Научный архив: статьи

Научная статья рассматривает актуальные методы машинного обучения для предсказания химических реакций и оптимизации условий синтеза. Сфера химического синтеза является ключевой в науке и промышленности, и внедрение методов машинного обучения представляет собой инновационный подход к решению сложных проблем в этой области. Статья обсуждает применение графовых нейронных сетей, рекуррентных нейронных сетей и генеративных моделей для предсказания реакций с высокой точностью. Также рассматриваются методы оптимизации условий синтеза, основанные на машинном обучении, с акцентом на предсказании оптимальных параметров реакции.

В данной статье рассматривается роль воспитательной работы в формировании личности будущего выпускника инженерного вуза на примере ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий». Обозначаются цель и задачи воспитательной работы в университете, ее основные направления, а также перечисляются основные внутренние документы, регламентирующие воспитательную деятельность в вузе. Подробно описывается блок мероприятий, направленный на гражданско-патриотическое воспитание студенческой молодежи: мероприятия в рамках ежегодной акции «Победный май»; митинги, посвященные значимым датам истории своей страны и родного края; уникальный курс «О смыслах и ценностях»; деятельность музея истории университета, патриотического клуба «Я горжусь. ВГУИТ», «Дискуссионного клуба» и «Киноклуба ВГУИТ»; онлайн-акции; конкурсы фото- и видеоработ. В заключении приводятся результаты ежегодного опроса (студентов) на платформе «Неравнодушный человек».

Рассматривается задача рационального выбора популяцией участка, содержащего энергетические (пищевые) ресурсы. Рассматриваемая задача относится к теории оптимального фуражирования, которая в свою очередь изучает вопросы, касающиеся поведения популяции, когда она покидает участок или выбирает наиболее подходящий. Для определения оптимального для популяции выбора участка предлагается вариационный подход, основанный на идее распределения Больцмана. Для построения распределения Больцмана вводятся функции полезности, которые учитывают факторы, способные повлиять на выбор популяции: имеющаяся информация о качестве участков, энергетическая полезность участков, затраты на перемещение к участку, стоимость информации о качестве участков. Основная цель статьи - исследовать влияние имеющейся информации о количестве ресурсов, содержащихся в участках, на процесс принятия решений, генерируемых популяцией при выборе подходящего участка. Оптимальная рациональность определяется с учетом стоимости информации, средней энергетической ценности всех участков, рациональности, зависящей от качества участка. Получены условия, при которых популяция при недостатке информации выбирает «бедный» участок в смысле энергетической ценности (ресурсов). Последнее дает теоретическое обоснование экспериментальным наблюдениям, согласно которым, популяция может выбрать участок худшего качества. Полученные результаты носят общий характер и могут быть использованы не только в поведенческой экологии, но и при построении любых процессов принятия решений.

Излагаются результаты педагогического эксперимента по развитию пространственного и образного мышления студентов технического университета на занятиях по инженерной и компьютерной графике. Эксперимент построен на основе ментальной карты Mindmap, разработанной в соответствии с принципами системного подхода в области ментальных операций. Результаты эксперимента показали, что внедрение таких заданий в учебный процесс позволит сформировать у студентов устойчивые навыки по визуализации объектов и работе с пространственными образами, являющиеся важным элементом профессии будущих инженеров.

В работе предложен алгоритм решения задачи нахождении максимального общего подграфа. Описаны последовательный и параллельный вариант алгоритма, их программная реализация и произведено экспериментальное исследование их эффективности. Данная задача является одной из самых известных NP“=полных задач. Ее решение может потребоваться при решении многих практических задач, связанных с исследованием сложных структур. Мы решаем ее в постановке, в которой требуется найти все возможные изоморфизмы найденного общего подграфа. Ввиду чрезвычайно высокой трудоемкости задачи желание ускорить ее решение за счет распараллеливания алгоритма является вполне естественным. Для организации параллельных вычислений автором использовалась библиотека RPM_ParLib, которая позволяет создавать параллельные приложения, работающие в локальной вычислительной сети под управлением среды исполнения .NET Framework. Библиотека поддерживает рекурсивно-параллельный стиль программирования и обеспечивает эффективное распределение работы и динамическую балансировку загрузки вычислительных модулей в процессе исполнения программы. Она может быть использована для приложений, написанных на любом языке программирования, поддерживаемом .NET Framework. Целью численного эксперимента было исследование ускорения, достигаемого за счет рекурсивно“=параллельной организации вычислений. Для эксперимента автором было разработано специальное приложение на языке C#, предназначенное для генерации различных наборов исходных данных с заданными параметрами. В работе описаны характеристики сгенерированных исходных пар графов, а также результаты, полученные в ходе эксперимента.

