Научный архив: статьи

Представлен анализ эволюционирования аналитических технологий в спортивных играх на примере футбола. Раскрыты наиболее часто применяемые в практике аналитические подходы. Дана характеристика разработанной математической модели с применением весового коэффициента и лингвистической интервальной шкалы, способствующих структурированию системы управления в рамках аналитической деятельности в футбольной команде вне зависимости от уровня спортивного мастерства.

Системный подход к реализации процессов цифровой трансформации является фундаментом успеха, поскольку реалии современного мира требуют углубленного понимания сущности нарастающей сложности проблем в условиях динамического изменения экономических институтов. Цели статьи - анализ феномена цифровой трансформации и формирование алгоритма стратегирования глобальной социально-экономической системы. Содержательная часть основана на положениях школы математических методов распознавания и прогнозирования и фактически содержит формальный алгоритм, позволяющий корректно сформировать структурированные массивы больших данных о различных состояниях и характеристиках сложной социально-экономической системы. Алгоритм включает в себя ряд шагов, позволяющих получить структурированный массив характеристик сложной системы и, применяя технику SWOT/PESTLE-анализа и методологию стратегирования, категоризировать экономические процессы как целевые и управляющие; определить меры влияния, с которыми управляющие процессы воздействуют на целевые индикаторы; определить энтропию сложной системы, провести ее минимизацию и в результате построить цифрового двойника для имитационного моделирования процессов цифровой трансформации и создания системы поддержки стратегических решений. Главным результатом применения данного подхода можно считать обогащение теории стратегии методами современной информатики и способами построения эвристических алгоритмов для решения задач класса «прогнозирование - стратегическое планирование» в сфере управления глобальными социально-экономическими системами.

В статье приведены недостатки методики «риск анализа» при оценке пожарной опасности зданий и ее недопустимости в судебно-экспертной практике. Проанализирована возможность применения численного моделирования опасных факторов пожара при производстве судебной пожарно-технической экспертизы.

Статья посвящена разработке виртуальной среды испытаний подводного робототехнического комплекса с использованием цифрового двойника. Представлена архитектура системы, реализующая моделирование поведения подводного робототехнического комплекса, визуализацию в Unity и запуск тестовых сценариев. Описаны алгоритмы управления, обработки сенсорных данных и оценки поведения в условиях подводной среды. Работа направлена на повышение точности, надёжности и эффективности автономного функционирования подводного робототехнического комплекса за счёт предварительной виртуальной отладки.

В статье приведены результаты исследования, подтверждающие высокую актуальность формирования у специалистов, задействованных в проектах технологической модернизации и импортозамещения, новой критически важной компетенции – системной грамотности, предполагающей целостное видение междисциплинарных взаимосвязей сложных систем. Показано, что системная грамотность базируется на системном мышлении и владении методологиями системной инженерии, особо актуальными при разработке социотехнических систем, включающих компоненты разной природы, и их эксплуатации на протяжении жизненного цикла. Выполнен анализ различий инженерного и управленческого взглядов на сложность, с учетом которого обоснована востребованность подготовки инновационных команд, объединяющих специалистов разных предметных областей. Сформулированы требования к образовательным продуктам нового поколения, реализующим опережающее обучение инженерно-экономическим компетенциям, необходимым для принятия интегрированных решений сложных проблем, и приведен соответствующий опыт кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета, апробированный при подготовке руководителей высокотехнологичного бизнеса. Специфика применения системной грамотности показана на примере задачи энергетического перехода, напрямую определяющей достижение технологического суверенитета и предполагающей проведение глубоких преобразований в различных отраслях и рыночных субъектах.

Выполнено первопринципное исследование структуры и свойств алмазоподобных углеродных нанотрубок, формируемых в процессе сворачивания алмазоподобного слоя L4. В результате расчётов методом теории функционала плотности установлено, что только алмазоподобные нанотрубки (n,0)L4, имеющие полипризматическую форму, могут устойчиво существовать. Точечная группа симметрии этих нанотрубок - n/mmm. Значение параметра трансляции находится в диапазоне от 1.6224 до 1.6342 ˚A. Молекулярно-динамические расчёты показали, что нанотрубка (5,0)L, имеющая минимальную полную энергию, должна быть устойчивой до 150 К. Изолированная нанотрубка (5,0)L4 обладает высоким значением модуля Юнга (890 ГПа) и шириной запрещённой зоны в 0.6 эВ, характерной для полупроводника. Материал на основе жгутов алмазоподобных нанотрубок (5,0)L4 с плотной упаковкой можно экспериментально идентифицировать при использовании рассчитанной порошковой рентгенограммы.

