DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30341

Аннотация: Предметом исследования являются теплообменные устройства методом аддитивных технологий.Для внедрения аддитивных технологий в процесс производства теплообменных устройств радиоэлектронной аппаратуры были определены основные этапы печати изделий из металла на 3D-принтере. В связи отсутствия общих теоретических представлений об ориентации синтезируемого изделия в камере 3D-принтера, выделены двенадцать классов нависающих поверхностей. С целью упрощения расчета объёма поддержек для нависающих поверхностей предложено использовать проекции детали при шести базовых положениях. В общем случае процесс выбора оптимального варианта базирования детали на основании минимального объема поддержек представлен из следующих этапов: выбора шести базовых положений; расчет площади и высоты нависающих поверхностей для каждой базы; расчет объёма поддержек для каждой базы; сравнение полученных данных. В результате исследований разработана общая схема производства теплообменных устройств методами аддитивных технологий. При решении стоящей научной задачи использованы теоретические методы исследований, основанные на: декомпозиции задач, системном анализе, методах аналитической геометрии. Основными выводами проведенного исследования является разработка методического аппарата автоматизации проектирования геометрической формы теплообменных устройств с применением АТ, основывающегося на классификации нависающих поверхностей по геометрическим признакам и методе базирования изделия, направленного на минимизацию объёма поддержек. Это позволило создавать алгоритмы, которые в свою очередь можно группировать и переводить в технологические регламенты для специалистов по подготовке к производству сложных изделий, как на опытном, так и на серийном производстве.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30502

Аннотация: Объектом исследования являются процессы выбора оптимальной аппаратной архитектуры при организации ресурсоемких вычислений. Предметом исследования являются процессы решения оптимизационных задач генетическими алгоритмами на GPU и CPU архитектурах. Показано влияние выбора аппаратной архитектуры на процесс решения оптимизационной задачи: определены абсолютные и относительные зависимости замедления вычислительного процесса, при выборе нерациональной аппаратной архитектуры, от числа особей, обрабатываемых алгоритмом. Установлено, что для рассматриваемой задачи граница наиболее эффективной аппаратной конфигурации может находиться в диапазоне от 1000 до 5000 особей. По этой причине, размытость границы эффективной аппаратной конфигурации целесообразно описывать как множество пар «число особей- принадлежность к переходу» Метод исследования базируется на анализе результатов проведенного вычислительного эксперимента. Целью эксперимента является определение зависимостей времени выполнения генетического алгоритма (ГА) на GPU и CPU архитектурах от числа генерируемых особей (хромосом). Проведено сопоставление зависимостей минимального и максимального времени работы генетического алгоритма, выполняемого на GPU и CPU от числа особей. Показано, что при решении рассмотренной задачи минимальные и максимальные временные зависимости алгоритма, выполненного на GPU, близки к линейной функции; минимальные временные зависимости алгоритма, выполненного на СPU близки к линейной функции, а максимальные - к полиномиальной.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30646

Аннотация: В статье приводятся результаты определения влагосвязывающей способности и пластичности пищевых продуктов. От способности мяса и рыбы связывать влагу зависят многие показатели, в том числе сочность, нежность, выход готового продукта, потери при тепловой обработке, внешний вид. Объектами для проведения исследований служили омуль байкальский, свежий и соленый, мясо-говядина в размороженном состоянии. Оценка влагосвязывающей способности и пластичности объектов исследования проводилась методом прессования. В работе представлены расчеты, выполненные с использованием традиционного метода и метода цифровой обработки цветных изображений. Цифровая обработка изображений выполнялась с помощью программы, разработанной авторами, в статье приведены рисунки и таблицы, полученные в ходе обработки изображений. Несомненным преимуществом программой обработки по сравнению с традиционным способом является значительное сокращение времени для обработки снимков и возможность за короткое время обработать большой объем данных. При создании необходимых условий съемки метод цифровой обработки изображений для определения влагосвязывающей способности и пластичности пищевых продуктов может быть успешно использован для лабораторных исследований при определении качества мясных и рыбных продуктов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30583

Аннотация: Предметом исследования является концепция создания интеллектуальных систем защиты информации на основе нейросетевых систем обнаружения вторжений (СОВ) в автоматизированных системах обработки данных (АСОД), разрабатываемых в рамках финансируемого проекта РФФИ № 19-01-00383. Объектом исследования являются интеллектуальные системы защиты информации в АСОД, построенные на основе нейронных систем обнаружения вторжений, а в дальнейшем и на механизмах искусственных иммунных систем. Авторы рассматривают в качестве основных концептуальных требований к системе СОВ адаптируемость, обучаемость и управляемость. Особое внимание акцентируется на построении гибкой интеллектуальной системы защиты информации, содержащей СОВ как в узлах структурных компонент АСОД, так и в сетях передачи данных между структурными компонентами. Методологические исследования выбранного направления исследований проводятся с использованием методов искусственного интеллекта, системного анализа, теории интеллектуальных информационных систем в области искусственного интеллекта. В работе использованы достижения системно-концептуального подхода к защите информации в АСОД. Основным результатом проведенного исследования является вывод о том, что успешная защита информации в АСОД может быть осуществлена только в сети в виде взаимосвязанных локальных СОВ с использованием нейросетевых технологий, объединенных в единый головной центр на базе системно-концептуального подхода. Для борьбы с несанкционированными вторжениями необходимо принять единый системный подход, основанный на единых правовых, организационных и технических мерах защиты информации. Применение системно-концептуального подхода к созданию СОВ на основе нейросетевых технологий будет способствовать разработке новых средств, методов и мероприятий по интеллектуальному управлению защитой информации в АСОД.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30393

