№ 2 (2020)

Рассмотрена одна из важных комбинаторных задач оптимизации – задача трехмер-
ной упаковки разногабаритных элементов в объеме. Она относится к классу NP- сложных
и трудных оптимизационных задач. В работе приведена и описана постановка задачи трех-
мерной упаковки в объеме, введена комбинированная целевая функция учитывающая все огра-
ничения. В связи со сложностью данной задачи предлагается многоуровневый подход заклю-
чающийся в разделение задачи трехмерной упаковки на 3-и подзадачи и решения каждой под-
задачи в строгом порядке. При этом для каждой из подзадач определен уникальный набор
объектов, не повторяющихся в остальных подзадачах. Для реализации многоуровневого под-
хода авторами разработан комбинированный биоинспирированный алгоритм, основанный на
эволюционном и генетическом поиске. Такой подход позволяет значительно сократить время
получения результата, частично решить проблему предварительной сходимости алгоритмов
и получить наборы квазиотимальных решений за полиномиальное время. Разработан про-
граммный комплекс и реализованы на ЭВМ алгоритмы автоматизированной трехмерной
упаковки на основе комбинированного биоинспирированного поиска. Проведен вычисли-
тельный эксперимент на тестовых примерах (бенчмарках). Качество упаковки, получен-
ное, на основе разработанного комбинированного биоинспирированного алгоритма, в сред-
нем на 5 % превосходит результаты упаковки, полученные с использованием известных
алгоритмов, а время решения меньше от 5 % до 20 %, что говорит об эффективности
предложенного подхода. Проведенные серии тестов и экспериментов позволили уточнить
теоретические оценки временной сложности алгоритмов упаковки. В лучшем случае вре-
менная сложность алгоритмов O(n2), в худшем случае – O(n3).

Статья посвящена решению задачи отображения онтологических моделей в процес-
сах извлечения и управления знаниями. Актуальность и значимость данной задачи обуслов-
лены необходимостью сохранения достоверности и исключения избыточности знаний при
интеграции (объединении) структурированных информационных источников различного
происхождения. Близость и непротиворечивость понятийной семантики объединенного
ресурса при проводимом отображении является основным критерием эффективности
предложенных решений. В статье рассмотрены проблемы выбора соответствующих за-
даче подходов решения, сохраняющих семантику при отображении концептов. Обоснована
стратегия выбора биоинспирированного моделирования. Проанализированы аспекты эф-
фективности применения различных децентрализованных биоинспирированных методов.
Определены причины необходимости проведения гибридизации. Предложено решать зада-
чу отображения онтологических моделей с применением биоинспирированного алгоритма,
построенного на основе гибридизации оптимизационных механизмов алгоритмов бактери-
ального и кукушкиного поиска. Проведенная гибридизация данных алгоритмов позволила
объединить их основные преимущества: последовательный бактериальный поиск, обеспечивающий детальное исследование локальных областей, и значительное число глобальных
перемещений агента-кукушки при реализации полетов Леви. Для оценки эффективности
предложенного гибридного биоинспирированного алгоритма разработан программный
продукт и проведены эксперименты по отображению онтологий разного размера. Каж-
дый концепт любой онтологии имеет определенный набор атрибутов, являющийся семан-
тическим вектором признаков. Степень сходства семантических векторов сравниваемых
концептов отображаемых онтологий является критерием их интеграции. Для повышения
качества процесса отображения введена новая кодировка решений. Полученные количест-
венные оценки демонстрируют экономию времени при решении задач относительно боль-
шой размерности (от 500000 вершин онтографа) не менее 13 %. Временная сложность
разработанного гибридного алгоритма составляет Описанные исследования имеют
высокий уровень теоретической и практической значимости и напрямую связаны с реше-
нием классических задач искусственного интеллекта, направленных на поиск скрытых за-
висимостей и закономерностей на множестве элементов знаний.

Статья посвящена алгоритмическому поиску оптимальных решений при оценке и по-
вышении качества гибридного машинного перевода текста. Объектом исследования явля-
ются тексты на любых алфавитных языках с различной базой (алфавитом), а также их
переводы на другие алфавитные языки. В настоящее время существующие методы и сред-
ства гибридного машинного перевода отличаются большим многообразием алгоритмов
оценки качества, однако, недостатком данных методов является отсутствие четких
критериев, ограничений и схемы оценивания, в итоге результат перевода в большинстве
случаев не соответствует уровню публикации. Целью работы является определение набо-
ра условий для автоматического поиска оптимального варианта гибридного машинного
перевода текста на графемном уровне. Основными решаемыми задачами в ходе исследова-
ния являются поиск качественных и количественных условий, в том числе максимальных,
минимальных и средних значений длин переводов, обратных переводов и редакционных рас-
стояний между парами текстов, имеющими одинаковый смысл. Научная новизна заключа-
ется в использовании графического представления модели алфавитных языков на графем-
ном уровне в виде декартовой системы координат с размерностью, равной единичному
редакционному расстоянию (Левенштейна). При решении использованы следствия теоре-
мы де Гуа, действующие Правила Стандартизации ПР 50.1.027–2014 «Правила оказания
переводческих и особых видов лингвистических услуг», метод деканонизации и модель «ори-
гинальный текст – перевод – обратный перевод». В результате получены действительные
и практически применимые решения для рассматриваемых задач. В связи с этим данная
работа может быть интересна для широкого круга специалистов, занимающихся пробле-
мами машинного перевода и переводоведением.

