ivdon3@bk.ru
В статье рассматриваются концептуальные основы трансформации системы управления пожаротушением на основе теории сложных организационных систем. Автором обоснована необходимость перехода от линейно-иерархических моделей к адаптивным и сетевым структурам, способным обеспечить высокую устойчивость и эффективность реагирования в условиях неопределенности и динамики чрезвычайных ситуаций. Проведен анализ соответствия системы пожаротушения признакам сложной организационной системы, выявлены противоречия между ее сложной природой и примитивными механизмами управления, обозначены причины и последствия этого парадокса. В качестве направления разрешения выявленных проблем предложены мультиагентные цифровые платформы, использование цифровых двойников, ситуационные центры, а также применение методов теории игр для оптимизации распределения ресурсов и поддержки принятия решений.
Ключевые слова: системный подход, организационная система, пожаротушение, сетевые структуры, управление, цифровизация, трансформация, теория игр, оптимизация, критерии
В данной статье исследуется влияние искусственного интеллекта (ИИ) на скорость и качество принятия решений в управленческих процессах. Анализируются ключевые факторы, определяющие эффективность использования ИИ, включая объем и качество данных, сложность моделей, вычислительные ресурсы и уровень интеграции технологий. Представлены статистические данные о внедрении ИИ в мировой практике: только 38% компаний полностью готовы к эффективному использованию ИИ, тогда как в России этот показатель составляет 22%. Основными препятствиями являются качество данных (60% мировых компаний сталкиваются с проблемами, в России – 75%) и нехватка вычислительных ресурсов (в мире необходимую инфраструктуру имеют 35% организаций, в России – 19%). Выводы статьи подчеркивают необходимость инвестиций в цифровую инфраструктуру и повышение прозрачности алгоритмов для повышения доверия к ИИ-решениям. В рамках исследования авторами разработана комплексная модель факторов, влияющих на качество и скорость принятия управленческих решений при использовании ИИ, включающая такие ключевые параметры, как объем и качество данных, сложность моделей, вычислительные ресурсы, уровень интеграции в процессы, интерпретируемость и риски. Впервые проведено сопоставление российских и зарубежных данных по степени зрелости ИИ-инфраструктуры, выявлены количественные различия в скорости реакции интеллектуальных систем и распространённости механизмов объяснимости решений. Обосновано, что низкий уровень интеграции ИИ в российские бизнес-процессы связан не только с техническими ограничениями, но и с институциональной недостаточностью алгоритмической прозрачности. Полученные результаты легли в основу прикладной методики оценки готовности компании к внедрению ИИ-решений и могут быть использованы при разработке стратегий цифровой трансформации.
Ключевые слова: искусственный интеллект, принятие решений, автоматизация, цифровая трансформация, данные, интерпретируемость, вычислительные ресурсы
Данная работа посвящена теоретическому анализу и сравнительной характеристике методов и алгоритмов автоматической верификации личности по динамическим характеристикам рукописной подписи. Рассмотрены процессы сбора и предобработки динамических характеристик. Проведён анализ классических методов, включая скрытые Марковские модели, метод опорных векторов, а также современных нейросетевых архитектур, среди которых рекуррентные, свёрточные и сиамские нейронные сети. Выделены преимущества использования сиамских нейронных сетей в задачах верификации при условии малого объёма обучающих данных. Определены ключевые метрики оценки качества биометрических систем. Обобщены преимущества и недостатки рассмотренных методов, а также обозначены перспективные направления исследований.
