SCI Библиотека

В работе рассматривается технология компьютерной реконструкции и анимации внешнего облика дючерской девушки XVII века. В первой части исследования представлены результаты компьютерной реконструкции внешнего облика девушки по черепу, полученные в ходе антропологического исследования краниологическим методом М.М. Герасимова Вторая часть описывает методику реконструкции одежды того времени с помощью современных технологий.

Представлены предварительные результаты сравнительной оценки двух современных подходов в обучении бакалавров на основе традиционных видов занятий и обучения с использованием иммерсивных технологий по критерию эффективности усвоения знаний обучающимися по направлению 24.03.05 Двигатели летательных аппаратов. В качестве иммерсивной образовательной среды использована платформа «Виртуальный павильон для изучения конструкции авиационных двигателей», представляющая собой совокупность взаимосвязанных учебных пространств: виртуального ангара, учебной лаборатории, моторного класса, мастерской-тренажёра. Платформа оснащена: инструментарием для взаимодействия с объектами при выполнении практических заданий; интегрированными в среду информационно-техническими базами данных по изучаемым двигателям и их интерактивными макетами в виде цифровых копий двигателей, представленных в Центре истории авиационных двигателей Самарского университета. На основе методов тестирования сделана попытка оценки качества освоения обучающимися учебного материала по дисциплине «Введение в специальность». По результатам проведённого анализа можно заключить, что применение иммерсивных технологий в изучении сложных технических объектов позволит сократить применение традиционных средств изучения конструкций двигателей на основе чертежей, схем, разрезных макетов и натурных образцов в пользу виртуальных тренажёров, лабораторий, библиотек и др., включая дистанционное обучение.

в работе предложен новый подход к построению элементно-адаптивных расчетных сеток, сгущающихся к элементам конструкций свайного фундамента. Построенные расчетные сетки ориентированы на использование в численных алгоритмах для проведения компьютерного мо- делирования температурных полей в грунте в области свайных фундаментов зданий северных городов, находящихся в криолитозоне. Особенностью таких свайных фундаментов является наличие в них разномасштабных элементов, таких как сваи и сезонно-действующие охлаждающие устройства. Присутствие таких элементов создает проблемы, связанные с построением расчетной сетки. Качество новой расчетной сетки проверялось путем сравнения численных данных компьютерного моделирования с данными температурного мониторинга в термометрической скважине для конкретного жилого здания в городе Салехарде. Построенная расчетная сетка также сравнивалась с использованной ранее геометрически-адаптивной сеткой с выделенными зонами сгущения узлов. Результаты численных экспериментов выявили преимущество новой расчетной сетки перед старой. Было показано, что сетки, построенные с помощью нового подхода, позволяют повысить точность численных расчетов по нахождению тепловых полей в грунте в области свайного фундамента, уменьшить используемую машинную память и время счета.

в данной работе рассматривается усредненная по глубине модель движения вязкой жидкости, предназначенная для компьютерного моделирования распространения вулканических лав. Описываются математические свойства модели, методы ее аппроксимации и алгоритмы численного решения, ориентированные на применение современных гибридных вычислительных кластеров. Математическая модель представляет собой систему уравнений гиперболического типа, которая отражает законы сохранения массы и импульса в приближении тонкого слоя. Данные рельефа, реологические свойства жидкости и экструзия вещества из кратера задаются как неоднородные члены в системе. Предлагаемая математическая модель имеет преимущество вычислительной эффективности из-за ее двумерности и включения высоты свободной поверхности в качестве переменной в основные уравнения. В работе обсуждаются параллельные компьютерные реализации рассматриваемой модели на основе OpenFOAM (MPI), OpenMP и OpenACC. Компьютерные коды реализованы на вычислительных кластерах с общей и распределенной памятью на CPU и GPU под управлением ОС Linux. Проведены верификация кодов на аналитическом решении задачи и профилирование кодов для многоядерных CPU с общей памятью и GPU.

