Научный архив: статьи

Целью работы является реализация интеллектуальных алгоритмов синтеза систем управления электроприводами систем энергоснабжения на объектах водного транспорта с использованием искусственных нейронных сетей. Использование подобных интеллектуальных алгоритмов позволит на практике осуществлять цифровую трансформацию аппаратных узлов регуляторов (контроллеров) в системах управления различными объектами, в том числе электроприводами, в математические алгоритмы, базирующиеся на нейросетевых контроллерах. Такие контроллеры, например, с использованием эталонной модели, являются более предпочтительными при управлении нелинейными объектами, поскольку нейросети, на которых они базируются, нелинейны. В связи с этим существенно расширена область их применения в дальнейшем развитии методов компьютерного мониторинга и параметрической идентификации моделей судовых и береговых объектов управления энергоснабжением, а также анализа и прогнозирования показателей энергоэффективности их режимов работы. Рассмотрена процедура синтеза нейросетевого регулятора, построенного на основе эталонной модели, для стабилизации угловой скорости вращения двигателя постоянного тока с целью компенсации колебаний, возникающих в контуре управления приводом. С использованием PID-тюнера определены параметры PID-регулятора, существенно влияющие на качество управления и позволившие ему в составе с типовым астатическим звеном первого порядка выполнять функции эталонного регулятора для обучения нейросетевого регулятора. Показано, что выбранные параметры нейронной модели объекта управления и нейросетевого эталонного регулятора позволили существенно улучшить показатели качества переходного процесса и устранить колебания в приводе управления двигателя постоянного тока. Приведены показатели и характеристики качества обучения нейросетевого регулятора и нейронной модели объекта при выбранных параметрах обучения. Предложен алгоритм обучения нейронной модели управляемого объекта и нейросетевого регулятора модели, базирующийся на динамическом характере обратного распространения ошибки отклонений значений выходных сигналов от эталонных в многослойной нейронной сети с целью ее коррекции за счет введения поправок в значения весовых коэффициентов синаптических связей. Алгоритм может быть применим в системах управления электроприводами безэкипажных объектов, как летательных, так водного и наземного базирования, на внутреннем водном транспорте.

Создание генерального плана является ответственным этапом при проектировании промышленного предприятия. На практике для расстановки объектов на плане (зданий, сооружений и т. д.) используется ручной подход, при котором проектировщики самостоятельно размещают объекты. Создание проекта является творческим процессом, а количество вариантов проектирования может быть достаточно большим. Фактически формируются и сравниваются между собой лишь несколько альтернативных вариантов компоновки, из которых в дальнейшем выбирается наилучший. Однако этот выбор нередко основывается на субъективном мнении специалиста и не всегда гарантирует оптимальное решение. Кроме того, оценка вариантов и принятие окончательного решения зависят от квалификации и опыта задействованных инженеров. В связи с этим необходимо автоматизировать этот процесс для создания более качественных проектов за более короткий срок. Цель данной работы - описать формирование генерального плана с математической точки зрения и создать универсальную математическую модель, подходящую для всех возможных вариантов расположения объектов относительно друг друга. На основе полученных результатов данной работы в будущих исследованиях можно будет определить оптимальные численные методы для размещения объектов на генеральном плане. Эффективность применения методов оптимизации зависит от точности математических моделей, используемых для описания задачи. Модели должны точно отражать все ключевые аспекты реальной ситуации, чтобы результаты оптимизации были пригодны для практического использования.

Предлагается простой дискретный алгоритм, моделирующий работу мультиполярного ассоциативного нейрона с синапсами, и простая приближенная математическая модель синапса. Коэффициенты моделей находятся путем решения задачи идентификации по результатам измерений входов и выходов блоков, из которых состоит структурная схема нейрона и синапса. Полученные математические модели частично отражают основные свойства реальных нейронов и синапсов. Они могут использоваться для создания искусственных нейронных сетей и систем искусственного интеллекта при математическом моделировании работы мозга человека.