Ключевые слова: верификация, подпись, машинное обучение, динамическая характеристика, скрытые Марковские модели, метод опорных векторов, нейросетевой подход, рекуррентные нейронные сети, свёрточные нейронные сети, сиамские нейронные сети, ошибка первого рода
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
В статье рассматриваются принципы работы, ключевые технологии и перспективы развития систем eye-tracking в устройствах виртуальной реальности (VR). Освещены основные компоненты таких систем, включая инфракрасные камеры, алгоритмы компьютерного зрения и методы калибровки. Подробно анализируются технологии отслеживания взгляда, такие как Pupil Center Corneal Reflection (PCCR), а также их интеграция с рендерингом для реализации фовеального рендеринга, что позволяет значительно снизить нагрузку на GPU. Рассмотрены актуальные проблемы, включая задержки и энергопотребление, и предложены пути их решения, такие как использование предиктивных алгоритмов и аппаратного ускорения. Особое внимание уделено перспективным направлениям, включая нейроинтерфейсы и голографические системы. Статья основана на последних исследованиях и разработках ведущих компаний, таких как Tobii, Qualcomm и Facebook Reality Labs. Материалы статьи представляют интерес для разработчиков VR-устройств, исследователей в области человеко-машинного взаимодействия и специалистов по компьютерному зрению.
Ключевые слова: отслеживание взгляда, виртуальная реальность, фовеальный рендеринг, компьютерное зрение, человеко-машинное взаимодействие
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье анализируются современные технологии и методы обработки данных, полученных с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), применяемые для оценки последствий чрезвычайных ситуаций на железнодорожной инфраструктуре. Основное внимание уделено алгоритмам обработки изображений, методам компьютерного зрения и машинного обучения, обеспечивающим точную диагностику повреждений и создание 3D-моделей разрушенных объектов. Также рассматриваются примеры построения математических моделей для расчёта логистики восстановительных работ, интеграция данных с LiDAR-систем и анализ изображений на основе U-Net и CNN.
Ключевые слова: БПЛА, обработка изображений, LiDAR, 3D-модели разрушенных объектов, чрезвычайные ситуации, компьютерное зрение, свёрточные нейронные сети, методы машинного обучения, восстановление инфраструктуры, диагностика повреждений, оценка ущерба
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Принципы биофильного дизайна становятся ключевым компонентом архитектурного проектирования медицинских учреждений благодаря известному психологическому воздействию природных элементов на пациентов и медицинский персонал. Включение природных элементов, таких как использование растений, естественного света и тени, цветов, встречающихся в природе, естественно возникающих узоров и изгибов, в медицинские учреждения, как показывает практика, способствует созданию психологически безопасной среды, в свою очередь способствующей оздоровлению и благополучию пациентов и персонала. В данной статье рассматриваются фундаментальные принципы биофильного дизайна, научные данные, подтверждающие его терапевтические эффекты, и практические примеры его использования в медицинских учреждениях для улучшения психологического здоровья и благополучия. Данная работа внесет вклад в существующий массив знаний о биофильному дизайне, предоставив актуальный обзор последних исследований и реальных применений, включая проблемы и достижения в реализации биофильного дизайна в здравоохранении, а также предложив ключевые направления будущих исследований, которые должны быть рассмотрены в этой области.
Ключевые слова: биофилия, биофильный дизайн, устойчивая архитектура, архитектура здравоохранения, благополучие, устойчивость, биофильная архитектура
2.1.12 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
В статье рассматривается проблема повышения надёжности устройств многофункциональной индикации (УМИ) в условиях цифровой трансформации производственных процессов. Предложен подход к предиктивной диагностике на основе анализа эксплуатационных и тепловых характеристик УМИ с использованием методов машинного обучения. Проведена классификация УМИ по физико-технологическим принципам и архитектурным уровням, что позволило структурировать диагностические модели. Рассматриваются математические методы предсказания отказов, включая логистическую регрессию, градиентный бустинг (CatBoost) и модели оценки остаточного ресурса. Особое внимание уделено разработке метода теплового профилирования Thermal Emission-Based UMI Profiling (TEB-UP), основанного на анализе тепловых карт и алгоритмах машинного зрения (PCA, автоэнкодеры, CNN). Показано, что температурная неравномерность является чувствительным индикатором деградации, опережающим традиционные показатели отказа. Метод TEB-UP демонстрирует потенциал к интеграции в системы мониторинга и предиктивного обслуживания в рамках концепций Индустрии 4.0 и 5.0.
