Архив статей журнала
Текущие исследования по разработке передовых квантовых алгоритмов нацелены на создание набора алгоритмических примитивов, которые могут быть использованы в качестве модулей для различных промышленных рабочих процессов. Цель статьи заключается в рассмотрении различных квантовых алгоритмов для оптимального квантового управления. В работе использовались методы систематического обзора литературы, контент-анализа. Всесторонний поиск осуществлялся в соответствии с рекомендациями PRISMA и проводился в базах Scopus, Web of Science и Google Scholar за период с 2022 по 2025 г. Литература для такого обзора отбиралась в базах данных на основании количества цитирований публикаций, импакт-фактора, индекса Хирша журналов. В практической части исследования использовались методы численного оптимального управления и обучения с подкреплением. В статье представлен обзор исследований современных авторов в области ослабления эффектов шума и декогеренции, анализа ошибок квантовых алгоритмов, а также методов оценки и снижения суммарной погрешности. В процессе исследования в качестве перспективного алгоритма для квантового оптимального управления прорабатываются тепловые ансамбли с целью аппроксимации следа унитарной матрицы. Проводится аналитическая связь между алгоритмом Ахаронова для получения полинома Джонса. Отдельно рассмотрены трехпрядевые косы и их унитарные представления, а также представления на основе тепловых ансамблей. Показана методика измерения математического ожидания фазово-чувствительного оператора обнаружения ансамбля. Доказано преимущество приведенного алгоритма для квантового оптимального управления. Рассмотрен вариационный квантовый алгоритм и его особенности. В работе получены результаты сравнительного анализа наиболее распространенных квантовых алгоритмов оптимального управления. Обозначены пути их усовершенствования с указанием характерных особенностей для каждой модели. Также отмечено, что перспективным направлением дальнейших изысканий является изучение возможностей пересечения областей квантовой механики и машинного обучения, что может привести к созданию новых подходов к управлению квантовыми системами, улучшению существующих алгоритмов.
В исследовании рассмотрены вопросы автоматизации проектирования и реализации компонентов систем моделирования, основанных на мультиагентной архитектуре. Целью исследования является разработка инструментальных средств поддержки разработки таких систем. В ходе исследования были созданы инструменты, которые упрощают процесс создания агентов для платформы Java Agent DEvelopment Framework™. Особенностью этих инструментов является использование схем иерархических машин состояний для формирования каркаса агента с модулями-шаблонами, что значительно облегчает дальнейшую реализацию функциональности. Такой подход позволяет эффективно и надежно планировать архитектуру агента, учитывая поставленные задачи. В статье представлены ключевые компоненты комплекса инструментальных средств. Главный компонент - генератор каркаса агента, работающий в двух режимах. Первый подразумевает использование специально разработанных модулей для платформы Java Agent DEvelopment Framework™, реализующих поведение агента в логике иерархических машин состояний и настраиваемых в зависимости от схемы. Второй режим формирует самодостаточный модуль класса в парадигме расширенных иерархических машин состояний с возможностью выполнения кода при возникновении событий. Предлагается визуальный редактор с интерфейсом для проектирования схем и наполнения их кодом. Результаты исследования были применены при создании мультиагентной среды для моделирования взаимодействия микросетей. Фрагменты результатов работы комплекса для одного из агентов среды приведены в качестве примера.
Цель работы - изучение синтеза структуры системы машинного распознавания производственных ситуаций и выполнение математической интерпретации задачи повышения эффективности производства с помощью карты потока создания ценности. Статья опирается на методологию бережливого производства, применяя карту потока создания ценности в качестве основного инструмента исследования. Данный инструмент, отличающийся высокой эффективностью и широкой применимостью, позволяет анализировать и оптимизировать потоки создания ценности. В работе представлено подробное описание цели и процедуры построения карты потока для производственного предприятия. Процесс распознавания производственных ситуаций рассматривается с учетом соотношений между классами, ситуациями, производственными показателями и вероятностными характеристиками модели. Синтез структуры распознавания и бережливого производства основан на соотнесении производственных объектов и этапов построения карты потока ценности. Синтез позволяет комплексно рассмотреть и объединить структурные процессы предприятия, представленные как единая семантическая сеть взаимодействий и поэтапной реализации метода карт потока создания ценностей. Однако любые производственные ситуации, за исключением запланированных рабочих циклов оборудования, имеют стохастическую природу. При решении задач распознавания производственных ситуаций часто используются байесовские правила, которые демонстрируют более высокую вероятность правильного распознавания, чем индивидуальные алгоритмы. В результате исследования получено соотношение, обеспечивающее синтез структуры системы машинного распознавания производственных ситуаций в рамках бережливого производства.
