Статья: Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем (2025)

Задача стегоанализа изображений стоит особенно актуально ввиду использования стеганографического скрытия в графических файлах для доставки вредоносного кода и информации при совершении кибератак. В этой связи требуется совершенствование существующих способов детектирования встроенной средствами стеганографии информации. Одним из подходов является использование методики комплексного стегоанализа, предполагающей формирование вывода о детектировании встраивания на основе результатов применения группы из нескольких методов стегоанализа, а также вспомогательных расчетов.

Методы. Для повышения точности детектирования скрытой информации предлагается использовать качественные оценки изображений. В статье продемонстрирована связь между значениями таких оценок и увеличением ошибок работы методов стегоанализа. Методика комплексного стегоанализа, включающая в себя учет качественных характеристик изображений, позволяет повысить точность формируемой оценки путем уменьшения ложноположительных результатов. В статье используются статистические методы подсчета качественных характеристик изображения, оценки корреляции Спирмена, методы машинного обучения.

Результаты. Разработан программный комплекс, интегрирующий описанные в статье элементы методики комплексного стегоанализа, включающие в себя как группу методов стегоанализа, так и набор оцениваемых качественных характеристик изображения. Дана оценка связи качественных характеристик изображения с ошибками в результатах работы методов стегоанализа на пустых контейнерах. Сформированы тестовые выборки и построены модели машинного обучения, формирующие вывод об обнаружении скрытой информации в изображении.

Заключение. Предложенный подход позволяет увеличить точности детектирования скрытой информации при учете оценок качественных характеристик изображения в рамках стегоанализа, что подтверждается экспериментально.

Цель. Выполнить анализ терминологии надежности применительно к встраиваемым программно-аппаратным системам, разработать методику оценки функциональной надежности компонентов программно-аппаратной встраиваемой микропроцессорной системы управления и провести практическую оценку надежности актуальных на сегодняшний день программно-аппаратных компонент уровня встраиваемого компьютера и микроконтроллера для выбора оптимальной структуры системы управления. В качестве объекта управления используется опытный образец медицинского робота, выполняющего функции удержания хирургических инструментов, ранорасширителей по Фараберу и пр. В состав системы робота входит микропроцессорный блок на распространенном одноплатном компьютере, реализующий высокоуровневые функции управления и распознавания голосовых команд, дополнительный микропроцессорный блок для управления сервоприводами и получения входных сигналов, а также исполнительные модули – приводы.

Методы. В статье применяются методы анализа библиографических источников, выполнен анализ нерецензируемых сборников документов, ранее закрытых иностранных стандартов и публикаций.

Результаты. Представлена методика оценки функциональной надежности компонентов программно-аппаратной встраиваемой микропроцессорной системы управления. Выполнен расчет вероятности безотказной работы программных и аппаратных компонент рассматриваемой системы по статистическим оценкам и по объему кода. Несмотря на различные методы расчета и справочные данные, результаты в целом близки. Также выполнена оценка вероятности безотказной работы программных средств для альтернативной структуры системы управления, когда часть важных функций разделена с дополнительным программно-аппаратным блоком, имеющим более высокий уровень надежности. В данном случае таким блоком является микроконтроллер Atmega32, который будет обеспечивать непосредственное управление работой приводов. Сравнительный анализ результатов показывает, что за счет внедрения дополнительного уровня с частичным распараллеливанием функций и частичным резервированием каналов управления была значительно повышена оценка вероятности безотказной работы системы в заданных условиях. На основании расчетов сформирована структура системы управления с двумя системными уровнями, обладающая высокими значениями вероятности безотказной работы.

Заключение. С учетом тенденции к интеграции максимального числа функций в единую микропроцессорную систему, для повышения функциональной надежности предпочтительной схемой является двухуровневое структурное представление функциональной схемы, при котором ключевые задачи в части непосредственной работы с аппаратным окружением перераспределяются в пользу отдельного аппаратного модуля. Кроме того, в рамках встраиваемых систем такой подход часто позволяет выделить нижний системный уровень, работающий в режиме реального времени и верхний системный уровень, отвечающий за высокоуровневые функции, такие как распознавание речи, передачу данных посредством коммуникационных интерфейсов и реализацию функций искусственного интеллекта. Не до конца решенным является вопрос практической оценки надежности встраиваемого программного обеспечения, особенностью которого является отсутствие виртуализации и уровня аппаратной абстракции и, как следствие, тесная взаимосвязь с аппаратной частью и периферией. Очевидно, что во время испытаний недостаточно многократно повторять соответствующие испытания, а целесообразно формировать тестовые комбинации из внешних аппаратных воздействий (аномалий сигнального уровня) и программных воздействий на периферию микроконтроллера.