В рамках научного исследования проведено психофизиологическое тестирование студентов-атлетов, обучающихся в высших учебных заведениях и занимающихся в группе спортивного совершенствования на отделении борьбы греко-римского стиля. По результатам работы проведен анализ научной проблемы исследования, обзор литературных источников ведущих специалистов. Получены данные типологических параметров борцов, по результатам которых удалось выявить эффективные копинг-стратегии, а также разработать модель влияния различных психологических факторов на ведение противоборства в соревновательном поединке борцов. Модель позволила спортсменам с большей частотой реализовывать успешные технико-тактические действия, которые способствуют более высокому спортивному результату для разных стилей ведения поединка.

Работа посвящена разработке программного комплекса для реализации промышленной технологии селективного лазерного сплавления. Разработанный программный комплекс позволяет решать задачи организации эффективного производственного цикла исследования и изготовления технически сложных изделий аэрокосмической, медицинской и машиностроительной отраслей промышленности, производство которых требует высокого уровня технической оснащённости производства, больших расходов, высокой точности изготовления. В работе представлена краткая характеристика и общий алгоритм работы нескольких программных модулей, входящих в состав программного обеспечения установки селективного лазерного сплавления МЛ6. Продемонстрированы практические результаты их применения.

Цель работы. Системы моделирования и платформы программирования дают широкие возможности по использованию статистических инструментов в научно-исследовательской деятельности. Так как нормальное распределение является одним из наиболее часто встречающихся законов распределения, то критерий проверки выборки на нормальность имеет высокую востребованность среди инструментов статистического оценивания, среди которых критерий Эппса-Палли имеет статус одного из наиболее мощных. тестов для проверки отклонения распределения от нормального. Есть ряд реализаций данного теста на языках R и Python. Однако в одной из наиболее популярных систем моделирования Matlab данный тест не реализован. Таким образом, цель данного исследования разработать программную реализацию критерия Эппса-Палли в среде Matlab и проверить корректность проводимых расчетов. Материалы и методы. Вычисление статистики Эппса-Палли реализовано двумя методами - классическим, с помощью циклов, и матрично-векторным - с помощью операций линейной алгебры. Классический метод требует вычисления промежуточных величин, необходимых для получения статистики критерия, с помощью двух независимых циклов, причем второй цикл является двойным, в котором один цикл вложен в другой. Матрично-векторный метод требует меньше строк кода за счет выполнения расчетов с помощью операций линейной алгебры над матрицами и векторами. Критические значения статистики для объема выборки от 8 до 1000 элементов получены с помощью двухмерной линейной интерполяции табличных значений. Для выборки свыше 1000 элементов использована аппроксимация бета-функцией III рода. Результаты. Оценка вычислительной эффективности способов показала, что циклический подход примерно в три раза превосходит матрично-векторный по показателю затрачиваемого времени, что предположительно связано с обработкой незначащих элементов в треугольных матрицах при выполнении покомпонентных операций. Корректность программной реализации теста Эппса-Палли проверена на нескольких примерах, которые подтвердили соответствие рассчитываемых значений статистики критерия, а также критических значений статистики, известным данным. Проведена статистическая оценка критерия по эмпирическим значениям ошибки первого рода. Получено соответствие значений ошибок задаваемым уровням значимости. Проведены сравнительные оценки критерия Эппса-Палли с критериями Андерса-Дарлинга и Шапиро-Уилка по показателю эмпирической мощности критерия. Результаты оценок табулированы. Программная реализация критерия Эппса-Палли опубликована на Интернет-ресурсе MATLAB Central и доступна для свободного использования. Заключение. Разработанная программная реализация критерия Эппса-Палли является новым исследовательским инструментом, ранее отсутствовавшим в среде моделирования Matlab. Обоснован выбор алгоритма расчета статистики критерия по показателю времени, затрачиваемого на расчеты. Корректность расчетных алгоритмов подтверждается совокупностью выборочных проверок и статистическими оценками, соответствующими известным теоретическим положениям.