Показано, что цифровые двойники являются одной из самых перспективных и значимых технологий, способствующей значительному повышению эффективности, точности и гибкости управления объектами и процессами. Выполнен системный анализ теоретических источников, сайтов и научно-технических новостей, посвященных созданию и применению цифровых двойников сложных технических и биологических объектов (цифровые двойники человека) в системах управления и поддержки принятия решений. Отмечена высокая актуальность исследований в области цифровых двойников человека. Показано отличие понятий «Цифровой двойник человека» и «Цифровая личность». Введен новый термин - «Цифровой двойник индивидуума», объединяющий идею точной цифровой репликации физической сущности человека («Цифровой двойник человека») и концептуального представления его личности в цифровом формате («Цифровая личность»). Показано, что цифровой двойник индивидуума может включать как физическую, так и социально-психологическую составляющую, сохраняя ключевые характеристики оригинала (специально спроектированной виртуальной модели человека) и его образа, создаваемого в виртуальном пространстве. Приведены примеры применения цифрового двойника индивидуума в различных отраслях народного хозяйства. Разработана концептуальная структурно-функциональная модель управления цифровым двойником в организационных системах. Разработанная модель призвана стать основой для дальнейшего системного моделирования и последующего проектирования математической модели, а также разработки алгоритмов и программного обеспечения цифрового двойника человека. Отмечены вызовы и проблемы, которые неизбежно придется решать в связи с применением цифровых двойников в организационных системах.
Целью работы являлся анализ путей повышения эффективности человеко-машинных интерфейсов комплексов радиомониторинга и радиоконтроля, работающих в коротковолновом диапазоне в масштабе реального времени. Показана специфика задач классификации и идентификации источников сигналов коротковолнового диапазона, анализируемых операторами комплексов радиомониторинга и радиоконтроля. Отмечены ограничения и требования, предъявляемые к системам радиомониторинга и радиоконтроля, работающим в режиме реального времени. Известная модель трансформации данных в управленческие решения адаптирована к задачам анализа сигналов. Показана ключевая роль человеко-машинных интерфейсов в трансформации категорий данной модели, а также когнитивных свойств оператора при анализе сигналов. Предложены пути решения проблемы оптимизации распределения задач между структурными уровнями комплекса радиомониторинга и радиоконтроля и определены основные направления развития человеко-машинных интерфейсов с учетом специфики задач и существующих ограничений на вычислительные ресурсы элементов комплекса. Проанализированы перспективы реализации архитектуры «клиент-сервис» и предложены направления ее развития при создании комплексов радиомониторинга и радиоконтроля. Предложены принципы построения специализированного программного обеспечения клиентской части комплекса, отражающие специфику задачи разработки эффективного интерфейса оператора комплекса, работающего в реальном масштабе времени.
Целью исследования является оптимизация с помощью математического моделирования геометрии входного сопла в трубе Леонтьева для повышения эффективности газодинамической стратификации в условиях отсутствия внешнего теплообмена. В отличие от существующих подходов, в которых преимущественно рассматриваются сопла Лаваля для ракетных и холодногазовых систем, в данном исследовании впервые анализируются колоколообразные и кольцевые конфигурации сопел в связке с процессом энергоразделения в трубе Леонтьева. Численное моделирование выполнено в программном комплексе ANSYS Fluent с использованием уравнений Навье-Стокса и турбулентной модели Shear Stress Transport. Результаты показывают, что колоколообразное сопло обеспечивает более стабильный сверхзвуковой поток и снижает псевдошоковые потери, а кольцевое сопло, напротив, формирует высокую интенсивность локального перераспределения энергии, сопровождающуюся ростом турбулентных потерь. Полученные результаты подчеркивают важность выбора оптимальной конфигурации сопла для достижения максимальной эффективности работы теплообменных устройств. В заключение сделан вывод о предпочтительности использования колоколообразных сопел в системах, требующих стабильного перераспределения энергии, а также обозначены возможные направления дальнейших исследований. Данные результаты могут быть применены при проектировании систем теплообмена для газотранспортных и энергетических установок.