Статья посвящена исследованиям вопросам создания диагностики и прогнозирования
термофлуктуационных процессов изоляционных материалов силовых кабельных линий (СКЛ)
электроэнергетических систем на основе таких методов искусственного интеллекта, как
нейронные сети и нечеткая логика. Показана необходимость разработки более совершен-
ной методики анализа тепловых режимов в СКЛ. Обоснована актуальность задачи созда-
ния нейросетей (НС) для оценки пропускной способности, расчёта и прогнозирования тем-
пературы жил СКЛ в режиме реального времени на основе данных системы температур-
ного мониторинга, с учетом изменения токовой нагрузки линии и внешних условий тепло-
отвода. По основным критериям проведено сравнение традиционных и нейросетевых алго-
ритмов для прогнозирования, показало преимущество НС методов. Проведена классифи-
кация НС методов и моделей прогнозирования температурных режимов КЛ. Предложен-
ный нейросетевой алгоритм прогнозирования характеристик электрической изоляции был
апробирован на контрольной выборке экспериментальных данных, по которым обучение
искусственной нейронной сети не проводилось. Результаты прогноза показали эффектив-
ность выбранной модели. Для решения задачи прогнозирования ресурса СКЛ была выбрана
сеть с прямым распространением данных и обратного распространения ошибки, т.к. сети
такого типа в совокупности с активационной функцией в виде гиперболического тангенса
являются в некоторой степени универсальной структурой для многих задач аппроксима-
ции, приближения и прогнозирования. Разработана нейросеть для определения темпера-
турного режима токоведущей жилы силового кабеля. Проведен сравнительный анализ
экспериментальных и расчетных характеристик распределений температуры, при этом
исследовались различные нагрузочные режимы работы и функции изменения тока кабеля.
При анализе данных было определено, что максимальное отклонение данных, полученных
от нейросети от данных обучающей выборки, составило менее 2,2 % что является вполне
приемлемым результатом. Модель может быть использована в устройствах и системах
непрерывного диагностирования силовых кабелей по температурным режимам.

Статья посвящена исследованиям вопросам создания диагностики и прогнозирования
термофлуктуационных процессов изоляционных материалов силовых кабельных линий (СКЛ)
электроэнергетических систем на основе таких методов искусственного интеллекта, как
нейронные сети и нечеткая логика. Показана необходимость разработки более совершен-
ной методики анализа тепловых режимов в СКЛ. Обоснована актуальность задачи созда-
ния нейросетей (НС) для оценки пропускной способности, расчёта и прогнозирования тем-
пературы жил СКЛ в режиме реального времени на основе данных системы температур-
ного мониторинга, с учетом изменения токовой нагрузки линии и внешних условий тепло-
отвода. По основным критериям проведено сравнение традиционных и нейросетевых алго-
ритмов для прогнозирования, показало преимущество НС методов. Проведена классифи-
кация НС методов и моделей прогнозирования температурных режимов КЛ. Для решения
задачи прогнозирования ресурса СКЛ была выбрана сеть с прямым распространением дан-
ных и обратного распространения ошибки, т.к. сети такого типа в совокупности с акти-
вационной функцией в виде гиперболического тангенса являются в некоторой степени уни-
версальной структурой для многих задач аппроксимации, приближения и прогнозирования.
Разработана нейросеть для определения температурного режима токоведущей жилы
силового кабеля. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных харак-
теристик распределений температуры, при этом исследовались различные нагрузочные
режимы работы и функции изменения тока кабеля. При анализе данных было определено,
что максимальное отклонение данных, полученных от нейросети от данных обучающей
выборки, составило менее 2,5 % что является вполне приемлемым результатом. Для по-
вышения точности необходимо использовалось большое количество входных и выходных
данных при обучении сети, а также некоторая доработка ее структуры. Модель позволя-
ет оценивать текущее состояние изоляции и прогнозировать остаточный ресурс СКЛ. Модель
может быть использована в устройствах и системах непрерывного диагностирования
силовых кабелей по температурным режимам.

Объемы современных баз данных имеют значительные объемы и содержат большие
массивы информации. Одним из популярных методов обнаружения знаний для задач обработки
и анализа больших данных стали алгоритмы поиска ассоциативных правил. В статье решается
задача построения баз ассоциативных правил для анализа представленной большими массива-
ми неструктурированных данных на основе поиска в них различных закономерностей с учетом
значимости их признаков. Предложен метод синтеза баз ассоциативных правил, в котором
выполняется построение транзакционной базы данных на основе вычисления пороговых значе-
ний поддержки и применением критериев оценивания косвенных ассоциаций, что позволяет
извлекать как частые, так и неявные наборы ассоциативных правил. С целью повышения вы-
числительной эффективности извлечения ассоциативных правил, применяется генетический
алгоритм оптимизации входных параметров признакового пространства поиска. Метод позво-
ляет улучшить время извлечения правил, сократить число сгенерированных обобщенных правил,
избежать затратной процедуры предобработки синтезированной базы правил. Разработан
программно-алгоритмический модуль, с помощью которого проведены экспериментальные
исследования метода синтеза ассоциативных правил на основе фильтрации входных парамет-
ров модели поиска для решения задач обработки неструктурированных данных. Проведенные
серии экспериментов на тестовых транзакционных базах данных позволили уточнить теоре-
тические оценки временной сложности метода, в котором для вычисления взвешенной под-
держки наборов правил с учетом оценки априорной информативности признаков, входящих в
данный набор применяется генетический алгоритм. Временная сложность разработанного
метода составляет  О(I2). Сравнительной анализ проводился на тестовых данных корпуса
Retail Data с алгоритмами Apriori и Frequent Pattern-Growth. Результаты исследований под-
твердили эффективность метода поиска на больших наборах транзакций, позволяющего более
чем на 40 % уменьшить мощность неизбыточного множества извлеченных ассоциативных
правил по сравнению с известными алгоритмами и показали перспективность его применения
для задачи обнаружения знаний при обработке данных большого объема.

