№ 5 (2022)

Рассматривается задача размещения элементов электронно-вычислительной аппарату-
ры (ЭВА). Проведен анализ современного состояния исследований по данной теме, отмечена
актуальность рассматриваемой задачи. Подчеркнута важность разработки новых эффек-
тивных методов решения задач конструкторского проектирования. Отмечена перспектив-
ность разработки и использования гибридных подходов и моделей для решения сложных слабо-
формализованных задач проектирования и оптимизации. Приведена постановка задачи разме-
щения элементов схем ЭВА. Отмечена важность качественного решения задачи размещения с
точки зрения успешного выполнения последующих этапов проектирования. Проведен анализ
различных подходов и алгоритмов решения задачи размещения. Приведены варианты выбора
различных критериев оценки качества размещения. Предложен комплексный аддитивный кри-
терий для оценки качества размещения. Приведена целевая функция и ограничения рассматри-
ваемой задачи размещения как задачи оптимизации. Предложен гибридный подход к решению
задачи размещения. Для повышения эффективности и сокращения времени работы алгоритма,
предложена модель параллельного многопопуляционного генетического алгоритма. Для синхро-
низации эволюционных процессов в многопопуляционном генетическом алгоритме разработан
модифицированный оператор миграции. Выполнен анализ эффективности работы предложен-
ного оператора миграции и сформулированы рекомендации по его использованию. С целью уве-
личения быстродействия алгоритма решения задачи размещения предложена модель организа-
ции параллельных эволюционных вычислений за счёт использования многопоточности на ло-
кальном уровне. Описаны принципы работы модуля нечеткого управления. Описана процедура
логического вывода с использованием базы правил. Предложена структура многослойной ней-
ронной сети, реализующей функцию Гаусса. Предложена модель нечеткого логического кон-
троллера для динамического изменения значений управляющих параметров генетического алго-
ритма. Определены управляющие параметры нечеткого логического контроллера. Предлагае-
мый гибридный алгоритм реализован в виде прикладной программы. Были проведены серии вы-
числительных экспериментов для определения эффективности разработанного алгоритма и
выбора оптимальных значений управляющих параметров.

Цель исследования – разработка метода кодирования передаваемых ADS-B сообще-
ний между воздушными судами в процессе полета. Открытый формат 1090ES передавае-
мых данных является критическим в плане проведения различных типов атак, которые
могут привести к нарушению безопасности полетов воздушных судов. Работа направлена
на применение средств кодирования и декодирования сообщений с закрытым ключом. Ме-
тоды исследования основаны на применении и развитии потокового шифрования данных с
использованием одномерных клеточных автоматов. Они работают в режиме генератора
псевдослучайных последовательностей, преобразующих элементарных состояний ячейки
одномерного клеточного автомата на основе типовых аппаратно-ориентированных опе-
раций. В основу процессов кодирования и декодирования полей данных положена аналити-
ческое выражение, использующее типовые логические операции (дизъюнкция, сумма по
модулю два). Это свойство позволяет вести параллельную обработку полей данных сооб-
щения и создавать неповторяющиеся последовательности кодов. Результаты – создан
метод обеспечения защиты передаваемых данных, дополнительно кодирующий на передаче
и декодирующий на приеме сообщения. Отличительная особенность метода – сохранение
формата протокола. Выполнена оценка вычислительной сложности работы клеточного
автомата. Метод использует одномерный клеточный автомат, который выполняет ко-
дирование и декодирование целевых полей (координаты, курс и др.) с использованием гене-
ратора псевдослучайных чисел. Разработанный метод относится к классу аппаратно-
ориентированных методов. Критические для кодирования и декодирования свойства пе-
риодичности полей данных и длины ключа устраняются путем выбора начального ирра-
ционального значения и организации «потоковой» работы кодировщика. Если кодирующий
автомат работает в потоковом режиме, текущее значение зависит от предыстории
некоторой глубины, определение длины «автоматического ключа» из ADS-B сообщениябудет алгоритмически невозможно в силу потери данных. Линейная сложность метода
позволяет выполнять преобразования со скоростью потока передачи данных. Вывод – раз-
витие аппаратно-ориентированных методов шифрования данных позволяет повысить
эффективность использования системы ADS-B за счет противодействия различным ти-
пам деструктивных акций.

Приводится алгоритм, основанный на применении непрерывных дробей, для нахож-
дения нулей полинома n-й степени. В настоящее время существует большое разнообразие
методов и алгоритмов для решения задач подобного типа; отличительной особенностью
предлагаемого алгоритма является возможность его эффективного использования при
достаточно больших значениях n, кроме того, данный алгоритм применим в случае нали-
чия комплексных корней. Любое действительное число можно представить в виде конеч-
ной или бесконечной непрерывной цепной дроби. Основное назначение цепных дробей со-
стоит в том, что они дают малую погрешность при приближенных вычислениях дейст-
вительных чисел в виде обыкновенных дробей при решении алгебраических уравнений и сис-
тем. Целью нашей работы является применение разработанного алгоритма для решения
полиномиальных уравнений, содержащих не только действительные, но и комплексные
корни, с помощью непрерывных дробей; оценка числа арифметических шагов при его чис-
ленном решении. В статье приводятся аналитические выражения для решения полиноми-
ального уравнения; полученные аналитические выражения представляют собой отношение
определителей Теплица. Отличительной особенностью данных определителей является
наличие в качестве диагональных элементов коэффициентов решаемого алгебраического
уравнения. Для получения численного решения использован модифицированный алгоритм
Рутисхаузера. Комплексные корни при решении уравнения могут быть найдены с помощью
алгоритма для суммирования непрерывных дробей. В статье приводятся в качестве иллю-
страции предлагаемого алгоритма результаты численного решения полиномиального урав-
нения пятой степени. Преимуществом алгоритма является малое количество затрачивае-
мых арифметических операций, возможность рассмотрения полиномов высокой степени,
малая погрешность вычислений.

