SCI Библиотека

Информации о пожароопасных ситуациях, циркулирующей в контурах систем контроля и управления кораблём ВМФ и уровня технологий искусственного интеллекта, вполне достаточно, чтобы разработать научно-методический аппарат обнаружения пожароопасных ситуаций в корабельных помещениях, определения места их возникновения и факторов пожара, прогнозирования развития пожароопасной ситуации и разработать комплекс технологических решений с применением искусственного интеллекта для получения обоснованных рекомендаций по локализации и тушению пожаров на кораблях ВМФ. Это позволит значительно сократить время обнаружения источников возгорания, дать достоверную информацию о пожароопасной обстановке, спрогнозировать развитие пожара в корабельных помещениях и оперативно организовать борьбу с корабельным пожаром до возникновения критических пожароопасных факторов и ущерба кораблю, здоровью и жизни личного состава. Технологии искусственного интеллекта являются эффективным средством решения сложных плохо формализуемых задач. К этому классу традиционно относятся задачи классификации, кластеризации, аппроксимации многомерных отображений, прогнозирования временных рядов, нелинейной фильтрации, управления сложными технологическими объектами. Анализ пожарной опасности технологических процессов, работы корабельных систем и технических средств показал, что одним из наиболее перспективных путей разрешения системного противоречия в обеспечении пожарной безопасности является использование технологий искусственного интеллекта. Необходимость разработки интеллектуальных систем обеспеченья живучести на кораблях ВМФ обусловлена необходимостью повышения эффективности руководства при борьбе за живучесть в ряде аварий и катастроф. Описаны примеры влияния различных факторов на ведение борьбы за живучесть при возникновении аварий. Определена роль интеллектуальных систем обеспеченья живучести в составе систем кораблей и судов. Обоснована необходимость внедрения таких систем. Разрабатываемые в настоящее время интеллектуальные системы обеспечения живучести на кораблях ВМФ призваны оказывать помощь командному составу кораблей и судов в своевременности и обоснованности принятия решений, что позволит повысить эффективность борьбы за живучесть.

Основным способом решения задач планирования и управления движением является использование интеллектуальных технологий. При этом интеллектуальные технологии применяются для решения задач постановки и корректировки целей управления и программы действий по реализации этих целей, а также для формирования алгоритма управления в условиях неопределенности, обусловленной различными факторами, в исполнительных элементах, подсистеме управления движением, подсистеме планирования и поведения. Данная работа посвящена актуальной проблеме математического моделирования и теории управления: задаче децентрализованного управления мультиагентной системой, состоящей из агентов, моделирующих поведение автономных роботов, с целью обеспечения движения группы роботов, развернутых в линию и в строю типа «конвой». В работе рассматриваются результаты исследований в сфере управления группой беспилотных летательных аппаратов, определены типы задач, которые могут выполняться группой воздушных роботов, выделены основные стратегии управления и их особенности. Сформированы общие позиции, необходимые для разработки детализированного алгоритма группового управления. Каждый робот должен ориентироваться в пространстве автономно без GPS по сигналам с собственной камеры или лидара (активного дальномера) определять помехи, выстраивать оптимальные пути движения и принимать решения, направленные на достижения цели и выполнения задачи. Управление осуществляется с помощью алгоритма альтернативной коллективной адаптации, основанного на идеях коллективного поведения объектов адаптации. Для реализации механизма адаптации параметрам вектора сопоставляются автоматы адаптации, моделирующие поведение объектов адаптации в среде. Разработана структура процесса альтернативной коллективной адаптации, под управлением которой осуществляется передвижение группы роботов в строю.

