Целью исследования является выявление зон наибольших напряжений при действии внутреннего статического давления, оценка предельных состояний конструкции, а также проверка соответствия её прочностным критериям.

Методы. В данной статье используется расчет методом конечных элементов сварной конструкции промышленного счетчика газа в программном комплексе APM FEM для КОМПАС-3D v23.0.0.8. Конструкция моделировалась в программе КОМПАС V23, сварные швы конструкции по ГОСТ 16037-80-С17-ЗП и ГОСТ 1603780-У19-ЗП смоделированы с помощью приложения «Неразъемные соединения». В местах расположений сварных швов было применено преобразование швов в тело, для учета их при генерации сетки конечных элементов.

Результаты. На основании проведённого анализа можно утверждать, что конструкция обладает высоким запасом прочности и жёсткости в условиях как нормативных, так и критических нагрузок. Допустимые значения перемещений и коэффициентов запаса подтверждают её надёжность и работоспособность в реальных условиях эксплуатации, включая испытательные режимы. Таким образом, конструкция может быть рекомендована к изготовлению без необходимости внесения изменений в её геометрию или методику сварки.

Заключение. Проведённый численный прочностной анализ сварной конструкции корпуса промышленного газового счётчика с использованием программного комплекса APM FEM показал, что при всех уровнях нагружения, включая испытательное давление до 30 Н/мм², конструкция сохраняет прочностную и геометрическую устойчивость. Полученные значения эквивалентных напряжений и коэффициентов запаса соответствуют требованиям нормативных документов, включая ГОСТ 34233.1–2017. Локальные перемещения конструкции не превышают допустимых значений, что свидетельствует о высокой жёсткости и отсутствии рисков пластической деформации при эксплуатации.

В статье представлены результаты исследования системы водяного отопления на основе стеновых блоков с капиллярными трубками. Эта технология представляет собой систему, в которой теплоноситель (вода) циркулирует через множество капиллярных трубок, которые равномерно встроены в строительные блоки или панели стен и потолков. Такие системы уже используются не только для обогрева, но и для охлаждения помещений, создания комфортного микроклимата. Был проведен анализ исследований подобных систем отопления. Основное преимущество таких систем – их энергоэффективность. Капиллярные системы могут позволить снизить общее потребление систем отопления и, соответственно, эксплуатационные расходы. Однако на данный момент внедрение и использование блоков с капиллярными трубками требует дополнительных исследований и разработок, особенно в части универсализации технологических решений, снижении стоимости материалов и упрощения монтажа. Для получения теоретических результатов была построена модель капиллярной системы, встроенной в стену. Система была разделена на несколько секций, что должно снизить потери давления. Проверена гипотеза о том, что капиллярные системы отопления позволяют обеспечить равномерное распределение тепла при относительно низкой температуре теплоносителя. В работе представлены результаты теплового расчета: график изменения температуры теплоносителя при движении по системе, график изменения давления в системе, картины изменения температуры на поверхности стены. Проведен анализ полученных данных и сделаны выводы об эффективности и целесообразности использования подобных систем. Данная работа может быть использована для дальнейшего исследования систем капиллярного водяного отопления.

Методы. Для построения модели стенового блока и проведения теплового расчета была использована программа SolidWorks и встроенный инструмент FlowSimulation.

Результаты. Проведенное исследование позволило получить зависимости изменения температуры и давления в капиллярной системе, а также картины изменения температуры на поверхности стены. Заключение. Результаты исследования показали, что система отопления на основе капиллярных трубок позволяет обеспечить равномерный нагрев поверхности стены, что в свою очередь позволит равномерно прогреть воздух в помещении. Такой результат достигается при низкой температуре теплоносителя. Кроме того, предложенное авторами разделение системы на отдельные секции позволяет снизить потери давления. 

Цель исследования. Оценка эффективности и оптимизация работы разработанного местного вентиляционного устройства с использованием современных методов моделирования текучих сред.

Методы. В работе рассмотрены методы моделирования сложной технической системы – промышленной ванны, с отдельными функциональными узлами для улавливания вредных испаряющихся веществ и их прижатия к поверхности раствора – двухбортового отсоса и системы наддува соответственно. Для каждой подсистемы, которые не могут быть описаны единым математическим аппаратом, применялись методы комплексного потенциала потоков газа и компьютерного моделирования с последующим сравнением и поиском оптимальных результатов.

Результаты. Найдена максимальная высота улавливания вредных веществ над поверхностью раствора ванны, условие для которой учитывает отношение количества воздуха, испаряемого от раствора ванны, и общее количество воздуха, удаляемого бортовым отсосом. Для построенной модели вытяжного устройства от ванны для проведения технологических операций с металлами по разработанной полезной модели было проведено исследование движения воздушных потоков и проанализирована эффективность разработанного вытяжного бортового отсоса с помощью компьютерного моделирования.

Заключение. Исследование показало, что эффективность сложной системы местной вытяжной вентиляции с наддувом, определяемой распространением вредных веществ в рабочей зоне, возможно оценить и улучшить, используя методы моделирования, которые позволяют изменить конструкцию бортовых отсосов, рассчитать и подобрать параметры элементов, установить и проанализировать принцип работы модели устройства в целом, влияющий на эффективность удаления вредных веществ.

Цель исследования. Целью работы является исследование математической модели системы автоматического регулирования (САР), состоящей из регулятора и объекта управления для исполнения на микропроцессорной системе с поддержкой операционной системы реального времени. В качестве изменяемых параметров приняты структура САР, коэффициенты передачи передаточных функций звеньев, постоянные времени и транспортные задержки. Выходные данные представлены в виде переходных процессов. Задачей является сравнение аналитического и численных методов для программной реализации математической модели САР с применением программируемого логического контроллера (ПЛК) в составе испытательного стенда с микропроцессорным электроприводом. Задачей является сравнение аналитического и численных методов для программной реализации математической модели САР с применением программируемого логического контроллера (ПЛК) в составе испытательного стенда с микропроцессорным электроприводом.

Методы. Использованы метод системного анализа, теория автоматического управления, численные методы дифференцирования и интегрирования, дифференциальные и разностные уравнения.

Результаты. Практические рекомендации для выбора ПЛК при решении задач моделирования объектов и систем управления исходя из инерционности входящих в контур регулирования звеньев. В качестве критерия оценки используется относительная погрешность (интегральная, для САР в целом) и выпол-нение требования устойчивости цифровой модели.

Заключение. Исследования показали, что для канонических САР с объектами 1-го и 2-го порядка и транспортной задержкой с определенными критериями, такими как устойчивость цифровой модели и относительная погрешность (интегральная), существует связь между инерционностью моделируемых звеньев САР и производительностью ПЛК. Для практического подтверждения полученных результатов требуются дополнительные исследования. 

Цель исследования. Целью настоящего исследования является повышение точности мониторинга состояния дорожного покрытия городской агломерации за счет анализа сигналов акселерометра в реальном времени на основе разрабатываемого комплексного метода оценки показателей ровности.

Методы. В настоящем исследовании применялись следующие методы: анализ существующих методов мониторинга состояния дорожного покрытия; методы и алгоритмы фильтрации шумов сигналов акселерометра (разработана и описана модель предобработки сигналов акселерометра включающая в себя фильтр низких частот Баттерворта, медианный фильтр, метод экспоненциального сглаживания и расчет пороговых значений); алгоритмы нечеткой логики (разработана модель классификации состояния дорожного покрытия по 5 категориям); имитационное моделирование (проведены тестовые заезды с использованием авторской имитационной модели разработанной в среде Unity). 

Результаты. Представленный метод обеспечивает автоматизированный мониторинг состояния дорожного покрытия с точностью не менее 93%, и возможность интеграции в систему умного города. Метод позволяет проводить мониторинг состояния дорожного покрытия в реальном времени, а классифицирование состояния дорожного покрытия несет рекомендационный характер для проведения ремонта дорог. Перспективы исследования включают проведение натурного эксперимента, визуализацию данных с привязкой к карте города, а также применение алгоритмов траекторной кластеризации для определения общих траекторий движения ТС в моменты объезда неровностей.

Заключение. На основе разработанного метода мониторинга состояния дорожного покрытия, получена интегральная оценка соответствия точности мониторинга состояния дорожного покрытия не менее 93%.

Цель исследования. Разработка и экспериментальная проверка алгоритма байесовской классификации для задачи реидентификации личности на изображениях, полученных с разных видеокамер. Исследование направлено на повышение точности идентификации за счёт интеграции признаков, извлекаемых из изображений лица и силуэта человека.

Методы. Предложенный алгоритм основан на байесовской модели классификации с использованием многомерных нормальных распределений признаков. Признаки извлекаются из изображений нейросетевыми кодировщиками, построенными на архитектуре Vision Transformer и обученными с применением функции потерь ArcFace. Интеграция признаков различных модальностей осуществляется на основе вычисления логарифмических апостериорных вероятностей принадлежности объектов к классам. Для оценки эффективности метода применялся открытый набор данных CUHK03, выполнен количественный анализ с помощью ROC-кривых и визуализации признакового пространства методом t-SNE.

Результаты. Алгоритм показал высокие показатели точности: precision 95,65% на CUHK03, до 97,7% на Market-1501 и 89,2% на MARS. ROC-анализ подтвердил хорошую разделимость классов, а t-SNE визуализации продемонстрировали компактность кластеров. Алгоритм детерминирован, устойчив к шумам и масштабируем на более крупные выборки.

Заключение. Разработанный байесовский алгоритм классификации подтвердил свою эффективность и перспективность для решения задачи реидентификации личности в интеллектуальных системах видеонаблюдения. Его преимущества заключаются в высокой точности, интерпретируемости результатов и возможности интеграции дополнительных признаков. Дальнейшее развитие алгоритма целесообразно осуществлять путём внедрения дополнительных атрибутов и тестирования на существенно более крупных и разнообразных датасетах. 

Цель исследования. Целью настоящего исследования является разработка и обоснование методики формирования индивидуальной образовательной траектории в рамках онлайн курсов посредством анализа учебной активности учащихся и уровня их академической успеваемости.  

Методы. В работе применяются скрытые марковские модели, которые хорошо сочетаются с современными подходами машинного обучения, что усиливает их потенциал в плане аналитики и точного подбора образовательных траекторий. Выделены ключевые характеристики учебной активности учащихся, которые можно использовать в качестве наблюдений, а также выбрано подходящее количество скрытых состояний, соответствующее разным уровням академической успеваемости учащихся.

Результаты. Для экспериментального построения модели использовалась библиотека scikit-learn, разработанная для языка программирования Python. Обучение модели осуществлялось на двух массивах данных: реальная выборка включала 48942 записей результатов студентов по онлайн курсу «Технологии разработки интернет ресурсов», а дополнительный набор данных содержал 18052 записей из открытого репозитория Kaggle. Проведенное тестирование подтвердило эффективность предлагаемой методики, продемонстрировав улучшение качества образования благодаря точной оценке текущего состояния учащегося (учебной активности, уровня академической успеваемости), гибкому подбору учебных материалов и иной формы взаимодействия.

Заключение. Полученные результаты доказали перспективность использования предлагаемого подхода, способствующего повышению вовлеченности учащихся за счет особенностей восприятия учебного материала, увеличению скорости освоения новых компетенций путем оптимизации последовательности подачи учебного материала и возможности автоматизации процессов мониторинга прогресса учащихся. Исследование представляет особый интерес для специалистов, работающих над повышением эффективности онлайн обучения, и разработчиков образовательных платформ, желающих интегрировать такие модели в свои сервисы для поддержки педагогов и организаторов образовательного процесса.

Цель исследования. Вейвлет-преобразование находит широкое применение при решении широкого круга задач цифровой обработки изображений в различных прикладных и научно-технических областях. В то же время, современные системы обработки визуальной информации сталкиваются с проблемой недостаточной производительности на фоне стремительного увеличения объёмов цифровых данных. Указанное обстоятельство требует разработки вычислительно эффективных алгоритмов вейвлет-обработки, пригодных для реализации в составе современных вычислительных устройств. Данное исследование направлено на снижение вычислительной сложности выполнения вейвлет обработки изображений на основе использования модификации метода Винограда. В статье предлагается применение нового подхода для организации вычислений при одномерной фильтрации с децимацией.

Методы. В исследовании применялся метод организации вычислений на основе преобразования Винограда и аппаратное моделирование на программируемой вентильной матрице в среде Xilinx Vivado 2018.2 с использованием языка Verilog для семейства Virtex 7 модель «xc7vx485tffg1157-1», с применением стандартных параметров синтеза и реализации: «Vivado Synthesis Defaults» и «Vivado Implementation Defaults» соответственно.

Результаты. Экспериментальное моделирование вейвлет-преобразования продемонстрировало, что применение метода Винограда в задачах вейвлет-обработки изображений позволяет снизить вычислительную задержку на 34-63 % по сравнению с прямым методом при использовании вейвлетов четвёртого порядка и на 39-66 % при использовании вейвлетов шестого порядка. 

Заключение. Применение метода Винограда обеспечивает существенное увеличение скорости вычислений при некотором росте аппаратной сложности и энергопотребления. Результаты исследования могут найти широкое применение в современных системах обработки сигналов, изображений и видео, а также при разработке систем машинного обучения.

Цель исследования. Разработка программного решения для автоматизированной генерации презентаций, ориентированного на интеграцию принципов когнитивной психологии и эстетики. Исследование направлено на создание интеллектуальной платформы, способной формировать презентации, которые не только передают информацию, но и обеспечивают её эффективное визуальное восприятие, привлекая и удерживая внимание аудитории. В условиях стремительного роста объёмов данных и сокращения временных ресурсов возрастает потребность в инструментах, способных автоматизировать процесс создания визуального контента без ущерба для его качества. Предлагаемое решение учитывает особенности восприятия информации человеком, опираясь на такие когнитивные принципы, как теория когнитивной нагрузки, гештальт-принципы и визуальное выделение, а также применяет методы эстетического проектирования для создания сбалансированной и выразительной визуальной структуры.

Методы. Статья сочетает различные подходы и методы, включая когнитивные и эстетические аспекты, объектно-ориентированное программирование и интеграцию с технологиями искусственного интеллекта, что позволяет автоматически формировать как текстовый, так и визуальный контент, адаптируя его под заданную структуру презентации. 

Результаты. Разработанное программное решение продемонстрировало преимущество по сравнению с существующими аналогами в ряде параметров: сокращение времени на создание презентаций, повышение визуального качества, адаптивность и соответствие когнитивным стратегиям восприятия информации. Результаты эксперимента с участием пользователей подтвердили высокую эффективность предложенного подхода по критериям удобства использования, дизайна и восприятия.

Заключение. Предложенное решение, основанное на когнитивно-эстетической парадигме, представляет собой перспективное направление в области автоматизации визуальной коммуникации. Оно демонстрирует потенциал к масштабируемости и интеграции в различные сферы, где требуется создание презентационного контента, совмещающего информативность, визуальную выразительность и человеко-ориентированный подход.

Цель исследования. Непрерывная модернизация, улучшение методик диагностики требует внедрения инновационных программных решений, современного инструментария, медицинского оснащения и усовершенствованных протоколов обследования, направленных на сбор, хранение, обработку и применение показателей состояния организма, и достоверность медицинской информации. Цель исследования состоит в повышении точности прогнозирования путём разработки оптимальных прогнозных моделей, повышающих надёжность выявленных оценок при диагностике остеопороза с использованием экспертной системы.

Методы. Для достижения поставленных целей использовались параметрические статистические методы для подтверждения обоснованности предположения о нормальной форме распределения всех исследуемых выборочных совокупностей. Основываясь на полученных результатах в качестве наилучшего подхода методики изучения взаимосвязей – корреляционный и регрессионный анализы, для разработки прогностических моделей с определением доверительного интервала предсказания и сопоставления диапазона итогового показателя с вероятностью возникновения болезни.

Результаты. В ходе исследования построены прогнозирующие модели для каждой выделенной группы пациентов совместно с пределами доверительных интервалов прогнозируемых величин ключевых показателей. Определены закономерности взаимозависимости конкретных промежутков целевых факторов и степеней вероятности прогрессирования патологий заболевания. Разработана экспертная система, реализующая полную систему информационного сопровождения, предназначенную для идентификации рисков возникновения заболеваний у пациентов, по предоставленным сведениям, о плотности тканей грудной полости.

Заключение. Разработанная информационная система позволяет осуществлять прогнозирование вероятности болезни для пациентов (мужчин и женщин), возрастные показатели которых выходят за пределы указанного диапазона (10-70 лет), однако достоверность подобных прогнозов неоднозначна, поскольку прогностические модели, составляющие основу функционирования системы, разработаны на базе чей возраст ограничен периодом от 10 до примерно 72 лет. 

Цель исследования. Разработка программного комплекса для автоматического создания фотореалистичных трехмерных моделей лиц на основе одного входного изображения, который обеспечит высокую степень детализации и реалистичности моделей, а также простоту использования,

Методы. В исследовании используется комплексный подход для создания фотореалистичных трехмерных моделей лиц из двумерных изображений, основанный на методах обратного рендеринга и каскадных сверточных нейронных сетей (CNN). Основным элементом является трехмерная трансформируемая модель (3DMM), которая описывает геометрию и альбедо лица через линейные комбинации базисов главных компонент (PCA). Для соответствия 3D-геометрии и 2D-изображению применяется слабая перспективная проекция, учитывающая углы Эйлера и условия освещения. Оптимизация целевой функции с использованием метода Гаусса-Ньютона минимизирует различия между входным и визуализированным изображениями, а коррекция глубины и деталей лица достигается через адаптацию 3D-графики. Линейная интерполяция альбедо уточняет детали модели в ключевых областях, что способствует созданию высококачественных и реалистичных 3D-моделей лиц.

Результаты. В данной статье успешно реализован программный комплекс, способный генерировать фотореалистичные трехмерные модели лиц из одномерных изображений с использованием обратного рендеринга и каскадных сверточных нейронных сетей. Проведенные эксперименты подтвердили способность алгоритма к восприятию важных характеристик лиц и создают возможности для дальнейших приложений в сферах компьютерной графики, анимации и виртуальных интерфейсов.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности разработанного алгоритма для генерации фотореалистичных трехмерных моделей лиц из двумерных изображений. Кроме того, результаты подтверждают, что применение методов обратного рендеринга совместно с каскад-ными сверточными нейронными сетями позволяет добиться значительных улучшений в качестве визуализации.

Цель работы. Провести анализ и моделирование производительности вычислительных систем, включая расчет и сравнение различных показателей, таких как загрузка системы, пиковая и асимптотическая производительность, ускорение системы и ее реальная производительность, с использованием математических моделей для оценки эффективности работы систем в условиях динамичных задач и многозадачности. Особое внимание уделяется влиянию различных параметров системы на ее способность эффективно выполнять вычислительные операции и управлять ресурсами.

Методы. В данной работе были использованы методы математического моделирования для анализа характеристик вычислительных систем, расчет загрузки системы как среднего арифметического загрузок всех устройств, определение пиковой производительности системы через количество устройств и производительность каждого, вычисление ускорения системы как суммы загрузок устройств и соотношения выполненных операций и времени, оценку реальной и асимптотической производительности через минимальные пиковые значения, сравнение различных систем по показателям производительности и ускорения, симуляция и анализ для оценки влияния параметров на общую эффективность системы.

Результаты. В ходе исследования проведен анализ производительности гетерогенных вычислительных систем, включающих процессоры Intel Xeon и сопроцессоры Intel Xeon Phi. Было выявлено, что классическая модель оценки производительности, основанная на простой сумме возможностей узлов, существенно переоценивает реальные показатели из-за игнорирования архитектурных и системных особенностей, таких как задержки передачи данных и пропускная способность межсоединений. Современная модель, учитывающая векторизацию AVX-512, многоуровневую память и ограничение шины PCIe 4.0, позволила получить более точную оценку – около 1.99 ТФлопс для однородной конфигурации CPU+GPU. При этом пропускная способность PCIe выступает ограничением в совместной работе CPU и GPU. Анализ гетерогенных конфигураций с Xeon Phi 7120P и Xeon E5-2683 v4 показал значительный прирост производительности – до 2.67 ТФлопс, что превышает возможности однородных систем. Ключевым параметром, влияющим на эффективность, стал коэффициент размера очереди выгрузки mmm, определяющий максимальный размер обрабатываемого блока данных. Эксперименты показали, что при малых значениях mmm издержки передачи данных увеличивают общее время расчета, тогда как при оптимальном диапазоне m=25–35m = 25\text{–}35m=25–35 достигается минимальное время выполнения за счет баланса между размером очереди и накладными расходами на коммуникацию. Дальнейшее увеличение mmm приводит к стабилизации или незначительному росту времени работы из-за усложнения балансировки нагрузки и задержек. Полученные данные подтверждают, что правильный подбор параметров очереди является важным фактором оптимизации гетерогенных систем.

Заключение. Проведенное исследование подтвердило необходимость использования современных моделей оценки производительности, учитывающих архитектурные особенности, пропускную способность, межсоединений и системные ограничения, для точного прогнозирования вычислительных возможностей гетерогенных платформ. Классические методы оценки оказываются недостаточными, так как не учитывают задержки передачи данных, особенности памяти и параллелизм, что приводит к завышенным и нереалистичным прогнозам. Современные модели с учетом AVX-векторизации, многоуровневой памяти и пропускной способности PCIe позволяют получить адекватную оценку и выявить ограничения, важные для оптимизации.