Анализируется структура, принципы и технологи, используемые при создании се-
мантических сетей, методика представления знаний в семантической сети. Отдельное
внимание уделяется анализу структуры запросов к данным, хранящихся в семантической
сети. Целью анализа является определение структурных элементов, несущих в себе конфи-
денциальную, либо иную важную информацию для дальнейшего формирования методологии
её защиты с учётом специфики семантической сети. В результате анализа типовых
структур семантических сетей рассмотрены основополагающие структурные элементы
и понятия, составляющие структуру анализируемого метода представления знаний. Опре-
делены используемые для её построения специализированные языки и структура информа-
ционного запроса к базе знаний, в которой были выявлены элементы, несущие конфиденци-
альную информацию и потенциально уязвимые к атакам злоумышленников. Выявлены про-
блемы в информационной безопасности семантических сетей, такие как: незащищённость
от вредоносных запросов SPARQL, которая может быть использована для получения ин-
формации из семантической сети без соответствующих привилегий и доступов; уязви-
мость данных в передаваемом информационном запросе, характеризующаяся слабой ори-
ентированностью существующих методов защиты на специфику семантических сетей;
проблема оценки уровня доверия к получаемым данным семантической сети. Одним из под-
ходов для решения этих проблем может являться создание распределённой системы оце-
нивания доверия к узлам и данным в семантической сети, а также реализация механизмов
защиты информации и информационных запросов. Полученные в результате анализа ре-
зультаты о структуре передаваемых данных являются неотъемлемой частью процесса
разработки средств защиты информации в семантических сетях.

Разработана новая методология и метод размещения элементов СБИС, отличающиеся
тем, что решение задачи размещения основывается на использовании фиксированного порядка
выбора позиций, ориентированного на эффективное решение задачи размещения, и эвристиче-
ской процедуры распределения элементов по позициям, позволяющие снизить общую трудоем-
кость, и повысить качество решения. Процесс формирования списка позиций на коммутацион-
ном поле осуществляется с использованием механизмов волнового алгоритма. В основу выбора
окончательного списка положен принцип построения маршрута с минимальной оценкой сум-
марной линейной длины расстояний между позициями маршрута. Для решения задачи разме-
щения разработан поисковый алгоритм на основе модифицированного метода муравьиной ко-
лонии. Для исключения преждевременной сходимости и локализации глобального экстремума
задачи разработка алгоритма производилась на основе ко-эволюционного подхода. Архитекту-
ра ко-эволюционного алгоритма размещения разработана на основе парадигмы муравьиного
алгоритма. В пространстве поиска субпопуляции параллельно реализуют четыре стратегии
оптимизации. В работе процесс ко-эволюции реализован на основе взаимодействия субпопуля-
ций, отличающихся стратегиями поиска. Отличительной особенностью используемого ко-
эволюционного подхода является то, что субпопуляции решений фактически являются вирту-
альными. Процесс ко-эволюции реализуется одной популяцией агентов Z путем последователь-
ного формирования и слияния, виртуальных субпопуляций решений в одну популяцию. В работе
решение задачи размещения направлено на повышение трассируемости посредством минимизации ресурсов, требуемых для реализации соединений. Существенный вклад в минимизацию
пространственной и временной сложности поисковой процедуры внесли: использование вирту-
альными субпопуляциями общей эволюционной памяти, общего графа поиска решений, форми-
рование единой интерпретации решения в виде маршрута на полном ориентированном графе с
бинарными ориентированными ребрами. Тестирование производилось на бенчмарках
19s, PrimGA1, PrimGA2. Результаты по сравнению с существующими алгоритмами улучшены
на 7-8%. Вероятность получения глобального оптимума составила 0.96. В среднем решения
отличаются от оптимального менее, чем на 1.5%. Временная сложность алгоритма при фик-
сированных значениях размера популяции и количества генераций составляет О(n). Общая вре-
менная сложность гибридного алгоритма составляет О(n2)–О(n3).

Рассмотрены возможности применения эффективных методов технического анали-
за для определения направления тренда финансовых активов на мультирыночной плат-
форме MetaTrader 5. Показаны преимущества и целесообразность применения методов
технического анализа в разных сферах финансовых рынков на примерах работ российских и
зарубежных авторов. В работе для определения направления и силы тренда обоснована
недостаточность применения таких технических индикаторов, как полосы Боллинджера
(BB), MACD, MA, EMA, построенных по различным законам распределения цен финансовых
активов. Рассмотрены инструменты графического анализа, как частный случай техниче-
ского анализа, отличающийся особой наглядностью и визуализацией исследуемого процес-
са. В статье приведены примеры фигур технического анализа, показана их принадлежать
к базовым типам графического анализа. Рассмотрено понятие современной торговой
стратегии – инновационный трейдинг, проведен сравнительный анализ торговой страте-
гии, ее возможности и риски. В работе приводится описание разработанного программно-
го модуля в виде торгового индикатора на платформе MetaTrader 5 на языке Meta Quotes
Language 5 (MQL5) в сочетании со скриптом на высокоуровневом языке Python для алгот-
рейдинга с применением методов технического анализа. В основу индикатора заложено
построение линий поддержки и сопротивления для определения направления и силы тренда.
Разработан алгоритм определения направления и силы тренда инструментами техниче-
ского анализа, что в результате позволит повысить точность прогноза направленности
тренда путем интеграции технического индикатора в систему. Для экспериментальной
части процесса использован финансовый инструмент – валютная пара EUR/USD, общий
период исследования составил шесть месяцев. В результате алгоритм корректно отрабо-
тал в реальном режиме времени без участия человека в течение двадцати четырех недель.
По результатам тестирования можно судить о перспективности исследований данного
направления для решения большого спектра прикладных задач финансовой математики и
аналитики. Применение созданного индикатора может быть расширено на любые торго-
вые операции по различным финансовым инструментам и на их комбинации.

