оптимизационной задачи определения коэффициентов аподизации в рамках итерационного алгоритма Паркса-Маклеллана и расчет частотных характеристик встречно-штыревых преобразователей с учетом эффектов второго порядка по модели связанных мод. Представлен пример моделирования трансверсального фильтра, синтезированного с помощью оптимизационного алгоритма.

Ключевые слова: акустоэлектроника, аподизация, аппроксимация, встречно-штыревой преобразователь, импульсная характеристика, поверхностная акустическая волна, оптимизация, пьезоэлектричество, фильтр, частотная характеристика

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.7 - Акустика