ivdon3@bk.ru
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 разработке веб-портала для мониторинга и прогнозирования качества атмосферного воздуха в Хабаровском крае. В работе представлен анализ существующих решений в области экологического мониторинга, выявлены их ключевые недостатки, такие как отсутствие данных в реальном времени, ограниченный функционал и устаревшие интерфейсы. Авторами предложено современное решение на базе технологического стека Python/Django и PostgreSQL, обеспечивающее сбор, обработку и визуализацию данных с датчиков качества воздуха. Особое внимание уделено реализации прогнозирования концентраций вредных газов с использованием рекуррентной нейронной сети, а также созданию интуитивно понятного пользовательского интерфейса с интерактивной картой на основе OpenStreetMap. В статье подробно описана архитектура системы, включая серверную часть, базу данных и фронтенд-реализацию, а также применяемые методы обеспечения производительности и безопасности. Результатом работы стал функциональный веб-портал, предоставляющий актуальную информацию о состоянии атмосферного воздуха, прогнозные данные и удобные инструменты визуализации. Разработанное решение демонстрирует высокую эффективность и может быть масштабировано для применения в других регионах.
Ключевые слова: экологический мониторинг, качество атмосферного воздуха, веб-портал, прогнозирование, Django, Python, PostgreSQL, нейронные сети, OpenStreetMap
Статья посвящена описанию разработки прикладного программного обеспечения для автоматизированного построения орнаментальных композиционных решений на основе загружаемых пользователем мотивов. Рассматриваются алгоритмы генерации орнаментов с использованием пяти типов сеток: квадратной, прямоугольной (горизонтальной и вертикальной), ленточной и радиальной. Описывается принцип взаимодействия пользователя с программой, включая загрузку изображений, настройку параметров, визуализацию и сохранение результата. Представленные результаты демонстрируют эффективность автоматизированного подхода к построению орнаментов, позволяющего значительно ускорить процесс проектирования орнаментов и сделать его доступным для широкого круга пользователей. Разработанное прикладное программное обеспечение может быть использовано в образовательных, творческих и исследовательских целях. Результаты работы являются значимыми при создании орнаментов в стилистике народных художественных промыслов для сохранения культурного наследия в современности.
Ключевые слова: цифровые инструменты, орнамент, генерация, прикладное программное обеспечение, графический интерфейс, Python, алгоритмы генерации, культурное наследие, цифровое искусство, автоматизация, народные художественные промыслы
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.6.16 - Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности
Проверка и отладка алгоритмов и соответствующего программного обеспечения, реализующего поиск таких опасных для полетов воздушных судов явлений как порывы ветра, области турбулентности могут быть реализованы в имитаторах радиолокационных сигналов, в том числе с использованием концепции обращения к базам данных, хранящих тестовые поля ветров по координатным составляющим. После реализации интерполяции данных баз можно получить непрерывные поля в том числе прогнозируемых радиолокационных параметров, обработка которых в зависимости от меняющихся параметров локатора: ширина луча, длительность импульса зондирования приводит к разным оценкам в том числе измеряемых параметров движения воздушных масс. В настоящей статье описан подход к имитационному моделированию, позволяющий путем формирования радиосигналов, первоисточником которых являются непрерывные интерполированные функции параметров движения воздушных масс, получать или усредненные значения радиальной скорости в элементах разрешения, или ее среднеквадратическое отклонение. Это в итоге позволяет тестировать алгоритмы обработки сигналов для режимов обнаружения сдвигов ветра или турбулентностей в метеонавигациционных радарах
Ключевые слова: бортовая РЛС, метеонавигация, имитация, алгоритмы, оценивание параметров
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.16 - Радиолокация и радионавигация
В статье рассматривается применение рекуррентной нейронной сети в задаче прогнозирования загрязняющих веществ в воздухе на основе смоделированных данных в виде временного ряда. Для построения прогноза используются модели нейронной рекуррентной сети с долгой краткосрочной памятью (Long Short-Term Memory - LSTM). Однонаправленной LSTM (далее просто LSTM), а также и двунаправленной LSTM (Bidirectional LSTM, далее Bi-LSTM). Оба алгоритма были применены для температуры, влажности, концентрации загрязняющих веществ и других параметров, учитывая, как сезонные, так и краткосрочные изменения. Сеть Bi-LSTM показала лучшую производительность и наименьшие ошибки.