Обнаружение опасных газов и паров, актуально как на производстве, так и в повседнев-
ной жизни. Сенсорные элементы на основе полупроводниковых структур обладают высокой
чувствительностью к газам самой различной природы. Для повышения точности измерений,
калибровки и скорости определения концентрации требуются специальные методы, такие,
например, как обработка сигналов различными способами. В исследовании используются газо-
вые сенсоры на основе кремний-углеродных пленок, чувствительные к целому набору газов.
В первой части статьи рассматриваются общие проблемы и метод их решения позволяющий
повысить селективность полупроводниковых сенсоров газа. Проведен анализ динамических
параметров, таких как первая и вторая производная кривых отклика, а также анализ уравне-
ния Еловича. Такие калибровочные зависимости, построенные по экстремумам производных и
коэффициентам наклона уравнения Еловича, показывают высокую линейность. В качестве
перспективного решения предлагается использование набора калибровочных прямых, для опре-
деления концентрации искомого газа. Разработанный метод позволяет, используя динамиче-
ские параметры отклика определить газ и его концентрацию, используя единичный сенсор,
также повысить точность измерений, наряду, с сокращением времени детектирования. Пред-
ставлены экспериментально полученные результаты обработки данных с определением иско-
мого газа и его концентрации, используя описанный метод. Для сенсора на основе кремний-
углеродных материалов разработанный метод и алгоритмы позволили провести измерения с
использованием единичного сенсорного элемента для набора газов (NO2, CO, SO2) с различной
концентрацией. При этом наименьшая относительная погрешность, не превысила 3.6% для
SO2, 2.7% для NO2, 2% для CO. Отличительными особенностями разработанного метода явля-
ется использование нескольких калибровочных прямых в многомерном пространстве, а не од-
ной, а также оригинальный алгоритмический аппарат обработки сигналов.

В настоящее время развитие различных систем автоматизации процессов с каждым
днем находит все более широкое применение в различных областях и отраслях остается
актуальной задача разработки методов обеспечения для соответствующих автоматизи-
рованных систем. Одной из отраслей, где востребовано использование и применение сис-
тем автоматизации процессов, является область бесконтактного измерения объектов и
их параметров. В качестве примера была выбрана задача по определению геометрических
параметров круглых лесоматериалов, уложенных в штабели. В связи с этим в данной ра-
боте были предложены методы для определения геометрических параметров объектов на
основе операций математической морфологии, организованный с использованием детек-
тора Канни и алгоритма Хафа, и метод с использованием нейросетевого подхода, на осно-
ве архитектуры сверточной нейронной сети YOLOv5. В результате проведенных экспери-
ментальных исследований, для организации которых использовались специально изготов-
ленные на 3d-принтере модели бревен, было установлено что метод на основе использова-
ния нейронных сетей является более точным по сравнению с методом на основе матема-
тической морфологии.При решении задачи подсчета количества объектов на изображе-
нии, с использованием метода на основе нейросетевого подхода были определены все объ-
екты, расположенные на изображении, тогда как метод с использованием операций ма-
тематической морфологии смог определить лишь 13 из 16 расположенных бревен, и опре-
делил один ложный объект, в результате чего ошибка результата составила порядка 19%
для изображения полученного из Интернета. При проведении эксперимента на изготов-
ленных моделях цилиндров, метод на основе операций математической морфологии пока-
зал неудовлетворительные результаты. Еще одним достоинством метода на основе ней-
росетевого подхода является возможность реализации вычисления площади торцов бревен
на изображении и определение объема каждого из расположенных бревен в штабеле, а
также общего суммарного объема всей пачки измеряемых круглых лесоматериалов.

Использование генераторов случайных чисел находит широкое распространение.
Программные генераторы как правило выдают псевдослучайные числа. Для улучшения ха-
рактеристик, необходим источник “хаоса”. В данной статье рассматривается реализа-
ция генератора случайных чисел, использующего идею перемешивания полного набора чисел
в параллельном потоке. На работу процессора в таком режиме оказывают влияние мно-
жество случайных факторов, что позволяет выдавать случайные числа. У предложенного
генератора каждое последующее число не зависит от предыдущего. Генератор может
выдать любое число заданного диапазона, несмотря на то сколько и какие числа выпадали
ранее. В том числе может выпасть с малой вероятностью одно и тоже число несколько
раз подряд. Отсутствует заранее определенная последовательность выдачи случайных
чисел. Период, свойственный программным генераторам псевдослучайных чисел, также
отсутствует. Но при этом снижается быстродействие выдачи случайных чисел, в срав-
нении с программными генераторами псевдослучайных чисел. Целью исследования было
оценить свойства предложенного генератора, в первую очередь статистические характе-
ристики генерируемых чисел. В статье рассмотрены вопросы идеи параллельного переме-
шивания. Вопросы реализации на языке программирования. Представлен программный ин-
терфейс класса MixRandomBase и особенности реализации класса MixRandomByte, исполь-
зующего рабочий массив из байтов. Для проверки качества работы генераторов случайных
и псевдослучайных чисел применяют различные тесты. Приведены результаты проверки
работы генератора такими тестами как распределение на плоскости, тест равномерно-
сти, тест “стопка книг”. Результаты тестирования позволяют судить о хороших ста-
тистических характеристиках разработанного генератора. Оценено быстродействие
генератора. В сравнении с линейными конгруэнтными генераторами псевдослучайных чи-
сел время выдачи последовательности чисел больше в сотни раз.