Статья посвящена решению задачи диспетчеризации потоков параллельных заявок в
пространственно-распределённых вычислительных системах. Актуальность задачи обос-
нована значительным ростом востребованности парадигмы распределенных вычислений в
условиях информационного переполнения и неопределенности. В статье рассмотрены про-
блемы диспетчирования заявок пользователей, требующих для своего обслуживания не-
сколько процессоров одновременно, что выходит за рамки классической теории расписа-
ний. Проанализированы аспекты эффективности применения эвристических алгоритмов
диспетчирования планарными ресурсами. Определены причины их недостаточности как по
результативности, так и по эмпиричности подходов. Предложено решать задачу диспет-
черизации параллельных заявок на основе комплексного применения коалиции интеллекту-
альных агентов и событийной имитационной модели. Классификацию поступающих на
вход заявок предлагается проводить на основе применения модифицированного биоинспи-
рированного метода оптимизации поиском кукушки. Совместное использование коалиции
интеллектуальных агентов и биоинспирированного метода позволит обеспечить беспреце-
дентный параллелизм вычислений, а последующее определение путей обработки классифи-
цированных заявок на основе имитационной модели сформирует наборы альтернативных
решений, позволяющих ускорить решение задач и оптимизировать распределение имею-
щихся вычислительных ресурсов в зависимости от наборов поступающих заявок. Для оцен-
ки эффективности предложенного подхода разработан программный продукт и проведе-
ны эксперименты с разным количеством поступающих на вход заявок. Каждая поступаю-
щая на вход заявка имеет определенный набор атрибутов, являющийся вектором призна-
ков заявки. Степень сходства вектора признаков заявки и эталонного вектора признаков
вершины в распределяющей имитационной модели является критерием классификации
заявки. Для повышения качества процесса диспетчеризации введены новые процедуры дуб-
лирования неклассифицированных заявок, позволяющие интенсифицировать поиск совпаде-
ний в векторах признаков. Также предусмотрены резервные траектории диспетчеризации
необходимые для обработки прецедентов появления на входах заявок с абсолютным при-
оритетом. Полученные количественные оценки демонстрируют экономию времени при
решении задач относительно большой размерности (от 500000 вершин) не менее 10 %.
Временная сложность в рассмотренных примерах составила . Описанные исследова-
ния имеют высокий уровень теоретической и практической значимости и напрямую связа-
ны с решением классических задач искусственного интеллекта, направленных на поиск
скрытых зависимостей и закономерностей на множестве больших данных.

Рассматривается проблема проектирования активных систем подвески транспортных
средств, в которых исполнительный механизм (ИМ) не является идеальным и подвержен влия-
нию гистерезиса и мертвой зоны. Целью данной работы является синтез системы управления,
позволяющей уменьшить влияние гистерезиса и мертвой зоны на эффективность работы сис-
темы адаптивной подвески. Параметры системы подобные гистерезису требуют значитель-
ных усилий для их идентификации и более того могут в широких пределах изменяться на про-
тяжении жизненного цикла системы. Таким образом учесть гистерезис при синтезе системы
управления является весьма трудной задачей, равно как и построение наблюдателей. Решением
данной проблемы может быть применение систем разрывного управления, которые в извест-
ной мере являются робастными к параметрических и структурным изменениям в объекте
управления. Существующие подходы к синтезу систем разрывного управления опираются на
линейную или линеаризованную модель объекта управления. Таким образом эффективность
подобного рода систем может существенно отличаться при работе регулятора в составе
реального, нелинейного объекта управления. Предлагаемая система разрывного управления
позволяет снизить чувствительность системы к возмущениям, обусловленным неидеально-
стью ИМ, а так-же учитывает нелинейную структуру объекта управления. Эффективность
замкнутой системы исследована на динамической модели построенной при помощи пакета
Simulink. Предлагаемая система разрывного управления сравнивается с адаптивным синерге-
тическим регулятором. В качестве возмущающего воздействия выбрано дорожное покрытие
класса C по классификации ISO 8608. Для оценки эффективности предлагаемой системы оцени-
ваются следующие параметры: взвешенной ускорение подрессоренной массы; относительное
перемещение амортизатора и сила реакции шины. Для каждого параметра определяется сред-
неквадратическое и максимальное значение. Результаты численного моделирования позволяют
сделать вывод что применение систем разрывного управления позволяет улучшить следующие
показатели эффективности адаптивной подвески: более чем в два раза уменьшить максималь-
ное значение взвешенного ускорения подрессоренной массы и более чем на 20 % уменьшить мак-
симальную нагрузку на шину.