Ключевые слова: устройства многофункциональной индикации, предиктивная диагностика, тепловое профилирование, остаточный ресурс, машинное обучение
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Практика производства оптических интерференционных покрытий показывает, что при применении новых тонкопленочных материалов, получение оптических изделий с заданными требованиями к функции качества зависит от точности значения их показателя преломления. Результаты его оценки на больших кристаллах частот отличаются, что не позволяет в итоге узкополосные фильтры с требуемыми техническими параметрами. В данной статье предлагается подход к оценке параметров показателя преломления тонкой пленки на основе решения задачи инверсного синтеза, который базируется на экспериментальном определении толщины напыленных пленок при помощи рентгенофлуоресцентного анализатора толщины покрытий и данных о спектре коэффициента отражения, полученных с использованием широкополосного спектрофотометра. Проведённое в ходе исследования численное моделирование показало, что даже при наличии 5% допусков по оцениванию толщины покрытий, можно ожидать достаточно точного определения показателя преломления. Корректность результатов использования данного подхода была проверена путем использования тонкой пленки с известным показателем преломления, который также определялся и по предложенной методике численного моделирования спектра отражения цифрового двойника покрытия.
Ключевые слова: интерференционное покрытие, численное моделирование, спектр коэффициента отражения
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Статья посвящена преодолению ключевого ограничения классического метода TF-IDF — его неспособности учитывать семантические связи между терминами, что приводит к формированию структурно четких, но семантически некогерентных тем в задачах тематического моделирования. Авторами предложен новый метод — TF-IDF с контекстуальным размытием, который обогащает векторное представление документов за счет учета семантической близости терминов на основе графа их совместной встречаемости. Апробация метода на корпусе новостных текстов из узкоспециализированной области атомной энергетики показала его эффективность: при незначительном снижении формальных метрик структурного качества кластеризации метод радикально повышает семантическую когерентность и интерпретируемость выделяемых тем. Данный подход позволяет перейти от статистической группировки к извлечению семантически целостных тематических структур, что критически важно для анализа специализированных текстовых данных.
Ключевые слова: тематическое моделирование, латентное размещение Дирихле, TF-IDF, контекстуальное размытие, семантическая близость, совместная встречаемость, векторизация текста, модель «мешка слов», тематическая когерентность, обработка естественного языка
В работе представлен обзор актуального состояния парольной аутентификации, отражены основные проблемы. В качестве замены парольной аутентификации рассматриваются разные варианты беспарольной аутентификации. Каждый из вариантов рассматривается с точки зрения недостатков и возможности замены паролей. В результате анализа явными фаворитами намечены два направления беспарольной аутентификации: биометрическая и ключи доступа (passkey). В рамках сравнения между двумя финалистами выбор пал на passkey, так как в нем отсутствует основной и критический недостаток биометрической аутентификации – зависимость от сокрытия оригиналов биометрии, в случае компрометации которой человек получает огромные проблемы, так как свою биометрию без хирургического вмешательства он не в силах изменить. Ключи доступа, напротив, показывают высокий уровень защиты, сравнимый с биометрией, но такого недостатка лишены. При этом passkey, а точнее текущий стандарт FIDO2 имеет ряд недостатков, которые мешают распространению. В рамках решения данной задачи необходимо разработать безопасный протокол аутентификации с использованием технологии passkey.