Рассматривается задача диспетчеризации. Рассмотрена парадигма организации
распределенных вычислений на основе Grid-компьютинга. Приведена классификация систем
диспетчирования задач. Описаны различные подходы к решению задачи диспетчирования. При-
ведена модель задачи обслуживания заявок на основе принципов теории систем массового об-
служивания. Сформулирована постановка задачи на основе Grid-диспетчирования. Предложе-
но понятие ресурсного прямоугольника. Определена среда диспетчирования ресурсных прямо-
угольников. Предложена модель позволяющая формализовать заявку пользователя на обслужи-
вание понятием ресурсного (неэвклидова) прямоугольника. Вместо принципа оптимизации на
основе машинного поиска лучшего распределения массива ресурсных прямоугольников,
предложен эвристический принцип, что позволило снизить объем необходимых вычислений.
Предложенный эвристический алгоритм диспетчирования позволяет учитывать свойст-
ва массива и выполнять оценку качества решений. Построены модели среды спроса в форме единичных кубических граней. Модель кубических граней обобщена на эксперимент ку-
бических слоев. Приведено описание используемой модели спроса. Построена модель среды
предложений ресурсов в форме канонической пирамиды и введено понятие канонического
эксперимента спроса- предложения на модельные однородные ресурсные элементы. Введе-
но усечение эксперимента спроса- предложения. Предложена гибридная модель на основе
сочетания эволюционных принципов поиска и методов нечеткого управления. Для решения
задач диспетчеризации предложено использовать эволюционные алгоритмы. Разработана
модифицированная методика кодирования решений и новые модификации генетических
операторов для решения задач диспетчеризации. Представлена структурная схема алго-
ритма решения рассматриваемой задачи с учетом использования нечеткого логического
контроллера Выполнено компьютерное моделирование и приведены результаты вычисли-
тельных экспериментов. Выявлены особенности предложенного метода, сформулированы
его достоинства и недостатки

Анализ тональности или мнений направлен на определение полярности мнения людей
в отношении к какому-либо продукту, услуге, мероприятию или любому человеку. Один из
самых распространенных методов, применяемый при анализе тональности текстового
контента – обработка естественного языка. Тональность текста на естественном язы-
ке может быть оценена с помощью многочисленных методологий, таких как алгоритмы
машинного обучения и статистические инструменты, в то время как применение нечет-
кой логики не является распространенным явлением. Использование нечеткой логики было
выбрано по следующим причинам. Во-первых, нечеткая логика хорошо справляется с лин-
гвистической неопределенностью. Такой способ определения проблемы приводит к умень-
шению предвзятости как с положительной, так и с отрицательной стороны. Во-вторых,
подходы к обучению на основе нечетких правил коренным образом отличаются от тех
подходов к обучению, которые широко используются при классификации настроений, та-
ких как метод опорных векторов, метод наивного Байеса и т. д., так как относятся к ге-
неративному обучению, т. е. целью обучения является оценка степени принадлежности
экземпляра к каждому отдельному классу. Предлагаемая модель для анализа тональности
текстовых обзоров основана на использовании тональных словарей с применением нечет-
кой логики и состоит из четырех основных этапов. Этапы включают в себя токенизацию,
формулировку модели мешка слов, формулировку нечеткой оценки тональности и присвое-
ние полярности. В предложенной модели используется мощность нечеткого множества
как мера оценки показателей полярности слов. Значения полярности слов получены путем
применения двух тональных словарей: SentiWordNet и AFINN. Созданы две версии модели в
зависимости от типа используемого словаря: на основе SentiWordNet и AFINN. Сравнение
представленного подхода на основе нечеткой логики с другими методами на основе слова-
рей демонстрирует превосходство разработанных моделей, основанных на применении
нечеткой логики.

Проводится анализ существующих моделей коммуникации и их применимости к за-
дачам организации эффективной коммуникации в процессе разработки информационных
систем. Рассматривается использование моделей коммуникации в сочетании с различны-
ми, наиболее часто применяющимися моделями жизненного цикла информационных сис-
тем – водопадной, спиральной, SCRUM. Анализируются достоинства и недостатки таких
сочетаний и их причины на примере модели Т. Ньюкомба. Основным элементом коммуни-
кации является обеспечение понимания между двумя участниками относительно объекта,
который возникает в проекте на очередном шаге его выполнения. Представлена система-
тизация знаний и информации с учетом субъектов и форм ее представления. Проведенный
анализ показывает, что модели, реализуя заложенные в них идеи, в различной степени со-
ответствуют разным моделям жизненного цикла, однако ни одна из моделей коммуника-
ции в полной мере не позволяет решить проблемы коммуникации при разработке информа-
ционных систем. Выполненные исследования показывают, что ни одно из сочетаний моде-
лей не позволяет эффективно организовать коммуникацию между участниками в процессе
разработки. Необходимо кардинально пересматривать модели и механизмы таким образом, чтобы субъекты могли осуществлять коммуникацию на этапе подготовки действий
по созданию артефактов разработки программного обеспечения, а не по результатам их
осуществления. На устранение таких проблем ориентируются подходы, предполагающие
разработку и использование инструментов коммуникации – LOW/No code платформ, или
иного CASE-инструментария, позволяющего пользователю и разработчику коммунициро-
вать с сохранением контекста передаваемых знаний. Изучение особенностей и структуры
таких инструментов будет являться предметом дальнейшего исследования.