Цель работы. Системы моделирования и платформы программирования дают широкие возможности по использованию статистических инструментов в научно-исследовательской деятельности. Так как нормальное распределение является одним из наиболее часто встречающихся законов распределения, то критерий проверки выборки на нормальность имеет высокую востребованность среди инструментов статистического оценивания, среди которых критерий Эппса-Палли имеет статус одного из наиболее мощных. тестов для проверки отклонения распределения от нормального. Есть ряд реализаций данного теста на языках R и Python. Однако в одной из наиболее популярных систем моделирования Matlab данный тест не реализован. Таким образом, цель данного исследования разработать программную реализацию критерия Эппса-Палли в среде Matlab и проверить корректность проводимых расчетов. Материалы и методы. Вычисление статистики Эппса-Палли реализовано двумя методами - классическим, с помощью циклов, и матрично-векторным - с помощью операций линейной алгебры. Классический метод требует вычисления промежуточных величин, необходимых для получения статистики критерия, с помощью двух независимых циклов, причем второй цикл является двойным, в котором один цикл вложен в другой. Матрично-векторный метод требует меньше строк кода за счет выполнения расчетов с помощью операций линейной алгебры над матрицами и векторами. Критические значения статистики для объема выборки от 8 до 1000 элементов получены с помощью двухмерной линейной интерполяции табличных значений. Для выборки свыше 1000 элементов использована аппроксимация бета-функцией III рода. Результаты. Оценка вычислительной эффективности способов показала, что циклический подход примерно в три раза превосходит матрично-векторный по показателю затрачиваемого времени, что предположительно связано с обработкой незначащих элементов в треугольных матрицах при выполнении покомпонентных операций. Корректность программной реализации теста Эппса-Палли проверена на нескольких примерах, которые подтвердили соответствие рассчитываемых значений статистики критерия, а также критических значений статистики, известным данным. Проведена статистическая оценка критерия по эмпирическим значениям ошибки первого рода. Получено соответствие значений ошибок задаваемым уровням значимости. Проведены сравнительные оценки критерия Эппса-Палли с критериями Андерса-Дарлинга и Шапиро-Уилка по показателю эмпирической мощности критерия. Результаты оценок табулированы. Программная реализация критерия Эппса-Палли опубликована на Интернет-ресурсе MATLAB Central и доступна для свободного использования.

С использованием средств TCAD проведена оценка влияния радиационного воздействия в диапазоне доз 20кРад - 1000кРад и толщины подзатворного окисла на сдвиг порогового напряжения и чувствительность пМОП-дозиметра на базе КМОП-технологии с изоляцией LOCOS, в котором роль подзатворного окисла выполняет толстый изолирующий слой (FOXFET). Модель FOXFET сформирована в TCAD посредством моделирования КМОП-технологического маршрута с проектными нормами 0.6 мкм. Результаты моделирования показали, что чувствительность падает с ростом дозы облучения, наибольший спад наблюдается при малых дозах до 50 кРад, при дальнейшем увеличении дозы вплоть до 1000кРад наблюдается плавное снижение, которое можно объяснить постепенным насыщением ловушек в окисле зарядом. Существенный рост чувствительности прибора наблюдается с ростом толщины окисла. С помощью моделирования также рассчитаны зависимости чувствительности дозиметра от режимов формирования локального окисла.

Выполнен анализ современного состояния разработок интегральных микросхем (ИМС) для жестких условий эксплуатации, на основании которого предложено использование арсенид-галлиевой технологии HBT-HEMT. Представлены результаты приборно-технологического (TCAD) моделирования электрических характеристик гетеропереходного биполярного транзистора со структурой pnp-типа на основе GaAs. Определены следующие основные параметры: напряжение Эрли Va, коэффициент усиления базового тока в схеме с общим эмиттером BETA, напряжение пробоя промежутка коллекторэмиттер VK3BR, граничная частота /гр. Исследовано влияние на указанные параметры атомарного состава x соединения AlGaAs, ширины активной базы WE и даны рекомендации по выбору их оптимальных значений. Приведена оценка изменения параметров приборной структуры pnp-HBT при вариации температуры.