Ключевые слова: парольная аутентификация, беспарольная аутентификация, push-уведомление, QR-код, биометрическая аутентификация, passkey, FIDO2, WebAuthn, CTAP2.1
2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
В работе предложен метод противодействия несанкционированному повышению привилегий в операционной системе Android. Предложенный метод подразумевает использование технологии аппаратной виртуализации архитектуры ARM для контроля доступа к служебным структурам данных ядра операционной системы, хранящим идентификационную информацию задач
Ключевые слова: информационная безопасность, повышение привилегий, Android, гипервизор, защита информации, аппаратная виртуализация, контроль доступа, целостность структур языка, обеспечение информационной безопасности
2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
В статье описывается эксперимент по проектированию нейронной сети для программируемого логического контроллера с целью исключения необходимости привлечения программистов к разработке автоматизированных систем управления. Основная задача программируемых логических контроллеров — это упрощение автоматизации технологических процессов, они практически исключают задачи разработки печатных плат и операции пайки элементов. Очевидно, чем меньше различных задач приходиться решать и чем проще эти задачи, тем быстрее пройдёт разработка и запуск новой системы, а себестоимость её будет ниже. С этой же целью, для программирования контроллеров, используются достаточно простые и наглядные языки, это сильно облегчает труд программистов. При современном уровне развития микроэлектроники вычислительные ресурсы контроллеров значительно превышают уровень необходимый для большинства задач автоматизации. Закономерно возникает вопрос, можно ли, используя избыточные вычислительные мощности, однократно разработать некую универсальную программу, способную адаптироваться к любому технологическому процессу. Естественно, такая программа будет работать медленнее и займёт больше памяти, но, в таком случае, задача программирования должна выродиться в задачу настройки готового программного обеспечения. Статья посвящена разработке прототипа такой программы на основе модели однослойного перцептрона. Описаны структура и параметры разрабатываемой нейронной сети с учётом особенностей целевой платформы. Разобран процесс обучения спроектированной нейронной сети. Перечислены и обоснованы ограничения, накладываемые на разработку. Обозначены достоинства и недостатки, а также варианты развития разработки.
Ключевые слова: программируемый логический контроллер, искусственная нейронная сеть, однослойный перцептрон, язык релейной логики, автоматизированная система управления технологическим процессом
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Работа посвящена поиску эффективного метода декодирования для нового класса бинарных кодов, корректирующих стирания. Рассматриваемые коды задаются кодирующей матрицей, имеющей ограничения на веса столбцов (МРСт-коды). Для работы с построенными кодами используются декодер по информационным совокупностям и декодер по принципу распространения доверия, адаптированные для случая работы со стираниями. В работе проведены эксперименты по определению скорости декодирования и корректирующей способности этих методов применительно к названным классам помехоустойчивых кодов. В случае МРСт-кодов декодер по принципу распространения доверия значительно выигрывает по скорости по сравнению с декодером по информационным совокупностям, однако незначительно проигрывает по уровню корректирующей способности.
Ключевые слова: каналы со стираниями, распределенные отказоустойчивые системы хранения данных, код с равновесными столбцами, декодер по информационным совокупностям, декодер по принципу распространения доверия, РСт-код, МРСт-код
В статье формируется задача иерархической классификации текстов, описываются подходы к иерархической классификации и метрики оценки их работы, подробно рассматривается локальный подход к иерархической классификации, описываются разные подходы к локальной иерархической классификации, проводится серия экспериментов по обучению локальных иерархических классификаторов с различными методами векторизации, сравниваются результаты оценки работы обученных классификаторов.
Ключевые слова: классификация, иерархическая классификация, локальная классификация, иерархическая точность, иерархическая полнота, иерархическая F-мера, обработка естественного языка, векторизация
В статье предложен алгоритм распознавания синтезированной речи на основе вычисления энтропии аудиосигнала. Актуальность работы обусловлена ростом случаев неправомерного использования синтезированной речи, которая становится практически неотличимой от естественной. Результаты показали, что энтропия синтезированной речи значительно выше, а алгоритм устойчив к потерям данных. Преимуществами алгоритма являются простота интерпретации и невысокая вычислительная сложность. Эксперименты проведены на датасете CMU ARCTIC с использованием модели XTTS v.2. Предложенный алгоритм позволяет принять решение о наличии синтезированной речи без необходимости применения сложных методов спектрального анализа и машинного обучения.