Метод квантового ядра является одним из важнейших методов в квантовом машин-
ном обучении. Однако количество признаков, используемых для квантовых ядер, ограничено
несколькими десятками признаков. Используется структура состояния блочного продукта
в качестве карты квантовых признаков и демонстрируется реализация программируемых
вентильных матриц. Актуальность данных исследований заключается в математическом
и программном моделировании и реализации квантовой вычислительной системы в рамках
разработки реализация квантового ядра на ПЛИС для решения классов задач классического
характера. Научная новизна данного направления исследований заключается в разработке
гибридного симулятора квантового ядра центрального процессорного устройства (ЦПУ) и
программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) на несколько порядков быстрее,
чем обычный симулятор квантовых вычислений. Эта совместная разработка реализован-
ного квантового ядра и его эффективная реализация ПЛИС позволили выполнить числен-
ное моделирование квантового ядра на основе вентилей с точки зрения входных признаков,
вплоть до 780-мерных признаков с использованием 4000 выборок. Применили квантовое
ядро к задачам классификации изображений с использованием набора данных Fashion-
MNIST и показали, что квантовое ядро сравнимо с ядрами Гаусса с оптимизированной про-
пускной способностью. Проведенный анализ работ данной области показал, что в на-
стоящее время достигнут новый качественный уровень, открывающий перспективные
возможности по реализации многокубитовых квантовых вычислений. Перспективы реали-
зации и развития связаны не только с технологическими возможностями, но и с решением
вопросов построения эффективных квантовых систем решения актуальных математиче-
ских задач, задач криптографии и задач управления (оптимизации).

Рассматривается метод повышения устойчивости линейного регрессионного уравнения,
коэффициенты которого являются решением системы нормальных уравнений. Неустойчи-
вость уравнения определяется наличием линейной зависимости между экспериментальными
данными, в результате чего в уравнении появляются слишком большие коэффициенты разных
знаков. Количественные характеристики зависимости определяются из корреляционной мат-
рицы, которая также может служить матрицей системы уравнений. Для уменьшения коэф-
фициентов корреляции традиционно используется Ridge (гребневая) регрессия, которая предпо-
лагает увеличение диагональных членов матрицы на одно и то же положительное число.
В результате число обусловленности матрицы уменьшается и уравнение регрессии становится
более устойчивым: небольшое изменение входных данных приводит к небольшому изменению
решения. Число, на которое увеличиваются диагональные члены матрицы, называется штра-
фом, накладываемым в гребневой регрессии на все коэффициенты регрессии. В предлагаемом
методе штрафы, причем разные, налагаются только на те коэффициенты, которые соответ-
ствуют данным с высокой корреляцией. Это приводит к повышению устойчивости уравнения
вследствие уменьшения значений коэффициентов, соответствующих коррелированным дан-
ным. Выбор элементов, подлежащих увеличению, основывается на анализе корреляционной
матрицы исходного набора данных с помощью разложения ее на диагональные матрицы мето-
дом квадратных корней. Кроме повышения устойчивости с помощью предлагаемого метода
может быть достигнуто снижение размерности регрессионной модели – уменьшение количе-
ства членов соответствующего уравнения, для чего обычно используются алгоритмы LASSO и
LARS. Эффективность метода проверяется на известном наборе данных, причем выполняется
сравнение не только с Ridge-регрессией, но и с результатами известных алгоритмов уменьше-
ния размерности.

Статья посвящена решению проблемы управления самолетом-амфибией Бе-200 при
заборе воды в режиме глиссирования. Указанный режим полета самолета-амфибии (СА)
относится к одному из самых напряженных для пилотирования. Управление самолетом в
режиме глиссирования требует от летчика высочайшей концентрации, поскольку гидро-
динамические характеристики уменьшаются, но растут аэродинамические, из-за чего
появляются ситуации, при которых СА становится неуправляемым. Для обеспечения безо-
пасной эксплуатации СА во время забора воды, а также обеспечения установившегося
взлета, летчик вынужден постоянно выдерживать определенное значение скорости, угла
дифферента, а также тяги двигателей путем перебора ручки управления двигателем
(РУД). В этой связи, представляется весьма целесообразным использование технических
средств автопилота, обеспечивающего контроль скорости, тяги двигателя и угла диффе-
рента для обеспечения устойчивости движения СА во время забора воды. В работе рас-
сматривается проблема синтеза автопилота для управления движением самолета-
амфибии во время забора воды, и при этом решаются следующие задачи: синтез автопи-
лота для управления продольным движением самолета-амфибии, а также управлением
посадкой на воду с последующим забором воды и взлетом с воды. Приведено обоснование
выбора математической модели движения самолета на воде. Представлена процедура
синергетического синтеза регулятора автопилота самолета-амфибии в режиме забора
воды. Новизна проводимого исследования заключается не только в рассмотрении устойчи-
вого движения самолета-амфибии во время его эксплуатации на водной поверхности, а
также и в моделировании самого процесса забора воды на глиссировании, что является
более комплексной задачей с точки зрения синтеза. В результате были получены законы
управления для автопилота, обеспечивающие устойчивое движение самолета-амфибии при
снижении по глиссаде, посадке на воду, заборе воды и последующем взлете с демпфирова-
нием продольных колебаний по углу дифферента на всем цикле водозабора

