SCI Библиотека

В целях предупреждения возникновения аварийной ситуации на предприятиях нефтяной и газовой промышленности необходимо применять системы регулирования, автоматизации и сигнализации. В этой связи в последнее время все большую популярность набирают технологии искусственного интеллекта. Особенный интерес представляют нейронные сети. Для реализации задачи регулирования, автоматизации и прогнозирования технологических процессов нефтяной промышленности возможно применение нейросетевого моделирования химико-технологических процессов. Приведены примеры использования нейросетевого моделирования на практике. Представлены результаты нейросетевого моделирования установки замедленного коксования одного из действующих предприятий. Смоделирована установка замедленного коксования в программном комплексе UniSim Design, которая позволила получить исходный массив данных для нейронной сети. Нейросеть была построена в программе MatLab, создан код программы. Представлены графики погрешности, регрессии. Приведен анализ результатов, представленных на графиках регрессии и погрешности. В результате тестирования модели было получено минимальное расхождение экспериментальных и предсказанных данных, что говорит об адекватности нейросетевой модели. Также было произведено дополнительное тестирование программы. Представлены результаты обучения и тестирования модели. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы для создания программ на разных уровнях управления, т. к. модель позволяет оценить количество потерь в период работы установки при определенном расходе питательной воды, подаваемой на установку в качестве турболизатора.

Нефтехимические заводы оснащены множеством приборов и большим количеством датчиков, которые собирают данные измерений для управления и мониторинга процесса. В то же время исследователи начали использовать большие объемы данных для построения прогнозных моделей, которые назвали виртуальными датчиками. Предложен анализ применения виртуальных датчиков в рамках процесса гидроочистки дизельных фракций. Представлена разработанная авторами классификация виртуальных датчиков, которая помогает определить и выбрать инструменты для мониторинга, что способствует повышению точности, гибкости и эффективности контрольных механизмов производства. Детально изложена процедура разработки виртуальных датчиков, подчеркивается их потенциал как стратегического актива, способного усилить технологическую продуктивность и улучшить конкурентоспособность предприятий. Также освещается разработка структурной схемы системы управления для процесса гидроочистки дизельных фракций, демонстрирующей интеграцию и применение виртуальных датчиков для совершенствования указанного процесса.

Оптимизация параметров процесса изготовления изделия является одной из ключевых задач технологической подготовки производства. Технологический процесс механической обработки имеет сложную иерархическую структуру. Эффективность оптимизации процесса изготовления изделия напрямую зависит от уровня его детализации и оптимального выбора целевых показателей и параметров управления. В данном случае технологический процесс механической обработки как объект управления можно описать в виде иерархической модели. Таким образом, задача оптимизации технологического процесса механической обработки заключается в определении оптимальных значений параметров управления для каждого структурного элемента (промежуточного состояния объекта управления) иерархической модели управления. Целью работы является разработка иерархической модели оптимизации параметров комплекса рабочих переходов для операций механической обработки. Описана структура иерархической модели процесса изготовления изделия на металлорежущих станках. В рамках разработанной модели выделены пять уровней управления, определены параметры управления для отдельных структурных элементов модели, а также взаимосвязь между ними. Для промежуточных состояний объекта управления (структурных элементов) представлено описание единичных и векторных критериев оптимизации. Представлена практическая реализация разработанной модели управления на примере оптимизации технологических параметров для детали «Втулка». Применение разработанной модели управления позволит повысить эффективность технологического процесса изготовления изделия на металлорежущих станках за счет оптимизации технологических параметров на основе многокритериального анализа на этапе технологической подготовки производства.

Рассматривается возможность автоматизации качественного оценивания решений задач по программированию при обучении учащихся средней школы. Рассмотрены существующие на данный момент способы оценивания решения задач по программированию, выделены их преимущества и недостатки. На основе рассмотренных способов обоснована возможность использования представления исходного кода решения задачи в виде семантической сети для его дальнейшего качественного оценивания машинными методами. Вводится понятие функции подобия двух семантических сетей, построенных на программном коде. Данная функция определяется как отношение суммы размеров подграфов, составленных из общих элементов семантических сетей, к сумме размеров исследуемых сетей. Приводятся свойства получаемой функции, вытекающие из ее определения, а также приводится алгоритм вычисления функции подобия, созданного на основе алгоритма ISD. Рассматриваются различные модификации указанного алгоритма, обосновывается влияние каждого из них на итоговый результат. Для проверки работоспособности алгоритма был поставлен эксперимент по сравнению различных решений задачи по поиску максимального элемента, а также сравнению решений для различных задач базового курса программирования между собой. Результаты эксперимента приведены в сводной таблице и позволяют обосновать выбранную модификацию алгоритма расчета функции подобия. Результаты также демонстрируют перспективность использования данного метода для определения компетентности обучаемых в изучаемом языке программирования. В качестве побочного результата алгоритм качественного оценивания программного кода на основе его семантической сети позволяет осуществлять автоматическую проверку на плагиат программного решения задачи.