В статье рассмотрены вопросы организации и проведения прокурорских проверок, представлены результаты авторских исследований, посвященных основам тактики надзорной деятельности прокуратуры. Тактика разрабатывается для достижения целей и выполнения задач каждой надзорной стадии, а в ходе данного процесса выявляются проблемы, связанные с надзорной деятельностью. Анализ научных и практических источников привел к обнаружению несовершенства нормативного правового регулирования надзорной деятельности прокуратуры, характерного для органов прокуратуры советского и современного периодов. Такое положение дел негативно влияет на развитие надзорной деятельности органов прокуратуры РФ, уровень состояния законности в государстве и совершенствование профессиональных навыков прокурорских работников. Поскольку тактика является одним из главных факторов повышения эффективности, автором предложен к использованию в практической деятельности прокуроров алгоритм разработки и реализации тактики надзорной деятельности прокуратуры. В содержание предложенного алгоритма входят конкретные элементы, формирующие универсальную конструкцию по их использованию на любой из надзорных стадий в зависимости от условий надзорной ситуации. Результаты исследования показали, что указанный алгоритм реализуется по принципу основных алгоритмических конструкций в информатике. Ввиду трудоемкости процесса разработки тактики автор предлагает использовать для этого цифровые технологии, что позволит более рационально распределять рабочее время, обрабатывать и хранить в органах прокуратуры бо́льшие объемы информации, полученной при осуществлении надзорной деятельности.

Статья посвящена решению проблемы выбора наиболее информативных регрессоров в неэлементарных линейных регрессиях, включающих в себя в общем случае не только объясняющие переменные, но и все возможные комбинации их пар, преобразованные с помощью бинарных операций min и max. Известно, что оптимальное решение такой задачи может быть достигнуто методом полного перебора всех возможных моделей. Но даже для линейной регрессии он до сих пор остается самым трудоёмким из всех существующих методов отбора, а для неэлементарных линейных регрессий, в которых число регрессоров на порядок больше, его трудоёмкость значительно возрастает. Известно, что быстро получить хоть и не оптимальное зачастую, но хорошее решение позволяет метод включения регрессоров. Учитывая, что в состав неэлементарных линейных регрессий входят не только объясняющие переменные, но и регрессоры, содержащие внутри себя неизвестные параметры, то такие модели требуют разработки новых алгоритмов метода включения. В данной статье состав регрессоров в неэлементарных линейных регрессиях расширен ещё больше за счёт использования бинарных операций со свободным членом. Предложено два алгоритма метода включения. Первый из них реализуется без корректировки входящих в бинарные операции коэффициентов, а второй - с корректировкой. В этой связи вычислительная сложность второго алгоритма выше, чем у первого, но при этом второй позволяет получать более качественные решения. Тестирование алгоритмов проведено на примере моделирования численности безработных и уровня безработицы в Иркутской области. Наилучшие результаты показал второй алгоритм. Полученные высокоточные модели с пятью регрессорами и с коэффициентами детерминации 0,982 и 0,971 превзошли по качеству даже переобученные полиномиальные регрессии с четырнадцатью регрессорами.

Оптимизация является одним из важнейших инструментов управления системами различной природы. Наряду со ставшими классическими задачами оптимизации при принятии решений и управлении техническими системами, поиск экстремума функции представляет собой важный инструмент в машинном обучении. Особенно существенна роль эффективных алгоритмов оптимизации при решении динамических задач, когда решение должно быть найдено в режиме реального времени. При этом, проблема быстрой численной оптимизации пока что не получила универсального решения и требует дополнительной разработки и усовершенствованных подходов. В работе предложен новый метод оптимизации, основанный на модификации алгоритма гравитационного поиска. Он использует аналогию с гравитационным притяжением масс, зависящих от значения целевой функции. Недостатком обычного гравитационного поиска является проявление при его работе эффектов инерции, которые усложняют процесс оптимизации. Для улучшения работы алгоритма нами предложено использовать модель вязкого движения эффективных частиц. Обсуждаются основные уравнения, описывающие работу представленной модификации гравитационного поиска. Описан алгоритм вязкого гравитационного поиска и приведена его реализация в псевдокоде. Особенности работы алгоритма проанализированы на примерах эталонных целевых функций Растригина и Швефеля со многими локальными минимумами в сравнении с генетическим алгоритмом и стандартным алгоритмом гравитационного поиска с помощью программ, реализованных на языке Python. Нами исследована скорость работы и точность определения минимума функций с различным числом переменных вязким гравитационным алгоритмом. Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности вязкого гравитационного поиска и целесообразности его применения к решению задач многомерной оптимизации.