Статья посвящена построению корпуса предложений, размеченных по общей тональности на 4 класса (положительный, отрицательный, нейтральный, смешанный), корпуса фразеологизмов, размеченных по тональности на 3 класса (положительный, отрицательный, нейтральный), и корпуса предложений, размеченных по наличию или отсутствию иронии. Разметку проводили волонтёры в рамках проекта «Готовим тексты алгоритмам» на портале«Люди науки».На основе имеющихся знаний о предметной области для каждой из задач были составлены инструкции для разметчиков. Также была выработана методика статистической обработки результатов разметки, основанная на анализе распределений и показателей согласия оценок, выставленных разными разметчиками. Для разметки предложений по наличию иронии и фразеологизмов по тональности показатели согласия оказались достаточно высокими (доля полного совпадения 0.60-0.99), при разметке предложений по общей тональности согласие оказалось слабым (доля полного совпадения 0.40), по-видимому, из-за более высокой сложности задачи. Также было показано, что результаты работы автоматических алгоритмов анализа тональности предложений улучшаются на 12-13 % при использовании корпуса, относительно предложений которого сошлись мнения всех разметчиков (3-5 человек), по сравнению с корпусом с разметкой только одним волонтёром.

Разработка программного обеспечения зачастую связана с расширением функциональности. Для повышения надежности в этом случае необходимо минимизировать изменение ранее написанного кода. Для инструментальной поддержки эволюционной разработки программ была предложена процедурно-параметрическая парадигма программирования, что позволило повысить возможности процедурного подхода. Это обеспечивает безболезненное расширение как данных, так функций, используя при этом статическую типизацию. В работе рассматривается включение процедурно-параметрического программирования в язык C. Предлагаются дополнительные синтаксические конструкции, ориентированные на поддержку предлагаемого подхода. К ним относятся: параметрические обобщения, специализации обобщений, обобщающие функции, обработчики специализаций. Описываются их семантика, возможности и особенности технической реализации. Для проверки возможностей использования данного подхода построены модели процедурно-параметрических конструкций на языке программирования C. Приведенный пример демонстрирует гибкое расширение программы и поддержку множественного полиморфизма.

Профессиональная направленность не только предметов методического цикла, но и математических курсов - необходимое условие, обеспечивающее качественную подготовку будущих учителей математики в педагогических вузах. В статье выделены трудности, с которыми сталкивается высшее педагогическое образование, намечены пути их преодоления. Приведены примеры реализации актуальных направлений модернизации профессиональной подготовки учителей математики на физико-математическом факультете ВГПУ.

Управление ориентацией и позиционированием беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертикального взлета и посадки мультироторного типа в пространстве неразрывно связано с формированием вектора управления движением, состоящего из комбинации тяг и аэродинамических моментов создаваемых каждой винтомоторной группой. Точность и скорость формирования вектора управления движением в значительной степени влияет на ошибки позиционирования и ориентации БПЛА. В большинстве работ, посвященных синтезу систем управления БПЛА, используется вектор управления движением без учета динамики винтомоторных групп, что в некоторых случаях вынуждает снижать быстродействие системы управления. Повысить быстродействие можно за счет повышения быстродействия формирования тяги винтомоторных групп, для чего предложена линейная система управления тягой винтомоторной группы. Винтомоторная группа в своем составе имеет нелинейную внутреннюю связь по аэродинамическому моменту и выходной сигнал - тягу, нелинейно зависящую от квадрата скорости вращения винта. Обычно, винтомоторной группой управляют как электродвигателем - внутреннюю связь по аэродинамическому моменту рассматривают как внешнее возмущение, а тягой управляют посредством изменения скорости вращения винта, которая вычисляется на основании требуемого вектора управления движением. Предлагается рассматривать тягу и аэродинамический момент как составную часть винтомоторной группы, для которой построить линейную систему управления тягой. Для этого выполнена линеаризация обратной связью системы винтомоторной группы, связывающей подаваемое на двигатели напряжение с вектором управления движением, являющимся выходной величиной. Процесс линеаризации разбит на два этапа: на первом этапе выполнена линеаризация обратной связью по состоянию для электродвигателя с внутренней нелинейной связью по аэродинамическому моменту; на втором этапе выполнена линеаризация обратной связью по выходу, полученной на первом этапе системы с нелинейным выходным сигналом - тягой. В соответствии с принципами подчиненного регулирования для линеаризованной обратной связью винтомоторной группы сформировано управление двигателем. Выполнено моделирование. Важным вопросом при применении линеаризации обратной связью является сохранение качественных характеристик системы управления при несоответствии параметров объекта и модели, параметры которой используются для вычисления линеаризующей обратной связи. В работе проведено моделирование при несоответствии некоторых параметров до 50%.