В современных нестабильных условиях рыночной среды для предприятий транспортной логистики возникает задача прогнозирования возможных рисковых ситуаций с целью их недопущения, а также разработки инструментария, позволяющего формировать управленческие решения, оценивать эффективность каждого из них и выбирать наиболее приемлемое с учетом конкретных задач и различных влияющих факторов. В качестве рисков рассмотрены ситуации недостижения целей грузового порта, а также случаи недостижения показателями оценки данных целей нормативных значений. Цели и показатели обозначены и описаны в построенной ранее сбалансированной системе показателей (ССП). Множество связей целей и показателей их оценки с рисками на различных уровнях управления представлено в виде разработанной многоуровневой гибридной логико-вероятностной (ЛВ) модели рисков грузового порта, а также в подробных моделях сценариев данной ЛВ-модели. Комплексное использование технологий ССП и ЛВ-моделирования позволило выстроить общую концепцию многоуровневого целеполагания, основное преимущество которой заключается в детальной проработке целей компании, подчиненных основной стратегической, что позволяет в случае необходимости оказывать влияние на операционные события и получать положительный результат в более долгосрочном периоде, в тактическом и стратегическом планах. Онтологическая модель содержит всю информацию о взаимодействии элементов, влияющих на наступление рисковых событий, и позволяет осуществлять выборку вариантов выхода из рискованной ситуации в соответствии с различными заданными условиями. Результаты запросов к риск-ориентированной онтологической модели являются вариантами управленческих решений, направленных на снижение рисков в грузовом порту.

В последние годы технологии искусственного интеллекта продемонстрировали значительный успех в решении проблемы анализа и прогнозирования трафика в различных телекоммуникационных системах. Прогнозирование позволяет оператору связи знать о будущем поведении сети, своевременно предпринимать необходимые меры для повышения качества обслуживания абонентов, принимать решение о необходимости установки или модернизации оборудования. На примере данных, собранных с мобильных устройств IoT, представлены обзор и анализ различных моделей прогнозирования временных рядов, описывающих поведение трафика телекоммуникационных систем. Обсуждаются такие модели прогнозирования, как метод экспоненциального сглаживания, линейная регрессия, метод авторегрессионного интегрированного скользящего среднего (ARIMA), метод регрессии машины опорных векторов, метод N-BEATS, использующий полносвязные слои нейронной сети для прогнозирования одномерных временных рядов. Кратко изложены особенности некоторых из них. Для конкретного массива данных описаны операции по подготовке данных: удаление неиспользуемых столбцов, замена отсутствующих данных о длительности транзакций на их медианные значения. Описаны основные статистические характеристики массива данных. Представлен предварительный анализ данных, заключающийся в применении методов сглаживания: скользящего среднего и экспоненциального сглаживания. Описан процесс обучения моделей и сравнительный анализ качества их обучения. Для исследуемого массива данных сделаны выводы о том, что для протокола UDP лучшее качество обучения имеет модель ARIMA, для протокола TCP - линейная регрессия и модель Theta, для протокола HTTPS - линейная регрессия, ARIMA и N-BEATS.

Северный морской котик (Сallorhin usursinus), обитающий в северной части Тихого океана, долгое время был ценным промысловым объектом. Данная работа продолжает серию исследований, направленных на анализ динамики и репродуктивных характеристик популяции северного морского котика о. Тюлений. Анализируется влияние внутрипопуляционных параметров на соотношение полов в популяции и продукцию щенков.