До сих пор неполно освещены вопросы прогнозирования эффективности работы оборудования обогатительных фабрик как одного из основных подразделений по переработке добытого полезного ископаемого на горно-обогатительном комбинате при реализации технологических процессов измельчения руды; приведенные оценки являются в основном приближенными и характеризуются низким уровнем достоверности. Целью данной работы является разработка моделей для построения прототипов подсистемы, которая поспособствует повышению эффективности работы измельчительного оборудования и фабрики в целом за счет гибкого и оперативного планирования производственных затрат. Проведенный анализ указывает на актуальность в данном аспекте методов предиктивной аналитики, обеспечивающих установление научно обоснованных обратных связей, актуализацию выработки управляющих решений в сфере планирования производства на основе высокоточных модельных оценок и прогнозирования результатов производственных операций и процессов с учетом изменений широкого спектра технологических параметров. Представлены концептуальная теоретико-множественная и схематичные функциональные модели исследуемой подсистемы, которые позволили выявить, детализировать и изучить ее функции и реализующие их компоненты, параметры состояния этих компонентов, механизмы их взаимодействия между собой, внешней средой и другими подсистемами, вовлеченными в процесс автоматизации производственного процесса. Разработка и внедрение подсистемы предиктивной аналитики позволят реализовать высокоточные модельные оценки показателей работы оборудования в режиме онлайн и, что крайне важно, их прогнозирование при переходе к сырью с другими характеристиками, а также при изменении технологических параметров. В данной работе были представлены результаты разработки и исследования моделей подсистемы предиктивной аналитики в составе интегрирующего уровня при автоматизированном управлении обогатительной фабрикой горно-обрабатывающего комбината.
Износостойкость контактирующих поверхностей различных деталей машин и механизмов является одним из главных эксплуатационных показателей, который определяет работоспособное состояние любой машины и ее безотказность. Авторами был проведен анализ состояния дорожно-строительной техники и выявлены наиболее часто выходящие из строя узлы в различных агрегатах. Основываясь на проведенном анализе, в данной статье авторы рассмотрели вопрос повышения износостойкости валов различного назначения в местах их контакта с другими поверхностями как узлов, наиболее нагруженных и распространенных в большинстве машин и механизмов. При изучении проблемы повышения износостойкости был сделан акцент на упрочнении поверхностно-пластическим деформированием с наложением переменного магнитного поля для валов из углеродистой конструкционной стали 45 как материала, который имеет широкое распространение на отечественном рынке, и при этом простого в обработке и производстве. Помимо описания выбора рациональных режимов обработки, измерения весового износа, микротвердости обработанных и необработанных образцов, авторами был проведен ряд экспериментальных исследований и сделаны выводы о влиянии роста микротвердости на износостойкость после изучаемой обработки поверхностей конструкционных сталей.
Стремительный рост объемов данных обуславливает необходимость разработки эффективных алгоритмов и технологий для их обработки в распределенных системах. Целью исследования является усовершенствование существующих алгоритмов обработки и распределения данных, учитывая текущую нагрузку на систему и общую загруженность. Анализ существующих методов обработки больших данных, таких как MapReduce, сегментирование и консистентное хеширование, подчеркивают важность развития адаптивных систем для обработки больших данных. Предложенная формула, включающая динамический коэффициент, позволяет значительно повысить производительность, масштабируемость и отказоустойчивость распределенных систем. Результаты моделирования демонстрируют, что предложенный подход позволяет достичь более эффективного использования ресурсов и предотвращает перегрузку отдельных узлов по сравнению с традиционными методами. На основе проведенного сравнительного анализа обоснована практическая применимость разработанной методики в широком спектре распределенных систем. Заключение подчеркивает стратегическую значимость развития адаптивных систем для обработки больших данных и интеграции современных технологий, таких как искусственный интеллект и машинное обучение. Предложенные усовершенствования открывают перспективы для дальнейших исследований и разработки более мощных и гибких распределенных систем, способных эффективно справляться с возрастающими требованиям современной цифровой среды.