Ключевые слова: экологический мониторинг, анализ данных, прогнозирование, рекуррентные нейронные сети, долгая краткосрочная память, однонаправленная, двунаправленнная
Статья посвящена разработке прикладного программного обеспечения для автоматизированного колорирования изображений в палитры традиционных народных промыслов. Рассматривается процесс выявления палитр народных росписей, алгоритм переноса цветовых решений на авторские изображения и представление данного алгоритма в коде компьютерной программы на языке Python. Объясняется схема взаимодействия программы с пользователем. Описываются варианты практического применения созданного прикладного программного обеспечения в работе художников, при создании дизайн-проектов, для сохранения культурного наследия и передачи его новым поколениям. Результаты исследования демонстрируют эффективность автоматизированного подхода для колорирования изображений, сокращения временных затрат и упрощения работы дизайнеров. Статья может быть интересна для специалистов в области компьютерной графики, дизайнеров и исследователей цифровых технологий в области обработки изображений.
Ключевые слова: прикладное программное обеспечение, цифровые технологии, колорирование, цветовые палитры, традиционные народные промысла, алгоритмы колоризации, графический дизайн, python программирование, обработка изображений
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.6.16 - Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности
В статье рассмотрена возможность интеграции традиционного народного промысла в современные дизайн-решения с использованием технологии 3D-моделирования. Рассматриваются цифровые инструменты, позволяющие реализовать объединение исторического цвета и современные формы. Описывается возможность использования стеклярусообразных элементов при декорировании одежды и роль цилиндрических элементов в современном дизайне. Представлены результаты созданных орнаментальных решений в палитре гжели на 3D-моделях одежды
Ключевые слова: цифровые инструменты, 3D-модели, визуализация, стеклярус, гжель, дизайн-решения, орнамент, культурное наследие
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.6.16 - Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности
В статье рассматривается применение нейросетевого автокодировщика в задаче колоризации монохромных изображений. Приводится описание архитектуры сети, применяемый метод обучения и способ формирования обучающих и проверочных данных. При обучении использовался набор данных, состоящий из 540 изображений природного ландшафта с разрешением 256 на 256 пикселей. В результате была проведена оценка качества выводов полученной модели и были вычислены усредненные коэффициенты метрик, а также среднеквадратическая ошибка выводов модели VGG.
Ключевые слова: нейронные сети, машинное обучение, автокодировщик, анализ качества изображений, колоризация, CIELAB
Рассматривается влияние дифракционной расходимости акустического пучка на характеристики одноканального акустооптического коррелятора (АОК). Проводится разработка математической модели для оптимизации расходимости акустического пучка одноканального акустооптического коррелятора. Показано, что оно сводится к амплитудной и фазовой модуляции импульсного отклика устройства, причем характер паразитной модуляции оказывается инвариантным к виду опорного сигнала коррелятора. В результате численных расчетов получены зависимости, позволяющие количественно оценить влияние дифракционной расходимости на работу АОК. Предложены методы компенсации паразитной модуляции, что позволяет улучшить функциональные возможности акустооптических корреляторов.