Цель данного исследования заключается в создании компьютерной модели, которая будет использоваться для улучшения системы пассивного отвода тепла от бассейна выдержки с двухфазным кольцевым термосифоном. Данная модель позволит провести анализ работы системы, определить набор квазиоптимальных решений для ее параметров и улучшить эффективность отвода тепла. Разработка такой модели может помочь улучшить процессы теплообмена и повысить эффективность работы системы в целом. Метод. Для решения поставленной задачи использовались методы математического и компьютерного моделирования, производилось изучение механизмов передачи тепла в системе и определение оптимальных параметров для эффективного отвода тепла, а также сравнение различных вариантов конструкции и параметров системы для выбора наиболее эффективного решения. Использование данных методов обеспечил комплексный подход к разработке и совершенствованию системы пассивного отвода тепла с двухфазным кольцевым термосифоном.
Результат. Разработана компьютерная модель совершенствования системы пассивного отвода тепла от бассейна выдержки с двухфазным кольцевым термосифоном. Эта модель позволяет проводить анализ работы системы, усовершенствовать ее параметры и улучшить эффективность отвода тепла. Создание такой модели является важным шагом в развитии и совершенствовании системы, позволяя более точно прогнозировать ее работу и вносить необходимые улучшения.
Вывод. Разработанная компьютерная модель может быть использована для дальнейших исследований, усовершенствования процессов отвода тепла и повышения эффективности работы системы в целом. Она позволяет более детально изучить процессы отвода тепла и настроить работу системы. Модель предоставляет возможность проводить численные расчеты, анализировать различные сценарии и оценивать эффективность изменений параметров системы.

В современных системах видеонаблюдения, в которых широко распространено использование технологии компьютерного зрения, наиболее важной информацией на изображении являются данные о контурах объектов и выделение мелких деталей. К системам предъявляются жесткие требования, такие как: высокая скорость обработки информации с большого количества камер одновременно, работа в условиях плохого освещения объекта и под воздействием внешних шумов (электромагнитных полей, коротких помех от высоковольтных линий передач). Поэтому совершенствование методов обработки изображения с применением устройств распараллеливания вычислений и построения многопоточной системы является актуальной задачей. В данной работе для обработки изображения на ПЛИС разработан и смоделирован анизотропный фильтр высоких частот 3x3. Описан алгоритм его построения в виде разделимого векторного представления. Дано подробное описание о разработке эффективного разделимого двумерного цифрового фильтра для повышения резкости и выделение границ объектов RGB-изображений. Фильтр основан на синтезе предложенного анизотропного фильтра высоких частот 3x3 и градиентного фильтра Собеля. Спроектирована соответствующая структурная схема фильтра. По результатам обработки искаженного изображения можно сделать вывод о том, что разработанный фильтр обладает свойством более равномерной детализации и выделения объектов на изображении и менее подвержен гауссовскому шуму по сравнению с градиентным фильтром Собеля и фильтром высоких частот Лапласа. Разработана схема конвейера фильтра на ПЛИС для обработки одной плоскости RGB изображения. За счет использования разделимых фильтров предложенная реализация практически в 2 раза оптимальнее по числу выполняемых операций сложения/вычитания, чем прямая реализация градиентного фильтра Собеля 3х3 и анизотропного фильтра высоких частот 3х3.