Рассматривается применение методов синергетической теории управления (СТУ) к про-
блеме синтеза системы управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) в условиях
действия ветровых возмущений. Основной задачей исследования является разработка синерги-
ческого метода синтеза нелинейных систем управления БПЛА с жёстким крылом, гаранти-
рующих асимптотическую устойчивость замкнутых систем при движении по заданной тра-
ектории, устойчивость и адаптивность при значительной нелинейности математических
моделей управления БПЛА с жёстким крылом в условиях влияния ветровых возмущений. Кроме
того, важной задачей при синтезе систем управления различными объектами, в том числе и
БПЛА, является учёт ограничений на переменные состояния объекта управления, которые
могут обуславливаться как требованиями к энергоэффективности и безопасности систем,
так и другими ограничениями и требованиями, накладываемые на эти координаты. В статье
предлагается процедура синтеза нелинейных векторных систем управления БПЛА с жёстким
крылом методами СТУ, обеспечивающих инвариантность к действию внешних неизмеряемых
возмущающих воздействий, выполнение заданных технологических целей управления, асимпто-
тическую устойчивость замкнутой системы, а также учёт введенных ограничений на внут-
ренние координаты БПЛА. Предлагаемая в статье процедура синергетического синтеза век-
торных нелинейных систем управления БПЛА с жёстким крылом гарантирует эффективное
использование такого типа БПЛА в решении различного рода задач, в том числе и при функцио-
нировании таких БПЛА в качестве элементов группы автономных объектов, решающих задан-
ную групповую технологическую задачу. Эффективность предлагаемого подхода к синергети-
ческому синтезу стратегий управления подтверждается результатами компьютерного моде-
лирования синтезированной нелинейной векторной системы управления БПЛА с жёстким кры-
лом. Предлагаемый метод синергетического синтеза системы управления БПЛА с жёстким
крылом, может быть применён для разработки перспективных имитационных пилотажно-
навигационных комплексов, моделирующих поведение БПЛА в условиях присутствия ветровых
возмущений и послужить основой для улучшения лётно-технических характеристик БПЛА.

Рассматривается проблема выбора демпинг-фактора в модели эффективных управ-
лений на основе максимизации передачи влияний для нечетких когнитивных моделей, пред-
ставленных направленными взвешенными знаковыми графами. Для передачи влияния ис-
пользуется модель управления, реализующая развитие системы. Алгоритм эффективных
управлений основан на решении оптимизационной задачи отыскания вектора внешних воз-
действий, максимизирующего накопленный рост приращений показателей вершин. Опти-
мальным управляющим воздействием признаётся управление, доставляющее максимум
отношению квадрата нормы вектора отклика системы к квадрату нормы вектора управ-
ления. Демпинг-фактор такой модели управляет сравнительным масштабом прямого и
косвенного влияния всех внутрифакторных связей системы в целом. Целью исследования
является определение таких областей допустимых значений для получаемых решений, при
которых (i) соблюдается условие непротиворечивости результата; (ii) изменение рангов
вершин носит медленный характер. Под непротиворечивостью результата мы понимаем
удовлетворение правилами работы системы в целом. Эти правила могут выражаться в
наложении ограничений на статус вершин, на знак воздействий и откликов. В работе ус-
танавливается значение демпинг-фактора, называемое резонансным, при котором проис-
ходит резонансный всплеск значения целевой функции задачи максимизации влияния, когдасонаправленность между резонансным откликом и вызывающим его воздействием отсут-
ствует. Выбор демпинг-фактора влияет на значение целевой функции задачи максимиза-
ции влияния и на вектор эффективного управления, на котором это решение достигается.
Значение резонансного демпинг-фактора можно интерпретировать как предел возможной
управляемости системы, т.е. предел потенциальной возможности воздействия на систе-
му без причинения ей вреда. Оценка предложенного решения производится по степени ус-
тойчивости ранга узлов модели в зависимости от влияния изменений демпинг-фактора,
алгоритмизации определения области его допустимых значений и форме проявления резо-
нанса в границах значений демпинг-фактора.

Рассматриваются недостаточно изученные аспекты управления двигателем внут-
реннего сгорания, такие как использование детонации. При детонации вместо постоянно-
го фронтального пламени в зоне сгорания образуется детонационная волна, несущаяся со
сверхзвуковой скоростью. В волне сжатия детонируют топливо и окислитель. Этот про-
цесс, с точки зрения термодинамики, повышает коэффициент полезного действия двига-
теля. В двигателях внутреннего сгорания существуют два различных режима распро-
странения горения топливо воздушной смеси: дефлаграция и детонация. Двигатели рабо-
тающий в режиме детонационного сгорания в настоящее время не используются и их воз-
можности наиболее интересны. Современные двигатели внутреннего сгорания плохо пере-
носят режим детонации, но возможность непродолжительного сгорания части топливо-
воздушной смеси с детонацией заложена в их конструкции. Ситуация возникновения дето-
нации в настоящее время постоянно изучается, к ней относятся, как к вредной состав-
ляющей процесса горения, для борьбы с которой необходимо совершенствовать двигатель,
его управление и использование современного топлива. Предлагается использовать этот,
считающийся случайным, процесс для повышения крутящего момента и мощности двига-
тель внутреннего сгорания. Рассматривается возможность использования детонационно-
го сгорания топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, как полезной
части рабочего процесса и делается предположение о возможности управления горением
топливо-воздушной смеси в смешенном режиме, позволяющем улучшить индикаторные
показатели. Высказаны предположения для создания модели и произведено моделирование
давления в цилиндре на этапе горения топливовоздушной смеси с частичной детонацией.
Произведено определение способа расчета тепловыделения, который является одним из
важнейших этапов создания математической модели, поскольку от этого зависит точ-
ность и адекватность рассчитываемых параметров, как для режимов дефлаграционого
горения топливовоздушной смеси, так и с использованием использования детонационного
сгорания. Предложенная процедура расчета параметров рабочего цикла ДВС позволяет
проводить вычисления в реальном времени и учесть влияние состава бинарного топлива на
показатели мощности, экономичности, механической и динамической нагрузки на детали
кривошипно-шатунного механизма, а также термической нагрузки на двигатель.