Ключевые слова: синтезированная речь, спуффинг, энтропия Шэннона, распознавание речи
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Работа посвящена применению линейного фильтра Калмана (ФК) для оценки угла крена квадрокоптера с конструктивной асимметрией, при которой управляющее воздействие имеет ненулевую постоянную составляющую. Это нарушает стандартное предположение о нулевом математическом ожидании и снижает эффективность традиционных реализаций ФК. Предложен метод синтеза фильтра на основе оптимизации отношения ковариационных матриц с использованием критерия, учитывающего среднеквадратичную ошибку и время переходного процесса. Эффективность подхода подтверждена имитационными и натурными экспериментами на установке с IMU-6050 и Arduino Nano. Полученные результаты подтвердили, что предлагаемый фильтр Калмана обеспечивает повышенную точность оценок угла и угловой скорости, что упрощает его настройку для асимметричных динамических систем.
Ключевые слова: фильтр Калмана, квадрокоптер с асимметрией, оптимизация ковариационных матриц, функционала со среднеквадратичной ошибкой и временем процесса, комплиментарный фильтр, управление креном и тангажем
Разработан алгоритм и составлена программа на языке программирования Python для расчета численных значений оптимального оператора фильтрации с запаздыванием для L-марковского процесса с квазирациональной спектральной плотностью, являющегося обобщением марковского процесса с рациональным спектром. В основе построения оптимального оператора фильтрации с запаздыванием лежит спектральная теория случайных процессов. Расчетная формула оператора фильтрации была получена с использованием теории L-марковских процессов, методов вычисления стохастических интегралов, теории функций комплексного переменного и методов тригонометрической регрессии. Рассмотрен интересный с точки зрения управления сложными стохастическими системами пример L-марковского процесса (сигнала) с квазирациональным спектром. За основу при построении математической модели оптимального оператора фильтрации с запаздыванием была взята тригонометрическая модель. Показано, что значения оператора фильтрации с запаздыванием представляются линейной комбинацией значений принимаемого сигнала в определенные моменты времени и значений синусоидальных и косинусоидальных функций в те же моменты. Установлено, что числовые значения оператора фильтрации существенно зависят от параметра β совместной спектральной плотности принимаемого и передаваемого сигналов, в связи с чем в работе рассматривались три разные задачи прохождения сигнала через разные физические среды. Установлено, что абсолютная величина действительной части оператора фильтрации на всех трех интервалах изменения срока запаздывания и во всех трех средах превышает абсолютную величину мнимой части в среднем в два и более раз. Построены графики зависимости действительных и мнимых частей оператора фильтрации от срока запаздывания τ, а также трехмерные графики зависимости самого оператора фильтрации с запаздыванием от срока запаздывания. Дано физическое обоснование полученным результатам.
Ключевые слова: случайный процесс, L-марковский процесс, шум, фильтрация с запаздыванием, спектральная характеристика, оператор фильтрации, тригонометрический тренд, стандартизованная ошибка аппроксимации
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Построена математическая модель, разработан алгоритм и составлена программа на языке программирования Python для расчета численных значений оптимального оператора фильтрации с прогнозом для L-марковского процесса с квазирациональным спектром. Вероятностная модель формулы оператора фильтрации получена на основе спектрального анализа L-марковских процессов с привлечением методов вычисления стохастических интегралов, теории аналитических функций комплексного переменного и методов корреляционно – регрессионного анализа. Рассмотрен пример L-марковского процесса, значения оптимального оператора фильтрации с прогнозом для которого удалось выразить в виде линейной комбинации значений процесса в некоторые моменты времени и суммы численных значений косинусов и синусов в те же моменты. Основой для получения численных значений оператора фильтрации послужила математическая модель тригонометрической регрессии с 16-ю гармониками, наилучшим образом аппроксимирующая исследуемый процесс и имеющая минимальную стандартизованную ошибку аппроксимации среди всех построенных тригонометрических регрессий. Построен график зависимости оператора фильтрации с прогнозом от времени прогноза τ. Найдено критическое значение срока упреждения τ, сверх которого прогноз становится некорректным и ненадежным. Дана физическая интерпретация полученных результатов фильтрации с прогнозом.
Ключевые слова: случайный процесс, L-марковский процесс, фильтрация с прогнозом, спектральная характеристика, оператор фильтрации.