Рассматриваются математические модели конвекции–диффузии–реакции, которые относятся к моделям тепломассопереноса и применяются при исследовании природных и техногенных процессов. Для данного класса моделей актуальной является задача идентификации как параметров самой модели, так и входящих в нее граничных условий по результатам измерений значений искомой функции в отдельных точках рассматриваемой области. Задачу усложняет наличие неполных измерений, искаженных случайными помехами.

Решение заключается в разработке комбинированного двухэтапного метода идентификации, основанного на последовательном применении метода минимизации критерия идентификации безградиентного типа и рекуррентного метода оценивания неизвестных входных сигналов. Для применения указанных методов выполняется переход от исходной модели, описываемой уравнениями в частных производных, к дискретной линейной стохастической модели в пространстве состояний, в которой неизвестные граничные условия рассматриваются как неизвестные входные сигналы.

В результате построены новые дискретные линейные стохастические модели конвекции–диффузии–реакции для трех разных типов граничных условий. Предложена общая схема процесса параметрической идентификации, включающая двухэтапную идентификацию неизвестных параметров математической модели и идентификацию неизвестных граничных условий.

Для проверки работоспособности предложенного метода построены компьютерные модели конвекции–диффузии–реакции и выполнена реализация всех алгоритмов на языке MATLAB. Проведена серия вычислительных экспериментов, результаты которых показали, что разработанная двухэтапная комбинированная схема позволяет идентифицировать параметры исходной модели, значения функций, входящих в граничные условия, а также вычислить по неполным зашумленным измерениям оценки функции, описывающей процесс конвекции–диффузии–реакции.

Полученные результаты могут быть использованы не только при исследовании процессов тепломассопереноса, но также при решении задач идентификации параметров моделей дискретных стохастических систем с неизвестными входными сигналами и при наличии случайных помех.

Система профессиональной подготовки специалистов МЧС России формирует компетенции, необходимые для действий в особо опасных ситуациях. Такие особые условия требуют научно обоснованного использования новейших технологий в процессе профессиональной подготовки. Цифровые обучающие программы при обучении курсантов вузов МЧС России позволяют моделировать условия чрезвычайной ситуации и осуществлять безопасный формат обучения в отдельных экстремальных ситуациях, формируя профессиональные знания и оперативное мышление. Авторами разработана программа, позволяющая обучаться в процессе выполнения заданий и оценивать динамику профессиональной подготовленности курсантов вузов МЧС России. Программа содержит раздел информационного сопровождения, адаптивную систему аудита знаний и систему прогнозирования возможных результатов, а также средства контроля. Программа имеет вариант интерфейса для обучающихся, который позволяет получить в любой момент времени полную информацию о персональных достижениях, и вариант для преподавателей, в котором можно увидеть общую успеваемость, процент качества выполнения каждого тестового задания. Целью исследования является обоснование эффективности разработанной авторами цифровой обучающей программы «Азбука Спасателя» в системе профессиональной подготовки курсантов Академии МЧС России. В статье описан алгоритм функционирования программы, поэтапный процесс разработки и апробации программного продукта, представлены результаты оценки преподавателей и контрольного тестирования курсантов. Полученные в ходе исследования данные констатируют функциональность, доступность и значимость программы «Азбука Спасателя» в профессиональной подготовке курсантов вузов МЧС России.

Рассмотрено движение многофазного потока в выпарной емкости аппарата погружного горения при различной дисперсности газожидкостной струи. Исследование проводилось на примере контейнера с затопленной струей и свободной поверхностью, который является модельным представлением выпарной емкости. Проведена серия численных экспериментов с различными диаметрами пузырьков газа методом конечных объёмов. Диаметр пузырьков газа выбирался таким образом, чтобы исключить их дробление. При этом были задействованы вихревая модель турбулентности и модель сопротивления Грейс, учитывающая деформацию пузырьков. В результате численных экспериментов получены данные о зависимости гидродинамического поведения в выпарной емкости от морфологии затопленной струи. Обнаружено наличие неподвижной зоны на кончике газожидкостной струи при ее ударе о выпариваемую среду. Сделан вывод о необходимости учёта морфологии потока для описания структуры течения и, как следствие, определения дальнобойности струи.