Основной особенностью масштабируемых вычислительных систем является мо-
дульность. Наращивание производительности в таких системах достигается за счет уве-
личения однотипных элементов, элементарных машин (например, вычислительный узел).
В результате отказов, производительность системы изменяется. Таким образом, мас-
штабируемость вычислительных систем (ВС), с одной стороны, увеличивает производи-
тельность, но с другой стороны, наращивание ресурса обостряет проблему надежности и
увеличивает сложность организации эффективного функционирования. Анализ надежно-
сти и потенциальных возможностей вычислительных систем по-прежнему остается ак-
туальной задачей. Для количественного анализа функционирования масштабируемых вы-
числительных систем используют показатели живучести, связанные с надежностью. На-
пример, показатели потенциальной живучести ВС учитывают то обстоятельство, что
при решении задач используются все исправные элементарные машины, количество кото-
рых изменяется во времени в результате отказов и восстановлений. При анализе надежно-
сти популярными в теории вычислительных систем, являются модели, основанные на тео-
рии марковских процессов и теории массового обслуживания (ТМО). Большинство анали-
тических моделей ТМО не учитывают время переключения (реконфигурации) в отдельном
параметре, ввиду сложности решения. Обычно ограничиваются тем, что время восста-
новления и переключения объединяют в один параметр. В работе, на примере одной модели
ТМО, получены аналитические решения системы дифференциальных уравнений с тремя
параметрами (отказ, восстановление и переключение) для расчета показателей надежно-
сти и потенциальной живучести. Тем самым предоставляется возможность пользовате-
лю самому определить, стоит ли учитывать временя переключения. Показано, что реше-
ния трехпараметрической модели сводятся к решениям двух параметрической модели,
если время переключения не берется в рассмотрение.

Работа алгоритма разбиения базируется на использовании коллективной эволюцион-
ной памяти, под которой подразумевается информация, отражающая историю поиска
решения и хранится независимо от индивидуумов. Алгоритм, связанный с эволюционной
памятью, стремится к запоминанию и многократному использованию способов достиже-
ния лучших результатов. Коллективная эволюционная память алгоритма разбиения со-
стоит из некоторого количества статистических индикаторов, отображающих для ка-
ждого выполненного варианта число θ его вхождений в состав лучших решений на выпол-
ненных генерациях алгоритма и число, δ определяющее насколько полезна реализованная
альтернатива при формировании результатов на прошлых генерациях алгоритма. Коллек-
тив не имеет централизованного управления, и в связи с этим используется непрямой об-
мен информацией. Непрямой обмен состоит в выполнении неких действий, в различное
время, при которых происходит изменение некоторых частей эволюционной памяти одним
агентом. В дальнейшем происходит использование этой измененной информации другими
агентами, в этих частях. Вначале на каждой итерации конструктивным алгоритмом
формируется nk решений Qk,. Каждое решение Qk является отображением Fk=V→X, пред-
ставляется в виде двудольного подграфа Dk и формируется путем последовательного на-
значения элементов в узлы. Формирование каждого решения Qk выполняется множеством
агентов A, посредством вероятностного выбора каждым агентом ai узла vj. Процесс на-
значения элемента в узел включает две стадии. На первой стадии выбирается агент ai, а
на второй стадии − узел vj. При этом должно выполняться ограничение: каждому агенту
множества A соответствует один единственный узел множества V. Рассчитывается
оценка ξk решения Qk и оценка полезности δk множества альтернатив, реализованных
агентами в решении Qk. На втором этапе агенты увеличивают в интегральной россыпи
альтернатив R* интегральную полезность множества альтернатив на величину δk..
На третьем этапе осуществляется снижение оценок полезности δk интегральной россыпи
альтернатив на величину μ. В работе используется циклический метод формирования ре-
шений. В этом случае наращивание оценок интегральной полезности δk множества пози-
ций P выполняется после полного формирования множества решений Q на итерации l.
Экспериментальные исследования проводились на основе сформированных тестовых при-
меров с полученным ранее оптимальным решением. Полученные результаты сравнивались
с результатами полученными другими известными алгоритмами разбиения схем на части.
Для сравнения был сформирован набор стандартных бенчмарок. Проанализировав получен-
ные результаты, можно сделать вывод, что предложенный метод позволяет получать на
4–5 % решения качественнее, чем его аналоги.

Предложена структура модифицированного генетического алгоритма для решения
задачи построения расписания проекта с учетом ограниченности ресурсов, реализова н-
ного с использованием облачных вычислений, проведен вычислительный эксперимент, в
ходе которого было произведено сравнение результатов работы предложенного алг о-
ритма с лучшими из известных, на данный момент, результатами. Исходя из результа-
тов эксперимента был сделан вывод, о том, что предложенный алгоритм может быт ь
использован для планирования работ реальных проектов, так как с его помощью во з-
можно составлять расписания для проектов с количеством работ n = 90 за приемлемый
промежуток времени. При планировании проектов с количеством работ n = 30, n = 60,
n = 90, 120 время выполнения предложенного алгоритма было меньше, чем время выпо л-
нения стандартного генетического алгоритма в 2.8, в 4, в 5.5 и 6.8 раз соответственно.
В связи с тем, что задача построения расписания проекта с учетом ограниченности
ресурсов является NP-трудной, проблема создания новых и модификации существующих
методов её решения по-прежнему остается актуальной. Для планирования проектов с
большим количеством работ целесообразно использовать облачные вычисления, так как
планирование таких проектов может потребовать много времени и вычислительных
ресурсов. Использование облачных вычислений позволит сократить время выполнения
генетического алгоритма за счет предоставления поставщиком облачного сервиса
больших вычислительных ресурсов. В связи с этим, предложенный в данной работе алго-
ритм отличается от уже имеющихся использованием облачных вычислений для распр е-
деления нагрузки между рабочими станциями, на которых одновременно выполняется
данный алгоритм. Применение в генетическом алгоритме модифицированны х операто-
ров, а также использование облачной инфраструктуры как услуги для реализации ген е-
тического алгоритма при решении задачи планирования проектов определяет научную
новизну исследования.