В настоящее время в навигационных системах робото-технических комплексов (РТК) используют разнородные датчики первичной информации, которые могут обеспечивать избыточность навигационных данных. Это позволяет повысить точность вычисления параметров движения, а так же позволяет определять их с большей надёжностью при условии выхода из строя одного или нескольких датчиков. В работе дан обзор и приводится классификация низкоуровневых математических методов обработки переопределённых параметров состояния систем навигации РТК. Отмечается, что задача комплексирования является подобластью задачи идентификации систем и поэтому имеет общие с ней подходы к построению решения. В подавляющем большинстве методов, построенных на оптимизационном подходе, в качестве критерия оптимальности используется квадратичная функция ошибок. Все математические методы объединения (комплексной обработки или комплексирования) каких-либо данных разделяют на низко-, средне- и высокоуровневые. В системах навигации наибольшее применение имеют низкоуровневые методы, такие как рекурсивные, нерекурсивные и методы на основе ковариаций. Нерекурсивные методы редко используются напрямую. Рекурсивные, как правило, построены по схеме фильтра Калмана. Не все методы устойчивы к негауссовости и корреляционной зависимости исходных данных, что часто встречается в системах навигации с переопределёнными данными. Кроме того, не все методы могут использоваться для решения проблемы релевантности данных, поступающих от навигационных приборов. Отмечается, что для методов комплексирования ключевым является подход объединения данных в информационном пространстве, понимаемом, как обратное к ковариационному, поскольку подавляющая часть методов, включая байесовские, сводятся к нему. В связи с этим, наибольший интерес представляют методы на основе ковариаций. Однако, для решения проблемы релевантности данных в системах навигации, являющихся системами реального времени, существующие методы плохо приспособлены, поскольку требуют при каждом такте объединения данных решения трудоёмкой в вычислительном плане оптимизационной задачи. Таким образом, существует проблема разработки новых подходов к решению этой задачи.

В статье предпринята попытка регионального измерения социокультурной модернизации населения на основе полевых наблюдений и результатов глубинных интервью с местным населением в Узбекистане и Южной Киргизии. Маршрут экспедиционных исследований: Ош - Коканд - Ташкент - Самарканд - Бухара. Для регионального измерения модернизации населения использовались следующие группы индикаторов: «характеристики культурного ландшафта» (например, планировка населенных пунктов, обустройство дома и пространства, землепользование и т. д.) и «социальный портрет местных жителей» (например, одежда, предпочтения в еде, поведение в пространстве, бюджет времени и установки населения). Выявлено, что наиболее консервативное и традиционное население проживает в регионах Ферганской долины, менее модернизированное - в Оше, Самарканде и Бухаре, наиболее модернизированное население - в Ташкенте, Чирчике и Ангрене. Обнаружено, что региональные различия в социокультурной модернизации населения соотносятся с основными положениями центр-периферийной модели. Отклонения от нее определяются характером расселения, этнической структурой населения, вовлеченностью населения в трудовые миграции, мерой центральности, абсолютной высотой населенного пункта над уровнем моря, и т. д. Так, внутригородское деление большей части городов на махалля способствует сохранению традиционной общины на востоке и выступает барьером для социокультурной модернизации населения. В заключительной части статьи обозначены национальные черты социокультурной модернизации населения изученных стран (например, высокая устойчивость национальной социокультурной традиции, разнонаправленность модернизационных процессов), а также даны краткие рекомендации по использованию результатов исследования при управлении социально-экономическим развитием разных регионов.

В России исследования баланса миграции для городов разных размеров, в  том числе за достаточно продолжительный временной период, показали, что после перелома в  1990-х годах восстановилась привычная роль крупных городов как основных магнитов для миграции (Нефедова и Трейвиш, 2010; Махрова и Кириллов, 2014). Взаимосвязь динамики населения крупных городов и их пригородов отмечалась в позднем СССР (Хорев, 1980), однако изучение пригородов долгое время практически не велось и  поначалу проявлялось в  исследовании коттеджных поселков (Махрова, 2008) и сезонной субурбанизации в Московской области (Махрова и др., 2008). Сравнительно недавно этой тематикой заинтересовались в других регионах, наиболее известны работы по Улан-Удэ (Бреславский, 2014) и Иркутску (Григоричев, 2016) (подробный обзор исследований представлен в (Бреславский, 2020)). Отдельно стоит отметить работы с использованием данных сотовых операторов (Махрова и  Бабкин, 2018; 2019), выполненные для Москвы и  Московской области, которые дают представление о  конфигурации пространства пригородов Москвы с точки зрения регулярных трудовых поездок, недельной и сезонной пульсации. 