Ключевые слова: дифракционная расходимость акустического пучка, математическая модель акустооптического коррелятора, ультразвуковой модулятор света, электроакустический преобразователь, опорный транспарант
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.7 - Акустика
Для проверки эффективности и корректности выполнения алгоритмов первичной и вторичной обработки сигналов в бортовых радиолокационных системах арктического назначения в функциональных задачах обнаружения потенциально опасных для полета погодных условий целесообразно использовать численное моделирование имитаторов радиолокационных сигналов. Это связано с тем, что на предварительных испытаниях при сложных метеоусловиях есть потенциальная опасность потери управления над полетом носителя РЛС, особенно в случае разработки беспилотных авиационных платформ. Кроме того, существуют очень редкие погодные явления, например, как сдвиг ветра, обнаружение которого во время испытаний – маловероятное событие. Все это приводит к тому, что разработку, отладку бортовых РЛС для маловысотных носителей, которые решают задачу метеонавигации в процессе полета, целесообразно проводить методом полунатурного моделирования, используя для формирования отраженных сигналов базы данных, которые содержат в своем составе набор исходных параметров, позволяющих производить имитацию или в реальном масштабе времени или по заранее спланированному сценарию полета и подготовленному специальному набору записей сигнальных сигнатур. В настоящей статье предложен алгоритм работы с базой данных и последующего численного моделирования, позволяющий оценивать необходимые спектральные компоненты сигнатур сигнала для импульсно-доплеровской РЛС, оценивающей в каждом элементе разрешения радиальную составляющую скорости ветра, которая используется для дальнейшего расчета F-фактора опасности сдвига ветра.
Ключевые слова: бортовая РЛС, база данных, имитация, численное моделирование, метеонавигация, Арктика, сдвиг ветра
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.16 - Радиолокация и радионавигация
Оснащение автодорог связью осложняют практически полное отсутствие придорожной инфраструктуры, включая линии электропередач, а также сложный рельеф местности. При возникновении аварийных ситуаций на такого рода загородных трассах жители вынуждены обращаться за помощью в ближайших населенные пункты, обеспеченныe связью. Поэтому обеспечение загородных трасс связью является ключевой социальной задачей. На примере существующей базовой станции в данной статье выполнены расчеты затуханий и дальности распространения радиосигнала для технологии LTE и технологии GSM, дается сравнительный анализ, используются методы математического моделирования и системного анализа.
Ключевые слова: LTE, GSM, модель Окумура-Хата, модель Ли, модель Лонгли-Райса
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
Вопросы качества университетских пространств в настоящее время изучены недостаточно полно. Быстрые трансформации и возрастающая роль вузов в жизни города требуют серьёзного научного подхода к организации среды университетских кампусов. В настоящей статье изучены художественные и семиотические свойства архитектуры фасадов и пространственной среды, выявленные различными исследователями. На основе выполненного теоретического анализа сформулированы эстетические и информативные качества, которые являются наиболее важными для организации образа университетского кампуса. В качестве примера практического использования выделенных качеств, представлено разработанное проектное решение для одного из корпусов ВолгГТУ.
Ключевые слова: университетский кампус, эстетика среды вуза, информативные качества фасадов, реконструкция учебных корпусов, архитектурная семиотика
2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура) , 2.1.12 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
В статье рассматривается применение рекуррентной нейронной сети в задаче прогнозирования загрязняющих веществ в воздухе на основе фактических данных в виде временного ряда. Приводится описание архитектуры сети, применяемый метод обучения и способ формирования обучающих и проверочных данных. При обучении использовался набор данных, состоящий из 126 измерений различных компонент. В результате была проведена оценка качества выводов полученной модели и были вычислены усредненные коэффициенты метрики MSE.
Ключевые слова: загрязнения воздуха, прогнозирование, нейронные сети, машинное обучение, рекуррентная сеть, анализ временных рядов
2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В работе рассматриваются вопросы, связанные с решением актуальной проблемы – переработки скоплений пластикового мусора в океане. Предлагается организация процесса переработки пластика непосредственно в океане на судах переработки. При этом продукты механической переработки и пиролиза могут использоваться для поддержки отраслей строительства, дорожного строительства, электроэнергетики прибрежных развивающихся стран Африки и Латинской Америки, возле которых сосредоточено самое большое количество пластикового мусора. Предлагается для сортировки и идентификации использовать как системы с искусственным интеллектом, обученным на распознавание и идентификацию пластика по форме, так и системы на основе спектрального анализа состава пластика.
Ключевые слова: пластиковый мусор, микропластик, переработка пластика в океане, судно переработки, распознавание типа пластика, использование переработанного пластика
2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации