Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Статья научная
Данная работа представляет систему поддержки моделирования социально-экономических процессов на основе платформы с открытым исходным кодом. Данная система опирается на подход системы «Экомод», разработанной научной школой академика А. А. Петрова, член.-корр. РАН И. Г. Поспеловым и к.ф.-м.н. Л. Я. Поспеловой совместно с коллективом специалистов ВЦ РАН. Текущая реализация системы поддержки отличается от предыдущей использованием открытых решений, в отличие от коммерческих решений (Maple, Matlab и др.). Этим определяется специфика задач, встающих при создании системы поддержки моделирования. Данная статья представляет предлагаемый подход к вводу и выводу записи модели, описанию принятия решения агентами и взаимодействий агентов, технологических средств работы с математической записью модели. Система позволяет показать совокупность нескольких агентов, поведение каждого из которых определяется рациональным принятием оптимальных решений или сценарием, возможность объединить их описания в сложную систему нелинейных соотношений, которую трудно записать без ошибок математическими выражениями на бумаге или на компьютере. В систему включены элементы проверки корректности записи модели.
Бесплатно
Сложность языка поворотов двух дуг. Краткое сообщение
Статья научная
Работа посвящена изучению количества слов длины n, порождаемых повротами всевозможных двух дуг окружности на фиксированный иррациональный угол поворота 𝜀. В работе [1] (см. также [2]) получена кубическая оценка для арифметической сложности слов Штурма, откуда следует и кубическая оценка для количества слов, порождаемых поворотами двух дуг. В данной работе угол поворота предполагается фиксированным, в результате чего оценка на количество слов длины n получается квадратичной от n.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены основные математические свойства смеси вероятностных распределений. Отдельное внимание уделяется многомерному распределению Стьюдента и связанным с ним распределениям, для которых доказываются свойства, необходимые для практического применения. Также приведен вывод EM-алгоритма для оценки параметров смеси распределений Стьюдента, в котором на E-шаге применяется вариационный байесовский вывод. На основе смеси распределений Стьюдента построен метод машинного обучения, позволяющий с помощью одной модели решать задачи регрессии по любому набору признаков, кластеризации, обнаружения аномалий. Каждая из этих задач может быть решена моделью при наличии пропусков в данных. Метод протестирован на данных PVT-свойств пластовых флюидов, на которых результаты модели не противоречат основным физическим свойствам, а предсказания во многих случаях точнее широко известных методов машинного обучения по метрикам MAPE и RMSPE.
Бесплатно
Совмещение изображений с двух камер с различными диапазонами излучения
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению способов совмещения изображений, полученных с видеокамеры и инфракрасной камеры, с целью создания более детализированного изображения при съёмках в сложных погодных условиях.
Бесплатно
Создание программы интеллектуального анализатекстовой документации по вопросам захоронения РАО
Статья научная
Представлена программа контекстного и тематического анализа текстовой документации. Программа обрабатывает документы PDF-формата, сохраняет обратный индекс корпуса данных, а также иную служебную информацию, предоставляющую пользователю возможность поиска фрагментов текста, отвечающих введенному запросу или выбранной теме. При тематическом поиске программа ищет тексты, похожие на обучающие примеры, ранее отнесенные пользователем к выбранной теме. Тематический анализ текстового корпуса позволяет обнаруживать наличие или отсутствие в нем тех или иных типовых тем, оценивать полноту содержащейся информации.
Бесплатно
Статья научная
При численном моделировании термогидродинамических процессов вытеснения флюида в коллекторах неотъемлемым элементом численного метода является решение систем линейных уравнений. Эти системы возникают, например, при дискретизации уравнений пьезо- или теплопроводности. В данной работе рассматриваются вопросы эффективного использования графических ускорителей для решения подобных систем линейных уравнений. Также приводится сравнение быстродействия предлагаемого подхода по сравнению с существующим, в котором система линейных уравнений решается итерационными методами BiCGStab или GMRES с предобуславливателем ILU0.
Бесплатно
Сравнение поведенческих концепций равновесия на примере игры "11-20"
Статья научная
Целью данной работы является исследование игры двух игроков под названием «11-20». В отличие от предшествующих работ по данной игре были исследованы различные поведенческие концепции равновесия в их попытке качественно смоделировать поведение участников игры. С целью улучшения предсказательной силы моделей также было изучено отношение игроков к риску и склонность к кооперации. Создана программная реализация игры «11-20» и проведены несколько лабораторных экспериментов с последующим анализом результатов.
Бесплатно
Статья научная
Распространение инфекционных заболеваний в человеческих сообществах традиционно описывается с помощью математических моделей. Развитие математического аппарата со временем позволило перейти от простейших динамических моделей к более сложным, изучающим различные аспекты распространения болезни. Теория игр является довольно молодой областью математики, в которой последнее время были сделаны значительные открытия. Переход от описания действий общества в целом к описанию действий конкретных индивидов может быть интересен и в рамках изучения динамики распространения инфекционных заболеваний. В данной работе изучается динамическая игра, моделирующая распространение COVID-19 в замкнутом сообществе. Приводятся описание экспериментов, их результаты, а также поведение участников оценивается с точки зрения равновесия Нэша.
Бесплатно
Существование апериодической траектории для внешних биллиардов вне правильных многоугольников
Статья научная
Рассматривается преобразование внешнего биллиарда вне правильных n-угольников. Основным результатом работы является доказательство существования апериодической точки для внешнего биллиарда при n = 10, 8, 12, а также полнота меры периодических точек в этих случаях.
Бесплатно
Существуют ли риски протокола BB84?
Статья научная
Используется стратегия атаки для протокола распределения ключей BB84 в кван- товой криптографии, мы называем эту стратегию, использующую свойство квантовой нелокальности косвенной копирующей атакой. Возможно, в соответствии с этой стра- тегией, квантовые криптографические протоколы BB84 подвержены риску и может ли подслушивающее устройство точно получить информацию между законными пользо- вателями без обнаружения? В ответе на этот вопрос используются атаки расщепления фотонного числа (PNS), которые обнаруживаются с определенной степенью уверенно- сти, максимизируя квантовую пропускную способность системы без каких-либо допол- нительных затрат.
Бесплатно
Технологии многоагентного экономического моделирования со сложной системой связей
Статья научная
Данная работа является продолжением и развитием системы поддержки моделирования сложных экономических систем ЭКОМОД на основе платформы с открытым исходным кодом. В данной статье рассматриваются проблемы автоматизации агентного моделирования в случае системы, включающей как группы схожих агентов, так и качественно различающихся. Предложена новая система поддержки моделирования системы взаимодействующих экономических агентов сложной структуры, включающей как ансамбли однородных агентов, так и агентов в одной роли, но различающихся внутренними параметрами (домашние хозяйства, имеющие разный доход, могут быть сберегателями или заемщиками), а также агентов совершенно другой природы (например, домашние хозяйства и банки). Эта возможность не была реализована в предыдущих версиях системы поддержки, но является востребованным продолжением, дающим возможность описывать как стохастические процессы, так и многопродуктовое описание экономики. Применение предлагаемого подхода продемонстрировано на одной экономической модели. Обсуждаются результаты работы и важные дальнейшие шаги ее развития.
Бесплатно
Усилитель мощности и малошумящий усилитель КА-диапазона для приёмoпередающего модуля
Статья научная
Представлены малошумящий усилитель и усилитель мощности Ка-диапазона. Усилители разработаны на основе технологии GaAs pHEMT с длиной затвора 0,15 мкм. Площадь усилителя мощности составила 6 мм2, а периметр 10 мм. Максимальный измеренный коэффициент усиления в диапазоне от 28 до 38 ГГц составил 15 дБ. Площадь малошумящего усилителя 0,25 мм2, периметр 2 мм. Максимальный коэффициент усиления малошумящего усилителя 17 дБ, по результатам моделирования коэффициент шума в полосе от 30 до 38 ГГц составил не более 2.4 дБ.
Бесплатно
Числа Борсука множеств специального вида на сферах малого радиуса
Статья научная
В 1933 году К. Борсук сформулировал классическую гипотезу о том, что любое множество диаметра 1 в d-мерном евклидовом пространстве может быть разбито на d+1 частей меньшего диаметра. В 1993 году гипотеза Борсука была опровергнута. Более того, в 2012 году было доказано, что контрпримеры к гипотезе могут быть найдены на сферах любого радиуса больше 1/2. В данной статье с помощью (-1, 1)-векторов и (-1, 0, 1)-векторов строятся новые контрпримеры на сферах малого радиуса в Rd.
Бесплатно
Численное моделирование ГРП в постановке Planar3D
Статья научная
Гидроразрыв пласта является одним из основных мероприятий для интенсификиции добычи и увеличения коэффициента извлечения нефти. Для повышения предсказуемости операции ГРП и предупреждения осложнений требуется точный и быстрый инструмент. Рассматриваемый в данной статье программный комплекс, заключающий в себе быструю реализацию модели ГРП класса Planar3D, предлагается в качестве подобного инструмента. Постановка Planar3D обладает необходимой физической достоверностью для точного предсказания геометрии плоской трещины, а применение нового подхода к построению численной схемы для реализации Planar3D модели позволяет добиться высокой скорости вычислений. Построению численной схемы и численного алгоритма оценки критерия продвижения трещины посвящена данная статья.
Бесплатно
Численное моделирование депрессионного метода разложения газогидратов
Статья научная
Газовые гидраты представляют сoбoй твёрдые криcталлические cоединения мoлекул газа и вoды, уcтoйчивые при oпределённых термобарических условиях. Благoдаря выcoкой удельной концентрации, величина запаcoв метана, заключенного в газовых гидратах, значительно превышает известные запасы традиционного природного газа. C учетoм их неглубoкого залегания газoвые гидраты мoжнo рассматривать как oдин из перспективных иcтoчников углеводородного сырья. В настоящей работе выполнено численное моделирование депрессионного метода разложения газогидрата с помощью разработанного в МФТИ термогидродинамического симулятора.
Бесплатно
Численное сравнение алгоритмов инициализации следов объектов
Статья научная
Алгоритмы обнаружения разладки могут быть использованы в большинстве задач инициализации следов объектов. Раньше, когда вычислительная сложность была проблемой, свою популярность завоевал алгоритм K/N благодаря вычислительной легкости. Существенно более эффективный алгоритм инициализации следов может быть построен на основе метода последовательного обнаружения разладки. В данной статье мы рассматриваем алгоритм движущегося среднего. Мы сравниваем характеристики алгоритмов K/N и движущегося среднего. Критерием оптимальности является максимизация вероятности правильного обнаружения в определенном временном интервале при заданном уровне риска ложной тревоги, измеряемом как локальная вероятность ложной тревоги. Для рассматриваемых рабочих характеристик мы получаем теоретическую оценку и оценку методом Монте-Карло. Результаты показывают, что предложенный алгоритм движущегося среднего демонстрирует рабочие характеристики значительно лучшие, чем алгоритм K/N .
Бесплатно
Численное сравнение наиболее популярных быстрых процедур обнаружения разладки
Статья научная
Проводится исследование проблемы последовательного обнаружения момента изменения свойств случайного процесса, встречающейся в различных областях науки и техники. В статье проведен сравнительный анализ трех наиболее популярных процедур: Ширяева, Ширяева-Робертса, кумулятивных сумм (КУСУМ) для задачи с гауссовским наблюдением (сигнал на фоне белого шума). Для этого же наблюдения из интегральных уравнений Фредгольма 2 рода получены характеристики с помощью численного решения интегральных уравнений методом коллокаций. Исследование показало, что в данной постановке задачи наиболее популярная на практике процедура КУСУМ работает заметно хуже процедур Ширяева и Ширяева-Робертса.
Бесплатно
Численные методы нелинейной фильтрации для оценки состояния квадрокоптера с поворотными роторами
Статья научная
Рассматривается задача оценки состояния сложной системы с существенно нелинейной динамикой. Проведен сравнительный анализ производительности расширеного фильтра Калмана, сигма-точечного фильтра Калмана и кубатурного фильтра Калмана в контуре системы управления квадрокоптером с поворотными роторами. Беспилотные летательные аппараты (БЛА) такого типа обладают повышенной маневренностью в сравнении со стандартными квадрокоптерами, однако введение дополнительных степеней свободы значительно усложняет динамику системы, что требует тщательного проектирования как самой системы управления, так и её подсистемы, отвечающей за обработку измерительной информации.Кратко описана математическая модель динамики, указаны особенности практической реализации алгоритмов оценки состояния в рассматриваемой задаче, приведены результаты численных экспериментов и выполнен их сравнительный анализ.
Бесплатно
Эвристические алгоритмы поиска маршрутов передачи данных в спутниковых системах и их валидация
Статья научная
В последнее время технологии спутникого интернета активно развиваются крупными корпорациями, такими как Boeing, SpaceX, Telesat. Перспективные спутниковые системы насчитывают несколько тысяч аппаратов. Задача разработки моделей формирования оптимальных с точки зрения определённых критериев маршрутов передачи данных, как и задача разработки самих критериев оптимальности, имеет большое значение для таких систем. Разработка моделей формирования маршрутов передачи данных осложнена тем, что для неё нет достоверных тестовых данных. В работе рассматриваются простейшие эвристики поиска маршрутов передачи данных и методы валидации соответствующих алгоритмов.
Бесплатно
Эффективные алгоритмы выделения слаборазличимых следов космических объектов
Статья научная
Рассматривается задача совместного обнаружения и оценивания параметров следов малоконтрастных космических объектов (КО) с неизвестными орбитами в оптическом изображении (кадре). В работе предлагается эффективный двухэтапный алгоритм обнаружения малоконтрастных следов КО и оценивания их параметров. На первом этапе для локализации объекта и предварительного определения начала и конца следа КО используется метод последовательного обнаружения момента «разладки», т.е. обнаружения скачкообразного изменения статистических характеристик сигнала вдоль направления следа КО. На втором этапе применяется метод максимального правдоподобия для уточнения положения следа. Такой подход позволяет значительно сократить количество перебираемых гипотез по сравнению с популярным методом максимизации отношения правдоподобия. Проведены исследования разработанного алгоритма как на симулированных кадрах, так и на реальных кадрах звездного неба, включающих, помимо шума и полезного сигнала, сильную помеху от звезд. В случае работы на реальных кадрах предварительно проводилось их обеление с использованием метода пространственно-временной регрессии. Тестирование показало, что алгоритм позволяет обнаруживать следы КО и весьма точно оценивать их параметры при отношении сигнал-шум (ОСШ) менее 1.
Бесплатно