Рассмотрены актуальные вопросы и проведен анализ проблемы трехмерной инте-
грации и трехмерного моделирования, возникающей на этапе конструкторского проекти-
рования в ходе решения задачи оптимального планирования компонентов больших и сверх-
больших интегральных схем и корпусных устройств электронной вычислительной аппара-
туры. Представлены и достаточно детально описаны основные преимущества примене-
ния принципов трехмерной интеграции, позволяющие эффективно организовывать произ-
водство персонифицированной электроники, оптимально планировать конфигурацию
больших и сверхбольших интегральных схем с учетом тепловых и энергетических характе-
ристик. В ходе выполнения исследований авторами разработан подход к кодированию ре-
шений на основе интеллектуального механизма, который характеризуется наличием
встроенных средств контроля допустимых решений. Одним из таких средств, экспери-
ментально доказавших свою эффективность, является встроенный механизм «смертель-
ных мутаций», учитывающий статусы генов и заранее заданные ограничения на итоговую
конфигурацию корпуса проектируемого устройства. В работе предложен ряд общих под-
ходов и конкретных алгоритмов решения задачи планирования, основывающихся на ре-
зультатах исследований авторского коллектива и современных подходах к решению
NP-полных задач. Важнейшим практически значимым результатом исследований обозна-
ченной проблемы является разработанная программно-инструментальная платформа
проектирования на современном кроссплатформенном языке программирования Java. Вы-
бранная технология разработки позволяет использовать все основные достоинства со-
временных многоядерных и многопроцессорных архитектур, по использованию программ-
ной многопоточности для реализации параллельных схем решения комбинаторных задач.
Программно-инструментальная платформа обладает дружественным интерфейсом, что
позволяет эффективно управлять процессом решения задачи планирования компонентовбольших и сверхбольших интегральных схем трехмерной интеграции, путем визуализации
ключевых показателей работы алгоритмов на графиках и в блоках текстовой статисти-
ки. Разработанное прикладное программное обеспечение позволило провести серию вычис-
лительных экспериментов, на основе наборов случайных данных также, как и наборах от-
крытых данных бенчмарков для подобного рода задач. Результаты экспериментальных
исследований позволили подтвердить теоретические оценки временной сложности и эф-
фективности предложенных подходов и алгоритмов, в том числе генетического алгорит-
ма, который использует предложенный в работе новый механизм кодирования решений.

В настоящее время наблюдается большой рост потребности в проектировании и
разработке радиоэлектронных устройств. Это связано с повышающимися требованиями
к радиоэлектронным системам, а также появлением новых поколений полупроводниковых
приборов. В этой связи возникает необходимость в разработке новых средств автомати-
зированного компоновки блоков ЭВА. Перед компоновкой блоков ЭВА существует ряд про-
блем, которые усложняют реальное представление знаний в САПР и вероятно разрешимы
на нынешнем уровне развития когнитивных наук. Проблема стереотипа и проблема огрубления - взаимосвязаны и нуждаются в создании гибридных моделей представления. В ра-
боте рассмотрена проблема решения задачи компоновки блоков ЭВА при проектировании
радиоэлектронной аппаратуры. Цель данной работы заключается в нахождении путей
оптимизации планирования компоновки блоков ЭВА с применением генетического алго-
ритма. Актуальность работы состоит в том, что генетический алгоритм позволяет
повысить качество планирования компоновки. Рассматриваемые алгоритмы позволяют
повысить качество и скорость планирования компоновки. Научная новизна заключается в
поиске и анализе эффективных методов компоновки блоков ЭВА с помощью генетических
алгоритмов. Принципиальное отличие от известных сравнений в анализе новых перспек-
тивных алгоритмов компоновки блоков ЭВА. Результаты работы. В работе указаны не-
достатки традиционных алгоритмов поиска субоптимального плана ЭВА. Приведены опи-
сания современных моделей эволюционных и других вычислений. Генетические алгоритмы
обладают рядом важных преимуществ – это приспособляемость к изменяющейся окру-
жающей среде, при эволюционном подходе есть возможность анализировать, дополнять и
изменять базу знаний в зависимости от изменяющихся условий, а также быстрое созда-
ние оптимальных решений. Если применять генетические алгоритмы и эвристику предва-
рительной обработки, чтобы обеспечить оптимальные начальные решения, то можно
достичь более продуктивного использования алгоритмов. Известные генетические алго-
ритмы быстро сходящиеся, но при этом они теряют разнообразие популяции, что влияет
на снижение качества решения. Для балансировки данных решение выправляют с помощью
эффективных операторов или устойчивой мутацией.

Рассматриваются существующие и развивающиеся подходы построения современных
веб-приложений. Определяются основные формы и направления развития современных веб-
приложений, а также методы для повышения производительности обмена данными клиент-
серверных системах. Освещаются разновидности и принципы установления каналов связи в
распределенной клиент-серверной среде. Приводятся основные преимущества комбинирован-
ных методов взаимодействия с применением асинхронных полнодуплексных протоколов обмена
данными для обеспечения высокой скорости передачи данных, предоставления информации
своевременно, снижения нагрузки на серверную составляющую, снижения избыточности пере-
даваемых данных. Указываются технологии децентрализации state management в одностранич-
ных приложениях, взаимосвязь современных методик для обеспечения высокой степени инте-
рактивности клиентской составляющей. Производится сравнительный анализ интеллектуаль-
ного механизма обработки запросов, декларирования структуры данных и методов доступа к
ним с ориентированным на работу с данными REST API, обеспечивающий различные вариации
базовых CRUD операций. Освещаются основные достоинства подхода GraphQL по организа-
ции распределенного state management на основе предоставления клиентскому приложению
графо-подобных структур неопределенного уровня вложенности, и возможности организации
подписки на изменения в интересующем наборе данных. Приводятся проблемы традиционных
систем хранения данных в современных информационных условиях, геометрическом накоплении
сложно структурированных данных. Описываются основные подходы к хранению данных в
разрезе концепции NoSQL. Рассматриваются преимущества использования модели ключ-
значения в информационных системах. Определяются преимущества использования и принципы
работы баз данных, использующих в качестве хранилища оперативную память. Рассматрива-
ются недостатки указанных технологий хранения данных и предлагаются возможные пути их
минимизации на основе коллаборации методов. В качестве выводов приводится схема зависи-
мостей технологий эффективного обмена данными в современных веб-приложениях для обес-
печения высокой степени интерактивности клиент-серверных веб-приложений.