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью объективной оценки уровня технического состояния электрических сетей, как одного из действенных инструментариев, лежащих в основе разработки противоаварийных мероприятий.

Целью статьи является анализ условий функционирования одного из филиалов ПАО «Россети Волги» – «Ульяновских распределительных сетей» при транспорте электрической энергии по всем структурным подразделениям этой компании. В соответствии с поставленными задачами дана объективная характеристика структурно-балансовых особенностей электрических сетей компании.

Методы. В качестве основных методов исследования использовались общенаучные методы статистического и численного анализа, методы теории электрических цепей и теории прогнозирования. В качестве инструментария расчетов использовалось программное обеспечения Excel, MATLAB и пакеты авторских программ. Произведен анализ аварийной ситуации в сетях компании за длительный период наблюдения, установлены критерии оценки событий отказов в зависимости от величины недоотпуска электрической энергии. Проанализированы основные причины повреждаемости исследуемых электрических сетей за период 2018-2023 гг. и определено их процентное соотношение в общем количестве отказов за исследуемый интервал времени. Произведена превентивная оценка возникновения аварийных отказов на краткосрочную перспективу с учетом сезонной компоненты, учитывающей возможную флуктуацию отказов, обусловленную особенностями сочетаний климатических условий территорий, по которым осуществляется трассировка электрических сетей. Для визуализации расчетных данных анализа использованы технологии графических редакторов Excel и MATLAB.

Выводы. Полученные результаты исследований могут быть интересны руководству компании «Ульяновские распределительные сети» в качестве отправного материала при разработке комплекса противоаварийных мероприятий. Также материал статьи может представлять интерес инженерным службам других электросетевых компаний и научным работникам, занимающимся исследованиями в области повышения уровня надежности электроснабжения.

Совершенствование управления техническим состоянием оборудования, устройств и установок, срок службы которых превышает нормативное значение, относится к важнейшим проблемам государственной безопасности, так как их относительное число уже превышает 60%. Приводятся результаты анализа литературных данных по этой проблеме, которые подтверждают ее актуальность и значимость. Важно отметить, что эти выводы относятся не только к электроэнергетическим системам, но и ко многим другим производственным системам. Основными трудностями решения анализируемой проблемы является, прежде всего, малочисленность статистических данных, характеризующих надежность работы, их многомерный и случайный характер. Авторами решение этой проблемы предлагается осуществить путем перехода от усредненных среднегодовых показателей надежности к среднемесячным показателям оперативной надежности. Приводится краткая характеристика решения отдельных задач этой проблемы для воздушных линий электропередачи, которые совместно и представляют новую методологию управления техническим состоянием объектов распределенного типа. Наукоемкость, громоздкость и трудоемкость алгоритмов расчета обуславливают целесообразность перехода к интеллектуальным системам. При этом руководство электроэнергетической системы и отдельных ее производственных предприятий ежемесячно будут получать специализированные формы с указанием рекомендаций, оптимизирующих повышение надежности воздушных линий электропередачи путем восстановления износа.

В данной статье мы анализируем различные технические решения для автономного вождения. В зависимости от роли автономной системы для нее могут потребоваться различные уровни полноты безопасности. Мы рассматриваем три основные архитектуры. Первая – это просто система поддержки, не требующая уровня полноты, а только базовую полноту. Вторая – простая замена машиниста один к одному, что соответствует уровню SIL 1, вплоть до SIL 2. Третья архитектура – интеграция функций АТО в систему защиты безопасного поезда, что соответствует требованиям SIL 4.

Цель. Выявить и разобрать типичные недостатки, встречающиеся в публикациях по надежности, для того чтобы предостеречь авторов будущих публикаций от их повторения.

Методы. При написании статьи был проведен критический анализ текстов большого числа публикаций и их сравнение с основными положениями базовых отечественных и международных стандартов по надежности. Для анализа были взяты отечественные стандарты, не входящие в систему «Надежность в технике», и учебные пособия для высших учебных заведений. Такой выбор объясняется тем, что характер этих изданий ведет к тиражированию допущенных в них ошибок. Кроме того, для них особенно важно правильное и недвусмысленное изложение материала.