Статья посвящена решению актуальной проблемы покрытия территории при помощи беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с использованием мобильных зарядных станций. Современные практические задачи покрытия территории требуют одновременного участия нескольких БЛА с целью оптимизации временных затрат в ходе миссии. Другим ограничивающим фактором в контексте охвата территории с использованием БЛА является длительность автономной работы этих систем. Из-за ограниченной дальности полета на одном заряде батареи может возникнуть необходимость в использовании зарядных станций для завершения миссии охвата. Статичные зарядные станции позволяют зарядить аккумуляторы БЛА, однако это приводит к прерыванию миссии и увеличивает время, необходимое для завершения охвата. При использовании статичных зарядных станций важно так же правильно выбрать их местоположение, учитывая доступные места для установки. При этом сам процесс установки зарядных станций требует времени, что делает их использование нецелесообразным в миссиях, где покрытие территории нужно осуществить в кратчайшие сроки, например, при спасательных или поисковых операциях. Мобильные зарядные станции, которые способны перемещаться по территории для оптимизации процесса заряда или замены аккумуляторов БЛА лишены этих недостатков. Возникает задача планирования траекторий движения не только для БЛА, но и мобильной зарядной станции. При совместном планировании движения повышается эффективность охвата, но одновременно возрастает и вычислительная сложность при поиске траекторий. В настоящей статье решается задача эффективного покрытия территории с использованием нескольких БЛА и мобильной зарядной станции при помощи генетического алгоритма. Для адаптации задачи к использованию генетического алгоритма предлагается и обосновывается способ формирования хромосомы, которая корректно отражает решение задачи и позволяет закодировать траектории движения БЛА, мобильной зарядной станции, а также учитывает время и место проведения подзарядки или замены аккумулятора БЛА. Для исследования предложенного алгоритма разработано программное обеспечение на языке программирования Python. Адекватность предложенного подхода подтверждена результатами моделирования.

Статья посвящена выявлению особенностей функционирования миграционных систем в кризисные периоды, характеризующиеся масштабным увеличением потоков вынужденных мигрантов. На примере системы «арабские страны Азии - Европейский союз» авторы анализируют события европейского миграционного кризиса. Трансформация миграционной системы рассматривается в рамках предлагаемого авторами географического варианта традиционной трехстадийной модели миграционного процесса: в рамках первой стадии анализируются перемещения внутри региона формирования миграционных потоков; в рамках второй - перемещения между регионами формирования и аккумуляции миграционных потоков в пределах транзитных регионов; в рамках третьей - перемещения внутри региона аккумуляции миграционных потоков. Резкое увеличение численности вынужденных мигрантов приводит к изменению их подвижности на каждой стадии, а также к расширению пространства миграционной системы по сравнению с таковым в некризисные периоды. При этом имеет место усложнение структуры системы за счет формирования не только первичного и вторичного транзитных регионов, но и в их пределах соответственно моно- и полиостных миграционных маршрутов. Опираясь на рассчитанные значения модифицированного индекса мозаичности, авторы приходят к выводу о резком снижении степени диверсификации маршрутов передвижения мигрантов в кризисные периоды. Результатом размещения мигрантов внутри региона, их аккумуляции становится увеличение их территориальной концентрации. Определено, что политика европейских властей по выравниванию территориальных диспропорций в расселении мигрантов почти не имела успеха. Дальнейшее увеличение концентрации мигрантов в крупнейших городских агломерациях в результате самоорганизованных перемещений приводит к усугублению этнической и конфессиональной эксклюзии мигрантского населения.

Предложен метод построения непрерывного управления неаффинными по управлению объектами с дифференцируемыми нелинейностями и измеряемым вектором переменных состояния. Предложенный метод базируется на использовании квазилинейных моделей нелинейных объектов, которые создаются на основе их уравнений в форме Коши с сохранением точности описания. В работе показано, что управление по состоянию и воздействиям существует, если нелинейный объект является вполне управляемым по состоянию и удовлетворяет критерию управляемости выходом. Для определения управления необходимо по квазилинейной модели объекта найти ряд полиномов и решить полиномиальное и нелинейное алгебраическое уравнения. Метод является аналитическим и позволяет обеспечить некоторые первичные показатели качества. Область притяжения положения равновесия замкнутой системы определяется областью пространства состояний, в которой выполняется условие управляемости квазилинейной модели объекта. В зависимости от свойств нелинейностей объекта, управление определяется либо как функция переменных состояния и отклонения, либо является численным решением, получаемым итерационным методом. Искомое управление найдено в непрерывной форме, однако оно может быть легко записано в дискретном виде для реализации вычислительным устройством. В данной статье приводится обзор и краткий анализ известных результатов в области управления неаффинными объектами, формализуется решаемая задача, формулируются условия ее разрешимости, а также выводятся аналитические выражения для нахождения управляющего воздействия. Приведен численный пример с результатами синтеза и моделирования, который позволяет заключить, что приведённые соотношения приводят к нахождению непрерывного управления неаффинным объектом с дифференцируемыми нелинейностями и измеряемым вектором состояния, при котором обеспечиваются требуемые свойства замкнутой системы управления. При этом найденное управление обеспечивает равенство статической ошибки нулю и длительность переходного процесса, не превышающая заданную величину. Приведенные результаты моделирования замкнутой системы управления нелинейным неаффинным объектом третьего порядка подтверждают выполнение указанных свойств.

