SCI Библиотека

В настоящем томе представлены основные работы Г. И. Марчука в области теории сопряженных уравнений и их приложений к решению задач математической физики. Развитие метода сопряженных уравнений в значительной степени основано на трудах Г. И. Марчука в течение его 65-летней научной деятельности. В книге изложена развиваемая им и его научной школой методология решения задач математической физики с помощью теории сопряженных уравнений. Методология применяется к требующим глубокого анализа сложным системам, с помощью которых изучаются проблемы глобальных изменений климата, охраны окружающей среды, атомной энергетики, иммунологии, сохранения биосферы с учетом интенсивного развития промышленности и многие другие. В рамках единого подхода формулируются новые постановки задач, стимулируемые развитием новых технологий.

Они включают совместный анализ модельных решений и данных измерений, например спутниковых; поиск решения обратных задач; оценку функционалов от решения прямых и обратных задач.

Для специалистов в области вычислительной математики и математического моделирования, аспирантов и студентов старших курсов.

Рассмотрены вычислительные технологии определения коэффициентов переноса в моделях многокомпонентых смесей на основе моле-кулярно-кинетической теории. Предназначено бакалаврам, специалистам, магистрантам, обучающимся по направлениям «Прикладная математика и информатика», «Прикладная информатика», «Информатика и вычислительная техника», «Теплоэнергетика и теплотехника», «Двигатели летательных аппаратов», «Проектирование авиационных и ракетных двигателей», а так же исследователям, занимающимся математическим моделированием задач механики жидкости и газа.

В лекциях рассмотрены в конспективном плане особенности применения математических методов исследования в прикладных задачах, общие вопросы теории моделирования, разобраны методы построения математических моделей.

Материал учебного пособия соответствует требованиям Государственного
образовательного стандарта по математике. В книге содержатся основные главы
теории математических методов и функций для студентов программистов.
Для студентов университетов, педагогических вузов, студентов технических
вузов, преподавателей, инженеров, программистов, использующих в
практической деятельности специальные Математические методы и функции.

Монография посвящена задачам вычислительной математики, численные методы решения которых отсутствуют в существующей литературе. К таким неклассическим задачам в данной работе отнесены методы решения нелинейных уравнений, содержащих интегралы с искомым параметром; методы формирования, исследования и применения неявно заданных функций одной переменной; методы решения нелинейных параметрических уравнений и систем уравнений; методы решения дифференциальных уравнений с разрывной правой частью по используемому аргументу. Книга предназначена для специалистов в области разработки численных методов, а также магистрантов, аспирантов и докторантов, осуществляющих с использованием методов вычислительной математики решение разнообразных прикладных задач.

Приведен комплекс математических моделей снижения дисбаланса системы централизованного теплоснабжения, основанный на системном применении методов оптимизации параметров на различных уровнях системы теплоснабжения, оптимального распределения электрической энергии. Рассматриваются вопросы цифровизации систем энергообеспечения. Приводится анализ различных вариантов стратегий внедрения энергоресурсосберегающих мероприятий на примере объектов энергопотребления Удмуртской Республики и Республики Крым.

Монография может быть рекомендована студентам высших учебных заведений, обучающимся по направлению 09.04.02 «Информационные системы и технологии» при изучении дисциплин «Архитектура современных информационных систем», «Методы исследования информационных процессов и технологий», а также специалистам для подготовки оптимальных управленческих решений в штатных и аварийных ситуациях с целью оптимизации распределения энергетических потоков, экономии и учета энергоресурсов.

Рассматривается задача управления процессом кристаллизации металла в литейном деле. От того, как протекал процесс затвердевания жидкого металла, зависит качество полученного образца. Известно, что для получения образца хорошего качества желательно, чтобы поверхность раздела фаз была как можно ближе к плоской и чтобы скорость ее движения была близка к заданной. Предложена математическая модель процесса кристаллизации, в основе которой лежит трехмерная двухфазная начально-краевая задача типа Стефана. В качестве функции, управляющей процессом, используется скорость перемещения литейной формы в печи. Управляющая функция, удовлетворяющая технологическим требованиям, определяется из решения сформулированной задачи оптимального управления. Её решение проводится численно, с помощью градиентных методов минимизации функционалов. В работе используется эффективный способ вычисления компонент градиента целевой функции. Он основан на применении методологии быстрого автоматического дифференцирования и позволяет вычислять точное значение градиента целевой функции для выбранного дискретного варианта задачи оптимального управления.

В монографии освещены вопросы постановки задачи нелинейной оптимизации применительно к математическим моделям, приведены примеры применения методов нелинейного программирования в моделях процессов, систем и сложных технических объектов в экономике, астрофизике и энергетике. Рассматриваются методы решения задач с использованием множителей Лагранжа, численные методы нелинейной оптимизации с ограничениями и без ограничений, приводятся сведения о специализированном программном обеспечении, а также краткая история теории оптимизации и очерки о жизни учёных, работавших в этой области. Книга предназначена для студентов ВУЗов и специалистов в области прикладной математики, естественнонаучных и экономических дисциплин. Может использоваться в качестве справочного пособия.

Изложен феноменологический вывод квазигидродинамической системы, описывающей движения сжимаемой вязкой теплопроводной среды. Разработаны методы построения точных решений квазигидродинамической системы в динамике слабосжимаемой вязкой жидкости. Исследованы диссипативные свойства системы. Выявлены ее глубокие связи с классическими моделями Навье–Стокса и Эйлера. Проведен анализ свойств упрощенных квазигидродинамических систем. Дан обзор результатов, полученных разными авторами в этом научном направлении.

Представлены многомасштабные подходы, модели и алгоритмы для проектирования нейроморфных устройств памяти компьютеров нового поколения. Разработанные подходы дают возможность решать задачи, связанные с имитационным моделированием работы нейроморфных сетей в режимах интеллектуального анализа данных и машинного обучения. Рассмотрены вопросы, связанные с построением вычислительной модели образования/разрушения проводящих каналов в мемристорных элементах, лежащих в основе нейроморфных сетей. Созданы новые алгоритмы моделирования работы нейроморфной сети с учетом стохастических эффектов, а также построены оригинальные методы и средства имитационного моделирования обучения нейроморфной сети. Представлены основные подходы, примененные при создании программного обеспечения для имитационного моделирования работы нейроморфных сетей на базе интеграционной платформы многомасштабного моделирования, объединяющей информационные потоки на различных масштабных уровнях, включая уровень мемристора - нового элемента резистивной памяти, уровень нейроморфной сети и уровень имитации обучения нейроморфной сети по прецедентам. Книга предназначена для научных работников, специалистов в области вычислительной электроники, студентов старших курсов и аспирантов технических университетов.