Статья посвящена одной из актуальных проблем высшего профессионального образования - улучшению качества и эффективности подачи учебного материала на занятиях русского языка как иностранного. Приведено уточнение понятий: «метаморфическая картина», «технология метаморфических картин». Предложена авторская технология метафорических карт как источника социокультурной информации. Выявлено, что эта технология способствует адаптации китайских студентов-магистров к меняющимся условиям восприятия и обработки информации, вовлекает их в современный учебный процесс, повышает их интерес к изучаемой дисциплине. В свете современных реалий раскрыты преимущества использования технологии метаморфических картин. Научная новизна состоит в том, что технология метаморфических картин внедрена в учебный процесс. Результаты исследования показали, что использование технологии метаморфических картин способствует развитию иноязычной социокультурной компетенции китайских студентов-магистрантов.

В эстетической теории выделяются разные подходы к пониманию чувственного и логического. Автор согласен с теорией И. Канта, что чувственное восприятие субъективно и воображению даётся возможность придумывать вымышленных персонажей, которых не существует в реальной жизни. Цифровые технологии позволяют оживить и ввести в художественный спектакль таких персонажей. Такой процесс становится возможным с помощью компьютерных алгоритмов, которые используются при создании арт-практик. Существует множество противоречивых публикаций, где отсутствует понимание технологического процесса поставленной задачи, например, о том, что можно написать программу, которая по картинкам «обучит машину эстетике». Поэтому автор статьи обращается к трем технологическим решениям (виртуальная реальность, дополненная реальность, ИИ основанный на данных) и рассматривает на примере существующих программ и приложений, как происходит процесс взаимодействия компьютерных алгоритмов художественного творчества с воображением и мастерством постановщиков сценического искусства (спектакль, опера, хореография). Данный вопрос автор решает в рамках алгоритмической эстетики, которая рассматривает процесс коммуникации, но в отличие от теории медиа, рассматривает процесс обмена информации в двоичном коде. Алгоритмы, по которым работают написанные программы, не создают «кодовый дух», а позволяют создавать инструменты художественного творчества и развивать мастерство талантливых людей.

Предмет, проблема перехода государственных учреждений на цифровую платформу и использование электронного документооборота. Цель: упростить переход государственных учреждений на электронный документооборот и использование системы управления финансовым учетом государственных учреждений. Дизайн исследования: в рамках структуры исследования были применены общенаучные методологии, в частности, дедуктивный и индуктивный подходы, системный анализ, а также методы анализа, синтеза и др. Исходные данные были получены из официальных статистических ресурсов. Для подтверждения достоверности полученных результатов был выполнен углубленный анализ имеющихся данных государственных учреждений Московской области. Были выявлены факторы, влияющие на переход государственных учреждений на внутренний электронный документооборот в условиях цифровизации. Результаты: данный алгоритм поможет упростить переход государственных учреждений на электронный документооборот и использование системы управления финансовым учетом государственных учреждений Московской области, провести подготовку материальной части учреждений, а также подготовить правильные локально-нормативные акты. Его эффективность основана на минимизации затрат учреждения, распределении обязанностей среди работников учреждений и структурами органов власти Московской области.

В статье рассматриваются организационные и управленческие аспекты проведения эмпирических исследований. Как правило, в научной литературе больший акцент ставится на содержательном и смысловом достижении исследовательской цели. Управление исследовательским проектом часто не освещается или перечисляются отдельные процедуры. А роль руководителя и менеджера поля не различают. Важность управления исследовательским проектом отдельно не выделяется. Большое внимание сегодня уделяется управлению проектом, где рассматривается менеджмент практически любых видов работ, которым приходится руководствоваться реализующей его группе. Поэтому важно обобщить имеющиеся данные и показать специфику управления полем. Отмечается, что российские исследовательские компании и отдельные исследователи избирательно относятся к существующим международным стандартам по управлению. Дополнительно, приводятся данные исследования параметров и оценки исполнителями своих заказчиков. В статье рассматривается алгоритм и управление проектом проведения исследовательского (социологического, социального, маркетингового) проекта. Рассматриваются рекомендации по менеджменту поля, опубликованные в основополагающих российских (советских) книгах, а также приводятся положение национальных и международных стандартов ГОСТ Р ИСО — 20252:2014 (ISO 20252:2012) и ISO 20252:2019. На основе практических разработок приводятся типовые этапы проекта и требования к их реализации, критерии оценки качества отдельных видов работ и всего проекта в целом. Приведенный алгоритм менеджмента исследовательского проекта включает подготовку и подписание программы (цели, задачи, методы), исследовательского инструментария и его пилотажа, построение выборки, подготовку исполнителей, способов обработки, проведение самого исследования, оценки качества поля, подготовки отчетной документации, финансовый и временной (тайм) менеджмент и общий анализ качества проекта.