Статья рассматривает состояние сформированности предложно-падежных конструкций у старших дошкольников с общим недоразвитием речи. На основе анализа исследований выявлены типичные ошибки, которые ведут к искажению грамматической структуры предложений, что в перспективе может негативно сказаться на письменных навыках учащихся. Формирование предложно-падежных конструкций эффективно происходит при комплексном подходе, объединяющем усилия всех участников образовательного процесса, использование разнообразных методов и вовлечение различных анализаторов. Эмпирическая часть статьи освещает ход и результаты экспериментального исследования. Анализ полученных данных показал, что многие дошкольники испытывают трудности как в освоении, так и в активном применении предложно-падежных конструкций в спонтанной речи. Детям легче выполнять задания, связанные с демонстрацией действий, нежели с устным называнием предлогов. Наибольшую сложность вызывали задания, требующие изменения названий объектов в зависимости от их числа и падежа, выбора предлогов и построения связных предложений с их использованием. Автор выделил направления коррекционной работы, включающие разработку специальной программы, учитывающей особенности каждого ребенка, его текущий уровень развития и темпы усвоения материала. Такая программа должна предусматривать систематические занятия, применение разнообразных методов обучения, а также активное участие педагогов и родителей в коррекционном процессе.
В современных условиях усиления миграционных процессов востребованы умения современных учителей работать с детьми мигрантов, осуществлять их педагогическую адаптацию в русскоязычной образовательной среде. Исследование посвящено выявлению и обоснованию педагогических условий результативной адаптации детей мигрантов при изучении естественнонаучных предметов в основной школе. Это оптимальное сочетание содержания естественнонаучных предметов с возможностями адаптивных технологий обучения; применение интеллект-карт в учебной деятельности с акцентом на когнитивный аспект; применение курсов внеурочной деятельности, ориентированных на развитие коммуникации и культуры; усиление рефлексивных действий по учету возрастных и личностных особенностей. Ведущим подходом в исследовании является инклюзивный подход, позволяющий учитывать индивидуальные потребности и культурные особенности каждого обучающегося, что способствует не только их языковой и социальной адаптации, но и общему развитию. Описана разработанная автором программа внеурочной деятельности, которая опирается на диалог культур с целью воспитания и развития у обучающихся мигрантов коммуникативных способностей, приобщения их к российской культуре (культурному наследию города обучения), принятию российской идентичности, используя материал по химии, биологии и географии. Для определения результативности педагогической адаптации выявлены четыре основных критерия и семь показателей: образовательный (показатели: качество обучения и выполнения всероссийских проверочных работ (ВПР) по естественнонаучным предметам), мотивационно-деятельностный (показатели: мотивация к обучению; участие в естественнонаучных внеклассных мероприятиях), коммуникативный (показатель - социализация), эмоциональный (показатели: тревожность; культурно-ценностные ориентиры). В результате педагогического эксперимента установлен существенный рост показателей экспериментальной группы практически по всем критериям, в сравнении с контрольной группой.
Расширение экспорта образовательных услуг приводит разработчиков образовательных программ к вопросам развития межкультурных связей и формированию у обучающихся глобальных компетенций, значение которых растет с каждым днем. В связи с этим возникает необходимость изучения способов и методов измерения уровня сформированности глобальных компетенций, что и является целью настоящего исследования. В работе проанализировано влияние программы формирования глобальных компетенций на уровень межкультурного взаимодействия студентов Кабардино-Балкарского государственного университета. Для этого проведено сравнительное исследование, основанное на данных двух анкетирований иностранных студентов, для которых проводились образовательные мероприятия, организованные сотрудниками Высшей школы международного образования и Клубом интернациональной дружбы Кабардино-Балкарского государственного университета. Анализ выявил динамические изменения в восприятии и поведении студентов, свидетельствующие о росте их межкультурной компетентности, критического мышления и толерантности. Полученные результаты подтверждают эффективность программы в подготовке студентов к взаимодействию в многонациональной среде, подчеркивают значимость межкультурного образования, необходимость дальнейших исследований в данной области, а также разработку новых образовательных стратегий, способствующих развитию глобальных компетенций и успешной адаптации студентов к современным вызовам.