Вывод на массовый рынок транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей)
с высокой степенью автоматизации – уровня ADAS 3+ – ожидается с начала 2020-х годов.
На текущий момент абсолютным большинством крупных автопроизводителей ведутся
исследования и разработки в данном направлении, достаточно большое количество про-
тотипов, предсерийных и серийных систем1 уже продемонстрировано. Системы автома-
тизированного управления автомобилем – ADAS (advanced driver assistance systems) – пред-
ставляют собой сложные аппаратно-программные комплексы, особенность которых со-
стоит в неизменности ядра аппаратной платформы на протяжении одного или несколь-
ких поколений автомобилей. При этом требуется обеспечить возможность обновления
(эволюции) системы для исправления ошибок и расширения функциональности, особенно в
условиях активно развивающихся сенсорных периферийных систем и программных алго-
ритмов. Для оценки и сопровождения разработки сложных систем применяется методо-
логия GQM (Goal, Question, Metric – цель, вопрос, метрика) и её модификации. Однако, об-
ласть их применения ограничена исключительно программными продуктами; также не
рассматриваются явно вопросы применения методологии GQM для анализа и сопровожде-
ния процессов эволюции сложных технических систем. В статье предлагается методология H-GQM (Hardware GQM) для проведения контролируемой эволюции сложных аппа-
ратно-программных систем современной автомобильной техники. Представляемая мето-
дология H-GQM базируется на методологии GQM и предназначена для аппаратно-
программных комплексов с монолитным аппаратным ядром, модифицируемым программ-
ным ядром и периферией, удовлетворяющей принципу атомарности. Доказана примени-
мость методологии GQM для анализа программно-аппаратных систем ADAS путем про-
ведения процедуры гармонизации сущностей системы. Для формирования эволюционных
целей предложена концепция целеполагания S.M.A.R.T.E.S.T, расширяющая методику фор-
мирования целей бизнес-процессов S.M.A.R.T. путем введения ограничений, полученных в
результате гармонизации сущностей и описывающих требования к эволюционной способ-
ности системы. Формулирование фреймворка планов H-GQM рассматривается на примере
систем ADAS, в рамках предложенной методологии сформирован масштабируемый шаб-
лон целей, учитывающий специфику систем ADAS.

Целью исследовательской работы явилось изучение и выбор существующих вариан-
тов адаптации по параметрам передачи, для снижения влияния недостатков коротковол-
новой радиолинии, целесообразно максимально эффективно использовать методы цифро-
вой обработки сигналов. По результатам характеристик аналогово-цифровых преобразо-
вателей (АЦП), стало исследования доступных аппаратных средств, для построения про-
тяженных радиолиний, был сделан вывод о том, что с ростом производительности
ПЛИС, на которых реализуется цифровая обработка сигналов и технических представля-
ется возможной реализация технологии создания активной антенной решетки (ААР), со-
стоящей из N-го количества независимых антенных модулей, что и является концептуаль-
ной задачей в решении вопроса адаптации информационно-технических характеристик к
постоянно изменяющимся параметрам ионосферного прохождения, для более энергоэф-
фективного подхода к проектированию системы ионосферной радиосвязи. Повышение произ-
водительности радиосистемы путём совершенствования протоколов связи, решение вопро-
са оптимального по загруженности канала от времени формирования и приема сигналов.
Основная идея такой ААР состоит в оцифровке или генерации высокочастотного сигнала
в непосредственной близости от антенны, в составе антенных модулей. Указанные ре-
зультаты позволяют заменить отдельно настраиваемые радиоприемники и трансиверы,
построенные по сложной супергетеродинной схеме, на ограниченное число доступных ап-
паратных блоков, работающих под управлением ПО модели программно-конфигурируемого
радиоканала. В следующей работе планируется провести исследования по оценке прохож-
дения сигналов OFDM через многолучевые каналы связи с замираниями Релея и Райса. По-
лучаемая модель позволит оценить помехоустойчивость при различной длине циклического
префикса OFDM символа и пронаблюдать за поведением сигнального созвездия при воздей-
ствии различных нестабильностей.