Аннотация: В данной работе рассматривается проблема применения предикции в классическом и параллельном программировании задач математического моделирования, основанных на численном интегрировании дифференциальных уравнений в частных производных. Предикция может использоваться для замены фрагментов математической модели более простыми приближенными соотношениями, для опережающего прогнозирования значений принимаемых в ходе параллельного счета данных, для прогнозирования времени исполнения фрагментов параллельной программы при решении вопроса о применении последовательного или параллельного алгоритма и при балансировке загрузки отдельных процессоров вычислительной системы. Для формализации видов предикторов и определения математических соотношений, позволяющих их вычислить, используются подходы и методы вычислительной математики (теории интерполяции и экстраполяции). Для определения программных реализаций предикторов используются подходы, характерные для инженерии параллельного программирования. Полученные результаты проверяются экспериментально. В работе впервые предложен новый вид технологических средств предикции для использовании в параллельном программировании – предикционно-решающие каналы. Предложены два вида каналов – авторегрессионные точечные и линейные (явные или неявные) коллективного решения. Изложены математические аспекты предикции в таких каналах, кратко описаны базовые средства программирования. Показано, что совмещение каналов со средствами предсказания данных упрощает программирование ряда алгоритмов, связанных с численным моделированием, и позволяет, в частности, осуществлять скрытые переходы от явных разностных схем к неявным, отличающихся большей устойчивостью счета, а также от последовательных алгоритмов счета к параллельным. На примере задачи численного интегрирования нестационарного уравнения теплопроводности показано, что адекватное применение каналов в ряде случаев позволяет ускорить расчет на многоядерных вычислительных системах.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30637

Аннотация: Объектом исследования является формообразование кривой линии по дискретному множеству исходных данных. При этом в качестве исходных данных принимается дискретный ряд точек-узлов с касательными в них и значение кривизны первого сегмента в его начальном узле. Предметом исследования является дробно-рациональная кривая Безье второго порядка. Авторы подробно исследуют аспекты получения сегментов дробно-рациональных кривых Безье в направлении стыковки их по гладкости С2 с целью получения сплайна Безье. Применяется математический метод, основанный на аналитическом представлении дробно рациональных сегментов Безье 2-го порядка с использованием аппарата математического анализа и дифференциального исчисления. Новизна исследования заключается в том, что полученная математическая модель сплайна позволяет напрямую указывать в процессе формообразования типы составляющих его сегментов: параболический, эллиптический или гиперболический. Показано, что стандартная форма представления кривой Безье может быть приведена к более простой форме. Этим предлагаемая модель качественно отличается от существующих моделей. Рассмотрены численные примеры получения незамкнутого и замкнутого сплайна Безье.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30474

Аннотация: Объектом исследования являются геометрические модели процесса инкрементальной формовки деталей из листового материала. Предметом исследования является графическая модель для поиска оптимальных значений параметров процесса формовки на базе многомерной начертательной геометрии. Автором в статье рассмотрены основные оптимизирующие факторы и параметры процесса. Особое внимание уделяется задачам построения геометрических моделей определения оптимизирующих факторов (зона контакта, время обработки и качество поверхности получаемой детали) и оптимизации параметров (профиль и траектория движения формообразующего инструмента) для инкрементального формообразования. Методом исследования является способ построении графической оптимизационной модели процесса с использованием проекционного чертеж Радищева для многомерного пространства. Так же было применено математическое моделирование для проверки правильности полученных оптимальных параметров. Новизна исследования заключается в применении для многофакторной, многокомпонентной системы методов многомерной начертательной геометрии в исследовании процесса инкрементальной формовки с целью повышения качества изготавливаемых деталей. Основные выводы. С помощью графической оптимизационной модели на базе многомерной начертательной геометрии был получен диапазон значений параметров инкрементальной формовки для изделия прогнозируемого качества. Проведено моделирование процесса с полученными параметрами. Проведена инкрементальная формовка детали из листового металла конической формы. Полученные результаты соответствует заданным критериям качества.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30541

Аннотация: Рассматривается задача синтеза алгоритмов поиска множества инверсно-сегментных последовательностей с заданным периодом. Инверсно-сегментные последовательности представляют собой псевдослучайные последовательности, обладающие равновероятностью появления символов 0 и 1 и многообразием их автокорреляционных функций. При аппаратурной реализации наибольшее распространение получили инверсно-сегментные последовательности, формируемые генераторами псевдослучайных последовательностей на основе n-разрядного регистра сдвига с линейными обратными связями. Для использования инверсно-сегментных последовательностей в прикладных задачах, а также дальнейшего исследования их свойств, необходимо решить задачу нахождения множества инверсно-сегментных последовательностей с заданным периодом, причем количество непересекающихся последовательностей существенно увеличивается с ростом n. Рассматривается ряд базовых подходов к синтезу алгоритмов поиска инверсно-сегментных последовательностей, а также проводится анализ полученных алгоритмов, их алгоритмическая сложность, потребление памяти. Инверсно-сегментные последовательности представляют практический интерес благодаря равновероятности появления символов 0 и 1 и многообразию их автокорреляционных функций. Исследован ряд алгоритмов нахождения инверсно-сегментных последовательностей с заданным периодом, с принципом перебора начальных состояний регистра сдвига в основе. Все рассмотренные алгоритмы применяют сокращенный способ хранения инверсно-сегментных последовательностей в различных структурах данных с использованием числа взаимно однозначного данной инверсно-сегментных последовательностей. Изучена их алгоритмическая сложность и потребление памяти. Выработаны рекомендации к выбору алгоритма поиска инверсно-сегментных последовательностей и синтезу новых алгоритмов.