В настоящей статье авторы проанализировали принципы и закономерности взаимовлияния общественно значимых проектов трансформации городской среды и городских режимов в Российской Федерации. В качестве теоретической рамки была использована концепция городских режимов Кларенса Стоуна. На основе авторской системы критериев общественной значимости отобраны и проанализированы шесть проектов трансформации городской среды в четырех городах: «Охта-центр» и «Тучков буян» в Санкт-Петербурге, парк «Зарядье» и застройка полей, принадлежащих Тимирязевской академии, в Москве, храм Святой Екатерины в Екатеринбурге и бетонирование набережных р. Вологда в Вологде. Если начальная фаза всех проектов протекала в реалиях локальных городских режимов роста с преобладанием интересов сложившихся коалиций бизнеса и власти, то последовавшее во всех проектах возрастание роли общественного активизма и смена целеполагания под его воздействием привели к тому, что в ходе реализации проектов произошла смена локальных городских режимов. Показано, что в пяти исследованных случаях в ходе осуществления проектов наблюдался переход локальных городских режимов от «роста» к «прогрессивному», а в одном - от «роста» в большей степени в сторону режима «статус-кво». Выявлены и описаны общие принципы и закономерности взаимовлияния общественно значимых проектов трансформации и городских режимов в Российской Федерации: конкурентного публичного взаимодействия всех типов акторов; смены или релокации проекта как пространственного способа разрешения конфликта; преобладающего сдвига от реализации интересов власти и бизнеса в пользу общества; вовлечения патерналистских инструментов как способа достижения консенсуса. Такие условия взаимовлияния общественно значимых проектов и городских режимов могут сложиться в определенный период в любом крупном российском городе, тогда можно ожидать в нем сходных с описанными результатов трансформации пространства. Результаты исследования наглядно демонстрируют начало процесса локальной трансформации доминирующих городских режимов в Российской Федерации.

В отличие от существующих методов обучения систем искусственного интеллекта, подходы, основанные на федеративном обучении, не потребуют длительной и дорогостоящей процедуры подготовки обучающей выборки при создании и массовом практическом применении «умных» сельскохозяйственных систем, автономных беспилотных сельскохозяйственных машин и роботов, а полученные системой принятия решений знания будут актуализироваться на постоянной основе. Целью исследования является разработка и внедрение сквозной технологии федеративного обучения для искусственного интеллекта, отсутствие которой сегодня препятствует созданию интегрированных информационно-управляющих систем для растениеводства и животноводства («умные» сельскохозяйственные системы), основанных на групповом применении беспилотных наземных и воздушных сельскохозяйственных машин и роботов. Внедрение подобных интеллектуальных систем необходимо для сохранения и повышения производимой продукции и обеспечения устойчивого развития сельского хозяйства. В статье описаны нейрокогнитивные методы и алгоритмы федеративного обучения интеллектуальных систем управления сельскохозяйственными процессами в реальной среде. Также предлагается структура обмена данными и знаниями в системе «умного» поля на основе распределенной сети интеллектуальных агентов, управляющих системами «умного» поля на различных сельскохозяйственных угодьях, на основе федеративного обучения. Каждый интеллектуальный агент представляет собой программную модель нейрокогнитивных процессов рассуждения и принятия решений в рамках решения определенной задачи. Предложенная структура будет способствовать совместному накоплению базы знаний в области сельского хозяйства и сможет стать основой множества различных интеллектуальных агентов, эффективно выполняющих конкретные задачи в рамках распределенной сети систем управления «умными» полями. Также приводится описание интеллектуальных агентов, выполняющих различные задачи в реальной среде. Приведены примеры разрабатываемых на автономных робототехнических и программных комплексов, на основе которых планируется апробация предложенной концепции федеративного обучения систем «умного» поля. Вместе с тем в статье описаны ожидаемые эффекты внедрения технологий, основанных на разрабатываемых методах и алгоритмах федеративного обучения интеллектуальных агентов, управляющих системами умного поля.