Исследуется проблема интерпретации данных атмосферно-электрических наблюде-
ний, проводимые регулярно на сети наземных станций, являющихся составной частью об-
щего мониторинга состояния атмосферы. Для решения общей задачи мониторинга - полу-
чение режимных данных об электрическом поле атмосферы и выявление трендов его изме-
нений требуется проведения сравнительного анализа данных измерений в различных пунк-
тах наблюдений. Напряжённость электрического поля (градиент потенциала) обычно
измеряется на некоторой высоте от поверхности земли с использованием различных спо-
собов (геометрии) установки датчиков вблизи поверхности земли. Получаемые значения
электрического поля могут сильно отличаться от эталонных, под которыми понимаются
измерения на плоской поверхности в условиях равнины. В работе исследуется структура
атмосферного электрического поля вблизи плоского электрода со сферической неоднород-
ностью. Для совместного анализа данных различных пунктов наблюдений обычно произво-
дится их унификация путем введения коэффициента редукции: отношение значений на-
пряжённости электрического поля в геометрически искажённых условиях к его эталонно-
му значению на равнине. Показано, что значения коэффициента редукции сильно зависят
не только от геометрии установке датчиков, но и от значений измеряемого электрическо-
го поля. Для корректного расчета коэффициента редукции электрического поля предложе-
но использовать одновременно геометрический коэффициент искажения электрического
поля и коэффициент, учитывающий влияние электродного эффекта вблизи поверхности
земли. Выполнены расчеты значений коэффициента редукции в окрестностях сферической
неоднородности поверхности электрода для случаев классического и турбулентного электродного эффекта в приземном слое. Установлено влияние на значения и пространствен-
ное распределение коэффициента редукции метеорологических факторов и измеряемого
электрического поля. Для правильной интерпретации результатов наземных атмосферно-
электрических наблюдений с учетом коэффициента редукции необходимо принимать во
внимании не только геометрию установки датчиков, но и воздействие электродного эф-
фекта на получаемые значения электрического поля.

Задачи вычислительной аэродинамики являются одной из основных областей приме-
нения параллельных вычислений. В работе рассматривается параллельное моделирование
квазиодномерной системы уравнений газовой динамики, описывающей течение газа по ка-
налу переменного сечения по неявной и явной разностным схемам. Целью данной работы
является исследование эффективности способов организации параллельных вычислений по
неявным и явным разностным схемам решения внутренних задач аэродинамики. В статье
проводится сравнительный анализ предложенных параллельных моделей для системы ква-
зиодномерных уравнений газовой динамики, описывающих течения в канале переменного
сечения, для численного решения которой используются различные параллельные алгорит-
мы. При построении параллельного алгоритма для неявной разностной схемы применяется
метод расщепления по физическим процессам. Вычисления проводятся по схеме типа пре-
диктор-корректор с введением сглаживающего оператора на этапе коррекции для подав-
ления осцилляций решения. На дробных шагах схемы для решения трехдиагональных сис-
тем применяется алгоритм параллельной скалярной прогонки с выбором параметрических
неизвестных. Для сравнения строится параллельный алгоритм для явной схемы Маккорма-
ка, широко применяемой в задачах вычислительной аэродинамики. Параллельные вычисле-
ния проводятся на вычислительных структурах с распределенной памятью и линейной
коммутационной зависимостью между вычислительными устройствами рабочего поля.
В работе приведены временные оценки для каждого этапа параллельного вычисления, как по неявной, так и по явной разностным схемам, на основе которых вычисляется эффек-
тивность разработанных параллельных алгоритмов. Оценки показывают, что коэффици-
ент ускорения для явной схемы линейно зависит от числа вычислительных устройств.

Цель исследования определяется существенным расширением классов угроз совре-
менным автоматизированных системам, динамичным развитием тактик и техник атак
на их информационные ресурсы. Имеющиеся методы и аппаратно-программные средства
эффективно противостоят одноэтапным атакам, имеющим фиксированную схему дест-
руктивного воздействия и ограниченную во времени активность. Современные типы дест-
руктивных воздействий понимаются как многоэтапные комплексные атаки, для которых
актуально создание адекватного и эффективного аппарата описания, моделирования и
отражения новых типов атак. Методы исследования основаны на развитии структурно-
алгебраического подхода, в первую очередь – аппарата формальных грамматик и мета-
грамматик. Установлено, что известные формальные модели для описания и моделирова-
ния многоэтапных комплексных атак получаются громоздкими, затруднена их модифика-
ция. Большинство дескрипторов атак не оснащены представительным набором методов
структурного и алгебраического анализа подобных сложно структурированных объектов.
Для описания, моделирования и отражения таких атак разработан класс реконфигураци-
онных метаграмматик. Эти метаграмматики содержат набор обычных и реконфигура-
ционных правил согласования между элементами грамматик в составе грамматики. Дан-
ные правила позволяют выбирать в зависимости от достигнутых состояний синтаксиче-
ского анализа конкретные ветви графа поиска. Это свойство существенно сокращает
пространство перебора и повышает тем самым удельную эффективность поиска. Разра-
ботанный аппарат реконфигурационных метаграмматик создает необходимый теорети-
ческий базис для их эффективного использования при моделировании и отражении сущест-
вующих и перспективных МКА, имеющих структурно-лингвистическое описание. Получен-
ная в результате квалиметрическая пятимерная диаграмма, построенная на набору прак-
тически значимых показателей (однородность, связность, компактность, адаптивность,
направленность) показала преимущество реконфигурационных метаграмматик перед ме-
таграмматиками общего вида. Методы синтаксического анализа в реконфигурационных
метаграмматиках отличаются структурными правилами реконфигурации (структурной
адаптации) и критериями выбора при их адаптации. Эти процедурные особенности позво-
ляют расширить возможности моделирования атак и повысить эффективность процедур
отражения многоэтапных комплексных атак.