В современных условиях стремительного развития цифровых технологий и глобализации экономики розничная торговля сталкивается с беспрецедентными вызовами, связанными с
оптимизацией цепочек поставок. Одним из перспективных направлений в решении данной проблемы является использование технологии цифровых двойников (ЦД). Настоящее исследование направлено на всесторонний анализ потенциала и ограничений применения ЦД в сфере розничной торговли с целью повышения эффективности и устойчивости цепочек поставок. Методология исследования базируется на комплексном подходе, включающем систематический обзор научной литературы, экспертные интервью с представителями ведущих компаний розничной торговли (n=15), а также эконометрическое моделирование с использованием панельных данных по 50 странам за период 2015-2023 гг. Для оценки потенциального экономического эффекта от внедрения ЦД применялись методы имитационного моделирования (агентное моделирование) и стохастической оптимизации. Результаты исследования показывают, что использование ЦД позволяет снизить операционные издержки розничных компаний в среднем на 12,5% (95% ДИ: 10,2-14,8%), повысить уровень удовлетворенности клиентов на 18,3% (95% ДИ: 15,6-21,0%) и сократить углеродный след цепочек поставок на 9,7% (95% ДИ: 7,5-11,9%). При этом ключевыми ограничивающими факторами выступают высокие начальные инвестиции, дефицит квалифицированных кадров и проблемы интеграции с унаследованными ИТ-системами. Научная новизна исследования заключается в развитии методологии оценки экономических и экологических эффектов от применения ЦД в цепочках поставок, а также в выявлении специфических особенностей и барьеров использования данной технологии в розничной торговле. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования инвестиционных решений и разработки стратегий цифровой трансформации компаний розничного сектора.

Эффективный строительный контроль и технический надзор критически важны для успешной реализации инвестиционно-строительных проектов (ИСП). Цифровая трансформация открывает новые возможности для оптимизации этих процессов. Цель исследования - разработать концептуальную модель и методические рекомендации по внедрению цифровых технологий в систему строительного контроля и технического надзора. Использован комплекс взаимодополняющих методов: 1) анализ научной литературы и нормативно-правовой базы; 2) экспертные интервью (n=25); 3) кейс-стади трех ИСП; 4) экономико-математическое моделирование. Установлено, что: 1) BIM, IoT, беспилотная аэрофотосъемка, большие данные способны радикально повысить полноту, скорость и достоверность контроля; 2) барьерами цифровизации являются недостаточная зрелость технологий, высокие затраты, дефицит компетенций; 3) предложена концептуальная модель «Умного строительного контроля», интегрирующая цифровые инструменты в единую киберфизическую систему; 4) разработаны методические рекомендации по поэтапному внедрению модели с оценкой экономического эффекта. Значимость. Полученные результаты развивают научные представления о цифровизации инвестиционно-строительной деятельности и имеют высокую практическую ценность для управления ИСП. Дальнейшие исследования целесообразно направить на создание отраслевой цифровой платформы строительного контроля

Цифровые двойники представляют собой перспективный инструмент для оптимизации производственных процессов, в том числе в хлебопекарной промышленности. Целью данного исследования является разработка и апробация методики создания цифровых двойников хлебопекарных линий для повышения эффективности их функционирования. В работе использован комплекс методов математического моделирования, компьютерного симулирования и машинного обучения. На основе детального анализа технологических процессов и оборудования хлебозавода «ТОНОЯН» построены динамические модели ключевых производственных участков. Проведена серия экспериментов по оптимизации параметров работы жиловочного и тестоприготовительного отделений. Внедрение цифровых двойников на предприятии позволило: 1) снизить расход муки на 2,5% при сохранении качества готовой продукции; 2) повысить производительность линий на 5,7% за счет минимизации простоев; 3) сократить удельное энергопотребление на 4,1%. Предложенный подход может быть масштабирован на хлебопекарные производства различного типа. Для достижения максимального эффекта требуется адаптация моделей к специфике конкретных предприятий и активное вовлечение персонала в процесс цифровой трансформации.