Ключевые слова: случайный процесс, L-марковский процесс, фильтрация с прогнозом, спектральная характеристика, оператор фильтрации
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В статье приводится процесс разработки объемного дисплея для информационно-коммуникационного взаимодействия в условиях Арктики, где традиционные средства визуализации и коммуникации сталкиваются с вызовами экстремального климата, изоляции и ограниченной инфраструктуры. Проведен анализ основных направлений использования объемных в Арктической зоне. Рассмотрены основные недостатки методов создания объемного изображения в действующих 3D-дисплеях. С учетом основных решаемых задач – создание иллюзии трехмерного объекта для группы лиц (более 2 человек) под широким углом обзора – приводится описание и анализ двух основных разработанных конфигураций оптической системы, последняя из которых отвечает поставленным требованиям, обеспечивая устойчивую работу в условиях Арктики и открывая перспективы для внедрения в удалённых и труднодоступных регионах Крайнего Севера.
Ключевые слова: объемный дисплей, Арктическая зона, 3D-изображение, системный анализ, линза, оптическая система, компьютерное моделирование
В статье приводится анализ влияния нестационарных параметров на качество управления системой торможения колес тяжелого транспортного средства, а также рассмотрен синтез параметров регулятора с использованием обобщенного метода Галеркина. Рассматриваемый метод обращен для решения задачи синтеза нестационарной системы, чье желаемое программное движение задано на выходе нелинейного элемента. Приведены результаты исследования влияния нестационарности параметров неизменяемой части системы (объекта) на ухудшение показателей качества переходного процесса. Для случаев критического режима работы произведен пересчет параметров регулятора, оценены результаты учета нестационарности и повторного синтеза.
Ключевые слова: система автоматического управления, регулятор, тормозная система, нестационарность параметров, обобщенный метод Галеркина
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Предложено оценивать значения частных показателей, характеризующих степень защищенности объектов критической информационной инфраструктуры банковской системы с точки зрения выполнения требований к организационной структуре и управлению, на основе байесовского подхода. Представлена модель, включающая частные и обобщенные показатели, применение которой позволит усовершенствовать определенный стандартами подход к анализу уровня защищенности рассматриваемых объектов при проведении внутреннего аудита благодаря возможности оценивать значения частных показателей в непрерывной шкале и учитывать историю изменения характеристик требований к обеспечению информационной безопасности.
Ключевые слова: информационная безопасность, байесовский подход, объекты критической информационной инфраструктуры, показатели выполнения требований информационной безопасности, уровень защищенности объектов, модель с вероятностными компонентами
2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
Данное исследование посвящено анализу эффективности кодов Рида-Соломона (RS-кодов) с использованием программной среды MATLAB. RS-коды выбраны как класс кодов исправления ошибок, отличающийся высокой производительностью в условиях множественных пакетных ошибок, что делает их широко применимыми в таких областях, как цифровое телевидение, хранение данных (CD/DVD, флэш-память) и беспроводная связь. В статье продемонстрирована и оценена эффективность RS-кодов на практике через их симуляцию в MATLAB. Исследование охватывает создание симуляционных моделей для кодирования, добавления ошибок и декодирования данных с использованием RS-алгоритмов в MATLAB. Проведена оценка эффективности кодов путем расчета вероятности битовой ошибки (BER) и других релевантных метрик. Проанализировано влияния ключевых параметров RS-кодов (например, длины кодового слова, количества проверочных символов) на их способность исправлять ошибки. Результаты исследования призваны наглядно показать, как RS-коды справляются с различными типами ошибок, и как их производительность может быть оптимизирована путем настройки параметров. Работа подчеркивает значимость MATLAB как инструмента для разработки, тестирования и оптимизации систем кодирования, предоставляя практические инструменты для исследователей и инженеров.
Ключевые слова: коды Рида-Соломона, MATLAB, исправление ошибок, симуляция, производительность, вероятность ошибки, системы связи, хранение данных