Ближнепольная магнитная связь (БПМС) обладает уникальными характеристиками, та-
кими как скрытность, защищенность канала связи, возможность прохождения сигнала через
абсолютное большинство препятствий без значимого затухания. БПМС может быть приме-
нена в интересах министерств и силовых структур Российской Федерации в таких сценариях
использования, где применение традиционной ЭМ связи является невозможным. Одной из задач,
в которых актуально применение БПМС, является обеспечение надежной беспроводной связи
для спасателей, пожарных, сотрудников МЧС при выполнении их профессиональной деятельно-
сти в условиях завалов, вызванных различными разрушениями городских строений. Стоит от-
метить, что в таких условиях, проводимость строительных материалов и почвы может ока-
зывать влияние на распространение не только электрического, но и магнитного поля. Дело в
том, что из-за проводимости таких материалов, при использовании связи на основе МИ, в ма-
териалах возникают вихревые токи, что приводит к возникновению вторичного магнитного
поля, находящегося в противофазе. При наложении двух полей возникают искажения, приводя-
щие к быстрому затуханию магнитного поля при прохождении через материал. Рассматри-
ваемая система не подвержена описанным выше эффектам. В данной статье приводятся ре-
зультаты экспериментальных исследований, направленных на изучение помеховой обстановки в
канале БПМС. Были проведены натурные эксперименты по измерению помеховой обстановки.
По полученым данным сделан вывод, что применение систем БПМС в городских условиях явля-
ется достаточно сложной задачей из-за характера помех, распространяющихся в канале та-
кого вида связи. Для эффективного применения БПМС требуется разработка устройств прие-
ма, обеспечивающих достаточно сильную фильтрацию сигналов вне выбранной полосы. Приме-
нение цифровой фильтрации в таких системах является первоочередной необходимостью.
Также, в таких системах, модулированный полезной информацией сигнал должен иметь узкую
полосу. Максимальной эффективности при использовании систем БПМС возможно добиться в
таких условиях, где наличие электрических кондуктивных помех сведено к минимуму: вдали от
электрифицированных поселений, в водной среде, под землей.

Технология когерентной оптической связи позволяет создать систему передачи на
большие расстояния с высокой пропускной способностью. Такие форматы модуляции, как
квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), обеспечивают высокую скорость передачи
данных простым, надежным и экономичным способом. Эти методы модуляции, исполь-
зующие несколько битов, передаются как символ, реализующий простые синфазные и
квадратурные (IQ) форматы модуляции. Для увеличения пропускной способности в коге-
рентных оптических системах используется мультиплексирование оптических поднесу-
щих, когда несколько радиосигналов трансформируются одной оптической несущей. Это
мультиплексирование имеет ограничения из-за двойной боковой полосы, что приводит к
снижению мощности принимаемой поднесущей и ухудшает отношение сигнала несущей
частоты к шуму. Чтобы аккумулировать эти эффекты, предлагается много различных способов реализации оптической однополосной модуляции (OSSB). В статье предложен
анализ системы когерентной оптической передачи для генерации QPSK-манипуляции с
одной боковой полосой с использованием оптического I/Q-модулятора и М-ричной радио-
частоты формирования импульса. Генератор псевдослучайных битовых последовательно-
стей генерирует модулирующий сигнал модуляции со скоростью передачи 10 Гбит/с. Каж-
дая битовая последовательность преобразуется в М-ричную последовательность символов
из двоичных сигналов с использованием фазовой манипуляции (PSK). Генератор М-ичных
формирует многоуровневое импульса в соответствии с последовательностью М-ичных
входных символов. Электрические импульсы подаются на электроды электрооптического
модулятора по схеме интерферометра Маха–Цендера (MZM). Точки смещения постоянно-
го тока модулятора MZM находятся в квадратурной рабочей точке с коэффициентом
ослабления 60 дБ и напряжением переключения 3 В. Оптическая волна излучается лазером
непрерывного действия с длиной волны, равной 1550 нм.

Рассмотрен алгоритм обработки пространственно-временных сигналов на основе
MIMO-OFDM-системы связи при наличии активных помех. Приведены теоретические вы-
кладки, уникальные подходы, необходимые для повышения пропускной способности канала
связи при нахождении в нём точечного источника активных помех. Задача является акту-
альной в условиях плотной городской застройки, а также неуклонно растущих потребно-
стей в улучшении помехоустойчивости и качества связи без расширения полосы пропуска-
ния. Для обработки информации в MIMO-OFDM-системе без помех инженерами преиму-
щественно используется критерий максимума отношения сигнал/шум, однако при наличии
активных помех применяется винеровский критерий. Он обеспечивает минимум средне-
квадратической погрешности воспроизведения пилот-сигнала в OFDM. В этом случае вы-
бирается сигнальное собственное число, собственный вектор, производится весовая обра-
ботка, принимается сигнал, который затем проверяется по критерию минимума ошибки.
Технология мультиплексирования с ортогональным частотным разделением подразумева-
ет наличие пилот-поднесущих, известных на приёмной стороне по частоте и коду модуля-
ции. В расшифрованном коде производится сравнение по СКО, обеспечивается пороговая
обработка. При большой ошибке происходит отказ от этого собственного числа. Мето-
дом перебора на основе пилота ищется минимальная приемлемая ошибка. Собственный
вектор найденного сигнала будет использоваться для весовой обработки. Представлены
эксперименты по детектированию сигнала в канале связи с адаптацией и без адаптации с
использованием винеровского критерия и наличия помехи при двух видах модуляции (QAM-4,
BPSK). Результаты показывают, что адаптация позволяет достичь снижения BER (час-
тоты ошибки битов) на всей линии кривой зависимости и для всех ОСШ. Разработанный
алгоритм может быть использован для систем связи и управления беспилотными лета-
тельными аппаратами (БПЛА) при наличии активных помех.