Результаты. Выявлены и разобраны следующие типичные недостатки, имеющиеся во многих публикациях. 1. Путаница в основных понятиях надежности, выражающаяся в некорректном использовании некоторых базовых терминов. Основные ошибки этого рода таковы: использование термина «надежность» вместо термина «безотказность» и термина «доступность» вместо термина «готовность», что обусловлено неверным (в рассматриваемом контексте) переводом английских терминов “reliability” и “availability” соответственно; использование термина «отказ» для состояния объекта. 2. Ошибки, связанные с показателями надежности: неправильный выбор номенклатуры показателей и использование некорректных названий для показателей. 3. Необоснованное использование простейших формул, справедливых только для экспоненциального распределения наработки до отказа, в общем случае. 4. Отсутствие формулировки критерия отказа при задании количественных требований к надежности.

Заключение. Результаты статьи помогут авторам будущих публикаций по надежности повысить их качество, избежав повторения указанных недостатков. Для улучшения ситуации предлагаются следующие меры. Организовать тщательное и независимое рецензирование готовящихся к изданию учебных пособий, широкое и беспристрастное обсуждение профессиональным сообществом проектов стандартов и уже изданных материалов с публикацией результатов таких обсуждений. Техническому комитету по стандартизации 119 «Надежность в технике» следует навести порядок в соответствующей системе стандартов, которая должна стать стройной и непротиворечивой основой для написания других публикаций и документов, а также взять на себя экспертизу всех технических стандартов, затрагивающих вопросы надежности.

С увеличением масштабов городской застройки и расширением агломераций становится все более важным создание устойчивых, эффективно функционирующих и экологически безопасных систем транспорта, обеспечивающих удобство и доступность. В частности, строительство метрополитенов играет ключевую роль в улучшении доступности и стимулировании экономического прогресса. Учитывая высокую сложность и финансовые затраты, связанные с реализацией таких крупных проектов, необходимы инновационные методы планирования для уменьшения рисков и эффективного использования ресурсов.

Цель исследования заключается в разработке передового алгоритма планирования, основанного на принципах теории графов, который способен максимально эффективно управлять ресурсами.

Методы. В работе представлены результаты всестороннего изучения актуальных в области улучшения процессов планирования в строительстве и интеграции теории графов для повышения управляемости комплексных систем, в том числе и при строительстве подземного транспорта. На протяжении исследования внимание сосредоточено на монографическом методе анализа, который раскрывает каждый элемент изучаемой проблематики, и использовании рефлексивного метода для осмысления полученной информации и выведения аргументированных заключений. Сочетание данных методов позволило не только оценить, но и подтвердить преимущества предложенной оптимизационной стратегии, сфокусированной на повышении эффективности и адаптивности в строительных проектах, особенно в части строительства метрополитенов, с учетом специфики и требований реальной практики.

Результаты. Отмечается существенная роль графовой теории в повышении эффективности строительства подземного метрополитена. Применение этого математического подхода позволяет усовершенствовать систему управления проектами, учитывая ограничения по ресурсам. Теория графов выступает здесь как ключевой элемент, который структурирует и упорядочивает сложные процессы, а также обеспечивает быструю адаптацию к любым изменениям в ходе строительства. Особенность разработанного алгоритма заключается в том, что он способствует максимальной эффективности распределения ресурсов, уменьшению времени простоя и избежанию задержек на различных этапах проекта. Таким образом, повышается точность планирования и общая экономическая эффективность строительных работ. В работе также уделено внимание аспекту многоцелевой оптимизации. Этот подход позволяет добиться идеального баланса сроков, бюджета и качества строительства, что немаловажно для подобных масштабных и ресурсоемких проектов, как строительство метрополитенов.

Выводы. Эффективное использование предложенного алгоритма существенно повысит управленческую аккуратность, сократит расходы и время, требуемое на реализацию строительных проектов, делая данный метод не только актуальным, но и необходимым для успешного осуществления крупных строительных задач. В результате, открываются новые возможности для исследований и внедрения данных подходов в градостроительное планирование и создание крупномасштабной инфраструктуры. Данная статья будет особенно интересна специалистам в области урбанистики, инженерамстроителям, исследователям, занимающимся оптимизацией процессов, а также менеджерам проектов, которые отвечают за планирование и успешную реализацию крупномасштабных строительных проектов.