Рассматривается одно из новых направлений криптографии – гомоморфная крипто-
графия. Его отличительной особенностью является то, что данный вид криптографии
позволяет обрабатывать зашифрованные данные без их предварительной расшифровки
таким образом, что результат операций над зашифрованными данными эквивалентен
после расшифровки результату операции над открытыми данными. В работе приведены
основные области применения гомоморфного шифрования. Выполнен анализ существую-
щих разработок в области гомоморфного шифрования. Анализ показал, что существующие
реализации библиотек позволяют обрабатывать только биты или массивы бит и не под-
держивают операцию деления. Однако для решения прикладных задач необходима под-
держка выполнения целочисленных операций. В результате анализа была выявлена необхо-
димость реализация операции гомоморфного деления, а также актуальность разработки
собственной реализации библиотеки гомоморфного шифрования над целыми числами. Воз-
можность выполнения четырех операций (сложение, разность, умножение и деление) над
зашифрованными данными позволит расширить области прикладного использования гомоморфного шифрования. Предложен метод гомоморфного деления, позволяющий выпол-
нять операцию деления над гомоморфно зашифрованными данными. Предложена архи-
тектура библиотеки полностью гомоморфных операций над целыми. Библиотека поддер-
живает основные гомоморфные операции над целыми числами, а также операцию деления,
благодаря методу гомоморфного деления. На базе предложенных метода гомоморфного
деления и архитектуры библиотеки была выполнена реализация библиотеки гомоморфных
операций над целыми. В статье также приведены замеры времени, необходимого на со-
вершение определенных операций над зашифрованными данными и выполняется анализ
эффективности работы разработанной реализации библиотеки. Приводятся выводы и
возможные пути дальнейшего развития.

Основной целью данной работы является исследование режимов формирования тон-
ких нанокристаллических плёнок ZnO:Ga методом магнетронного распыления на постоян-
ном токе. Основной задачей исследования является получение тонких (~ 300 нм), прозрач-
ных, проводящих плёнок со значением удельного сопротивления менее 5·10-3 Ом·см, кото-
рые могут быть применимы в качестве контактов для наноструктур фоточувствитель-
ных элементов, а также исследование технологических параметров оборудования магне-
тронного распыления и мишеней оксидов металлов. Проведено исследование морфологии
получаемых тонких пленок ZnO:Ga. Выявлено, что поверхность пленок состоит из отдель-
ных кристаллов, объединившихся между собой в процессе осаждения материала. Эти кри-
сталлы имеют ярко выраженные грани и вершины. При увеличении значения мощности
источника постоянного тока, кристаллы на поверхности пленки увеличиваются в несколь-
ко раз, пропорционально увеличению мощности, и возрастает толщина пленки, вследствие
увеличения скорости распыления материала мишени на подложку. Далее исследованы
электрические характеристики полученных пленок и выведены зависимости влияния мощ-
ности (толщины) пленки на концентрацию носителей, их подвижность, а также удельное
сопротивление. При увеличении толщины пленки с 320 нм до 340 нм подвижность носите-
лей тока увеличивается с 3,027 см2/(В·с) до 3,228 см2/(В·с), и при увеличении толщины
пленки с 800 нм до 1200 нм возарстает с 6,511 см2/(В·с) до 6,547 см2/(В·с). При увеличении
толщины пленки с 320 нм до 340 нм концентрация носителей тока уменьшается с
1,571·1020 см-3 до 1,489·1020 см-3, и при увеличении толщины пленки с 800 нм до 1200 нм кон-
центрация носителей тока также уменьшается с 2,481·1020 см-3 до 1,653·1020 см-3. При
увеличении толщины пленки с 320 нм до 340 нм удельное сопротивление увеличивается с
1,303·10-2 Ом·см до 1,385·10-2 Ом·см, и при увеличении толщины пленки с 800 нм до 1200 нм
удельное сопротивление также увеличивается с 3,851·10-2 Ом·см до 5,779·10-2 Ом·см.

Ранее для реализации оптических межсоединений в интегральных схемах были предло-
жены инжекционные лазеры с двойными AIIIBV наногетероструктурами, выполняющие функ-
ции источников и модуляторов излучения. Чтобы преобразовать короткие оптические импуль-
сы, генерируемые лазерами-модуляторами, в электрические сигналы, необходимы технологиче-
ски совместимые фотодетекторы с субпикосекундным временем отклика. Поскольку тради-
ционные конструкции фоточувствительных полупроводниковых приборов не удовлетворяют
предъявляемым требованиям, разработан перспективный метод построения быстродейст-
вующих фотодетекторов на основе принципа управляемой передислокации максимумов плот-
ности носителей заряда в специально организованных квантовых областях. Данные оптоэлек-
тронные приборы содержат продольный фоточувствительный p-i-n переход и поперечную
управляющую гетероструктуру, в которую входят слои, выращенные методом молекулярно-
лучевой эпитаксии при низких температурах, и два управляющих перехода. До наступления
среза оптического импульса фотодетектор работает аналогично классическому p-i-n фото-
диоду. Поперечное электрическое поле включается только во время заднего фронта лазерного
импульса и передислоцирует максимумы плотности электронов и дырок из области поглоще-
ния в области с низкой подвижностью и коротким временем жизни, в результате чего время
отклика сокращается до субпикосекундной величины. В предыдущих исследованиях быстродей-
ствие рассматриваемого фотодетектора оценивалось с помощью квантово-механической
комбинированной модели, которая не учитывала некоторые важные аспекты протекающих в
нем физических процессов. В данной статье предложена двумерная нестационарная диффузи-
онно-дрейфовая модель, позволяющая провести детальный анализ транспорта носителей заря-
да в структуре фотодетектора с управляемой передислокацией с точки зрения полуклассиче-
ского подхода. Для реализации представленной модели разработаны методика конечно-
разностного численного моделирования на основе явного метода и прикладные программные
средства. Полученные результаты диффузионно-дрейфового моделирования выявили необхо-
димость использования дифференциального принципа подключения для компенсации токов
смещения в цепи питания прибора. С учетом данной особенности разработаны фотоприемная
схема, обеспечивающая как формирование результирующего электрического сигнала, так и
требуемый режим подачи управляющего напряжения на контакты фотодетектора, и драй-
вер для лазеров-модуляторов.