В связи с ускоренным ростом объемов использования групп автономно функционирующих
беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) в различных средах решение проблемы оптими-
зации функционирования групп таких аппаратов по критерию минимума затрачиваемой энер-
гии является актуальной научной задачей. В настоящей статье развивается новый подход
обеспечения энергосбережения группы беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) за счет
использования станций подзарядки БпЛА, обеспечивающих необходимую универсальность в
обслуживании разных типов аппаратов. Рассматриваются наиболее эффективные варианты
систем приземления, точного позиционирования, выработки энергии на станции, а также
обосновывается гибридная система обеспечения подзарядки, сочетающая контактный и бес-
контактный способы. Приводится обобщенная схема многоэтапного взаимодействия БпЛА со
станцией подзарядки, предусматривающая возможность повторения одного из этапов в случае
не полного его завершения в течение определенных интервалов времени, а также учитывающая
особенности взаимодействия между агентами по доступным им каналам связи. Поставлена и
решена задача оптимального распределения по энергетическому критерию БпЛА группы меж-
ду пунктами назначения (ПН), совмещенными со станциями подзарядки (СП). Учитывается
как крейсерский режим, так и маневрирование аппарата при взлете и посадке, когда мощность
расходования энергии возрастает. Введено понятие эффективного расстояния до пункта на-
значения, учитывающего оценочные затраты энергии каждого БпЛА на достижение данного
ПН с учетом его произвольного текущего положения и имеющейся очереди заданий на данный
момент. Для исследования разработанных подходов и алгоритмов целераспределения и плани-
рования движения БпЛА группы создано и апробировано программное обеспечение на базе сре-
ды Unity. Гибкость последнего позволяет моделировать различные алгоритмы информацион-
ных взаимодействий элементов внутри группы БпЛА, группы СП, а также перекрестных взаи-
модействий между БпЛА и СП. В частности, Программное обеспечение позволяет определять
в каждый дискретный момент степень заряда каждого БпЛА, очереди ПН для каждого БпЛА,
его историю пополнения заряда на станциях.

Предложен один из вариантов концепции разработки и реализации синтеза МИС с пози-
ции системного подхода, которая предназначена для решения задач диагностики заболеваний
посредством применения и разработке методологии верификации состояния фрагментов био-
логических объектов по компьютерно-томографическим изображениям и использовании для
этого статистических параметров (математическое ожидание, дисперсия, гистограмма,
коэффициент вариации, автокорреляционная матрица, коэффициент корреляции) для количе-
ственной оценки состояний лобной или верхнечелюстной пазухи при отоларингологических за-
болеваниях, органов грудной клетки при бронхолёгочных заболеваниях, костных тканей и их
идентификации в соответствии с классом патологий при диагностике пациента в автомати-
ческом режиме по рентгенографическим (томографическим) изображениям. Предложен ва-
риант реализации МИС для диагностики и оценки результатов медицинских исследований,
построенная по модульному принципу на базе технологий сетей Intranet и Internet c использова-
нием стандартных протоколов передачи данных, аудио-видео информации, графической ин-
формации медицинского характера и включающая подсистему технического обеспечения, под-
систему математического обеспечения, подсистему программного обеспечения, подсистему
информационного обеспечения, подсистему организационного обеспечения, подсистему ин-
формационной безопасности, подсистему методического обеспечения и поддержки. Указано на
современное состояние развития медицинской диагностической техники, оснащённость кото-
рой медицинских учреждений страны и не оперативная её доступность для населения спо-
собствовало и привело к появлению и активному развитию новых направлений в области луче-
вой диагностики, к которым относятся: цифровая и пленочная рентгенография, компьютер-
ная томография, магнитно-резонансная томография. Приведен краткий анализ реализации
математических моделей методов диагностики, реализуемых программным обеспечением для
функционирования подсистемы поддержки принятия решения медицинской автоматизирован-
ной информационной системы. Показаны примеры практической реализации программного и
информационного обеспечения методов верификации медицинских объектов виде экранных
форм для работы с фрагментами исследуемого объекта и результатами анализа рентгено-
графических изображений. Это позволяет повысить оперативность, точность верификации
состояния медицинских биологических объектов, достоверность процесса диагностики заболе-
ваний. Показана научная новизна, результаты апробации материала, представленного в ста-
тье на международных, всероссийских конференциях, научных журналах.

В целях повышения эффективности и безопасности полетов проанализированы
результаты исследований определния центра нагрузки, центровки и тяжести летательного
аппарата на стадии проектирования и изготовления. Также проанализированы
характеристики существующих методов и средств, и на примере беспилотного летательного
аппарата конвертопланового типа разработана методология определения центра тяжести
летательного аппарата с применением известного метода «весы-масса». При определении веса
спроектированного и разработанного беспилотного летательного аппарата
конвертопланового типа и расчете координат центра тяжести был проведен анализ
среднеквадратичного отклонения и вероятной ошибки. Рассмотрены характеристики и
возможности практического применения мобильных электронных весов в качестве основного
средства измерения нагрузки беспилотного летательного аппарата в стационарных условиях, а
также непосредственного взвешивания, позволяющего определить центр тяжести. Описан
метод, разработанный для определения центра тяжести летательного аппарата с
повышенной точностью, и представлена модель построения предложенной системы.
Проанализированы результаты теоретических и экспериментальных исследований,
выполненных с целью определению массы и центра тяжести беспилотного летательного
аппарата. Для этого в соответствии с методикой плоскость лабораторного стола приводили
в горизонтальное положение с уровнемером и проверяли погрешности измерения цифровых
измерительных весов по результатам измерения эталонной нагрузки. Измерения повторяли,
меняя положение весов по часовой стрелке. По результатам измерений, поскольку центр
тяжести летательного аппарата принимался по обеим осям по-разному, а промежуточная
точка выпадала за пределы центральной оси (вправо или влево, вперед-назад), были проведены
повторные измерения путем смещения нагрузки в соответствующем направлении для
обеспечения центрирования во время измерений. По окончательным результатам были
построены диаграммы центра тяжести на основе расчетных значений координат точек
пересечения диагоналей и определены случайные значения наклона. На основании построенных
диаграмм с помощью программы был получен итоговый график со среднеквадратической
ошибкой отклонения летательного аппарата от оси симметрии, равной =0,047 см.