Обсуждается потенциал мемристивных биосенсоров в качестве эффективного и динамичного связующего звена между инженерией и биологией, обеспечивающего прямую и функциональную коммуникацию для извлечения информации о биологических процессах в организме человека. Мемристоры могут быть частью цепочки обработки и, в перспективе, объединять преобразование сигнала с последующей обработкой, действуя как интеллектуальные датчики. Предложены энергоинформационная модель мемристора, описывающая этот нелинейный физико-технический эффект, и параметрическая структурная схема для описания такой нелинейности. Для получения модели нелинейного физико-технического эффекта мемристора в рамках энергоинформационной модели цепей выявлена специальная функциональная зависимость в плоскости «заряд - импульс». Замечено, что мемристивный эффект наблюдается не только в электрических цепях, но также описан для механических, тепловых, диффузионных, оптических цепей, хорошо представленных в терминах энергоинформационной модели цепей. Представленная модель мемристивного эффекта позволит расширить базу знаний системы автоматизированного проектирования, включив паспорта мемристивных физико-технических эффектов. Предложена классификация биосенсоров, основанная на мемристивных эффектах, что позволит дополнить базы знаний системы автоматизированного проектирования паспортами мемристивных физико-технических эффектов в соответствии с этой классификацией и параметрическими структурными схемами мемристивных физико-технических эффектов. Систематизация знаний, основанная на выявлении характеристик и особенностей биосенсоров, а также классификация различных типов мемристоров позволят автоматизировать процесс выбора наиболее подходящего типа мемристора, учитывая требуемые характеристики и особенности биосенсора, что приведет к повышению эффективности синтеза новых конструкций мемристивных биосенсоров.

Цель исследования заключается в разработке web-приложения для систем управления робото-техническими комплексами (РТК) на примере РТК с роботами-манипуляторами МП-11. Структура системы управления включает в себя контроллер на плате Arduino Mega 2560 Pro Mini с загруженной программой низкого уровня и программу верхнего уровня. В качестве программной составляющей выбрано web-приложение. Данный тип приложений состоит из серверной и клиентской части. Обмен данными между ними осуществляется по сети с использованием протокола HTTP. Приложение построено на платформе Microsoft .NET и web-фреймворке ASP.NET WebForms. Web-сервером выступает компьютер, подключенный посредством usb-кабеля к контроллеру и используемый в настоящее время для настольного приложения. Приведено описание web-страниц разработанного web-приложения и его работы, алгоритмов функционирования с указанием особенностей выполнения для данного типа программ. В программе предусмотрен ручной и автоматический режимы работы, а также управление не только РТК, но и его моделью. Данный тип системы управления предполагает многопользовательский режим и передачу по сети, для обеспечения безопасности комплекса разработаны два вида прав пользователей и их аутентификация, а также применена антивирусная защита, используются сетевые настройки защиты от несанкционированного доступа. Гостевой доступ позволяет управлять только моделью роботов, в целях обеспечения сохранности оборудования. Основными преимуществами web-приложения является его кроссплатформенность, т. е. возможность работы на любых устройствах и операционных системах, а также отсутствие необходимости установки.

Организационная структура многоагентной системы (МАС) представляет собой совокупность ролей и связей агентов, компонентов, осуществляющих управление их поведением, а также правил, регламентирующих взаимодействие элементов системы. Эффективность МАС во многом зависит от характеристик применяемой организационной структуры. Существующие решения в данной области обладают значительным недостатком, а именно низкой адаптивностью к изменениям параметров окружающей среды или корректировке условий поставленной задачи, которая заключается в необходимости повторного запуска процедуры синтеза организационной структуры МАС. Проблема автоматической оптимизации организационной структуры централизованных МАС в условиях изменившихся параметров окружающей среды или поставленной задачи особую актуальность приобретает для централизованных МАС, имеющих строгую иерархическую структуру, агенты которой могут быть разделены на два класса - агенты-менеджеры, агенты-подчиненные. Предметом исследования являются методы синтеза организационной структуры МАС. Целью работы является разработка метода оптимизации организационной структуры централизованных МАС в автоматическом режиме. Для достижения обозначенной цели были введены понятия первичного и вторичного ресурса агента, на основе биогеографического алгоритма разработан метод, регламентирующий перемещение агентов-подчиненных между группами в зависимости от степени привлекательности агента-менеджера (зависит от суммы оценок эффективности управляемых им агентов-подчиненных, а также от удаленности от данного агента-подчиненного). Разработанный метод может найти свое практическое применение при реализации следующих задач: обследование или патрулирование (охрана) мобильными роботами инфраструктурных объектов, реализация искусственного интеллекта в компьютерных играх.