Проблема и цель. Разработка научного, инженерно-технического и методического обеспечения задач планирования водопользования в оросительных системах с использованием информационных технологий. Цель - разработка концепции создания средств информационно-технологической поддержки планирования водопользования в оросительных системах.

Методология. Средства информационно-технологической поддержки призваны решать конкретные технические и производственные задачи на мелиоративных системах. Это определяет как перечень функций и задач, которые они должны выполнять, так и ряд тех особенностей, которые могут проявляться и должны учитываться при их реализации. Эти особенности применения средств информационно-технологической поддержки на мелиоративных системах можно подразделить по следующим признакам: по особенностям самого объекта или процесса, на котором они используются; по особенностям устройств и сооружений, обеспечивающих управление объектом или процессом; по их месту в структуре эксплуатации объекта; по составу решаемых ими задач; по особенностям принятия решений, связанных с ограничениями на использование водных и других ресурсов.

Результаты. По результатам исследований, проведённых в 2022-2023 годах на Самур-Дер-бентской оросительной системе Республики Дагестан в рамках Государственного контракта № 164/20-ГК на выполнение прикладных научных исследований был разработан и внедрен «Информационно-вычислительный комплекс планирования водопользования при эксплуатации мелиоративно-водохозяйственных систем». Он обеспечивает расчёт значений суммарных объёмов и расходов воды для каждого из элементов системы, а также сравнивает эти значения со значениями пропускных способностей и уведомляет пользователя о превышении пропускной способности выбранного элемента.

Заключение. Программный комплекс обеспечивает повышение оперативности и качества нормирования орошения и планирования водопользования за счет применения автоматизированной системы проектных и оперативных расчетов планов водопользования на оросительных системах, что создаёт условия для рационального использования водных и энергетических ресурсов.

Целью работы является обеспечение непрерывного мониторинга, прогнозирования и достоверности показателей состояния производства и факторов его роста на предприятиях водного транспорта, по данным статистики, на основе опыта моделирования и параметрической оценки производственных функций с применением нейтронных сетей и интеллектуальных систем. В связи с этим появляется возможность формирования значений целевых индикаторов и показателей развития внутреннего водного транспорта по контрольным периодам на краткосрочном и стратегическом уровнях. Предлагается алгоритм численной оценки параметров моделей производственных функций потребления, построенных с помощью регрессионных нейросетей по данным статистики социально-экономического развития региона. Отмечается, что существенным отличием данного способа оценки является использование нейросетевых технологий, способствующих значительному расширению технических возможностей моделирования и повышению точности вычислений путем получения рекуррентных оценок вектора искомых коэффициентов модели. Показано, что для рассматриваемого класса задач «пригонки» траекторий функции потребления к статистическим данным можно применять нейронные модели обобщенно-регрессионных сетей, обладающие простыми режимами обучения и высокой точностью моделирования. При этом применение нейросетевых технологий обеспечивает максимальное приближение модели производственной функции заданной структуры к нейронной модели при заданном начальном приближении с последующим ее использованием для оценки весовых коэффициентов. Применение алгоритма продемонстрировано на примере оценок параметров аппроксимированной с помощью нейросети функции потребления по соответствующим данным временных рядов. Получены численные оценки с применением операторных функций из арсенала Neural Networks Toolbox среды MATLAB. Предложенный алгоритм может быть применен для численного анализа производственных моделей потребления со сложными логико-вероятностными связями при оценивании целевых индикаторов и показателей развития внутреннего водного транспорта.