Научный архив: статьи

Темой исследования являются большие системы водного транспорта, в частности порты, судоходные компании, судостроительные и судоремонтные предприятия, логистические центры, шлюзованные судоходные каналы, регулируемые внутренние водные пути, которые как объекты автоматизированного управления предъявляют следующие требования к его надежности: обеспечение на необходимом уровне безопасности и надежности отдельных технических узлов и подсистем и информационных потоков, циркулирующих в человеко-машинном контуре управления в условиях нарастающей цифровизации транспорта (аналогичное требование должно быть установлено для разрабатываемого программного обеспечения); использование облачных технологий хранения больших данных, что требует учета на стадии проектирования защитных мероприятий как технического, так и алгоритмического характера; разработка на стадии проектирования методики обобщенной интегрированной прогнозной оценки надежности АСУ как основы рассмотрения альтернативных вариантов ее структуры и состава ввиду функциональной разнородности широкого спектра технических устройств, входящих как в субъект, так и в объект управления. Отмечается, что при этом должна быть учтена высокая подверженность объектов воднотранспортной системы многообразным рискам и уязвимостям, как сезонным, так и постоянно действующим (тем самым определяется актуальность разработки метода построения интегральной оценки надежности АСУ для объектов водного транспорта как цели исследования). В рамках общей задачи предлагается решение следующих вопросов: определение размерности и структуры интегрального показателя; включение качественно описываемых уязвимостей, имманентно присущих объекту управления и контуру управления; построение математической модели функционирования проектируемой АСУ; построение на этой основе имитационной модели управления с целью анализа «узких мест», в наибольшей степени влияющих на ухудшение оценки; использование теоретико-вероятностной методики активного управления рисками на стадии рассмотрения альтернативных вариантов отдельных частей проекта. Методологическую основу исследования составляют общие положения прикладной теории вероятностей, теория планирования эксперимента на имитационной модели, оптимизация проектного показателя надежности средствами математического программирования. Результатом работы является метод построения интегрального показателя проектной надежности контура автоматизированного управления для больших систем водного транспорта, агрегирующего вероятности проявления разнородных уязвимостей технических узлов, информационных уязвимостей в точках выхода в облачную среду и потенциальных ошибок в программном обеспечении.

Целью настоящей работы является исследование методов моделирования и формализованного описания управления технологическими процессами, связанными с повышением надежности функционирования систем водного транспорта посредством снижения вероятности реализации транспортных рисков.

В рамках поставленной цели решена задача разработки математических методов учета частичного запаздывания защитного эффекта в моделях управления рисками в условиях усиления требований к безопасной цифровизации водного транспорта при наличии широкого спектра риск-факторов как инженерно-материального, так и информационного характера. Теоретико-вероятностный подход к оптимизации затрат на снижение рисков в аспекте совместного рассмотрения этих затрат и возможных потерь от реализации рисков получил в настоящее время развитие в отраслевых исследованиях на водном транспорте.

Отмечается, что вне рамок рассматриваемых моделей остается возможное и подчас неизбежное запаздывание эффекта, поскольку затраты на антирисковые мероприятия не реализуются мгновенно в полной мере (по аналогии с распределенно-лаговом анализом незавершенного строительства, получившим развитие в условиях плановой экономики в ХХ в.).

Показано, как процедуры снижения рисковых потерь, формально определяемых как средние значения ожидаемых суммарных (рисковых и управленческих) потерь, могут быть дополнены как в моделях управления рисками на графах, так и в моделях математического программирования методами распределенно-лаговых моделей, что позволяет повысить их адекватность.

Результатом проведенного исследования является разработка оптимизационных математических моделей, учитывающих возможное запаздывание эффекта от дополнительных затрат, снижающих в целом рисковый ущерб.

В условиях стремительного роста объёмов грузоперевозок и усложнения логистических процессов особую актуальность приобретает внедрение интеллектуальных технологий, способных адаптироваться к быстро меняющимся требованиям рынка. Одним из таких решений является применение методов машинного обучения на графах для построения рекомендательных систем в логистике. Целью данной работы является исследование возможностей персонализированных графовых моделей, предназначенных для оптимизации логистических процессов за счёт более точного подбора маршрутов, перевозчиков и сопутствующих услуг с учётом индивидуальных предпочтений участников логистической цепочки. В работе исследуется применение графовых методов машинного обучения для построения рекомендательных систем в сфере транспортной логистики с учётом индивидуальных предпочтений пользователей. Предложен подход к персонализации графовых моделей на основе интеграции пользовательских характеристик и динамического пересчёта весов связей в графе. Разработанная модель позволяет оптимизировать логистические процессы, повышая релевантность рекомендаций по выбору маршрутов и перевозчиков. Эффективность предложенного метода подтверждена экспериментальными результатами на реальных данных: достигнуты значения Precision 88 %, Recall 81 % и NDCG 0,94. Представленные результаты демонстрируют преимущества разработанной системы по сравнению с традиционными методами логистического планирования в условиях динамически изменяющейся среды.

Статья посвящена проблеме оценки с помощью метода наименьших модулей неизвестных параметров регрессионных моделей с целочисленной функцией пол. Исследуется ситуация, когда зависимая переменная носит категориальный характер. Для включения в регрессионную модель категориальной переменной предварительно проводится ее маркировка (кодирование), состоящая в присвоении каждой категории уникального целого значения. Цель данной работы состоит в формализации в терминах аппарата частично целочисленного линейного программирования задачи идентификации не только неизвестных параметров регрессионной модели с целочисленной функцией пол, но и оптимальных маркеров категорий зависимой переменной. На примере решения задачи классификации семи видов животных доказана корректность разработанного математического аппарата. При этом сначала продемонстрировано, что при случайной маркировке категориальной переменной качество регрессии существенно меняется. Затем предложенным способом найдена оптимальная маркировка категорий зависимой переменной. Полученная модель, по которой было неверно классифицировано только 12 животных из 101, превзошла по качеству все построенные автором регрессии. Предложенный способ оценки параметров регрессионных моделей с автоматической идентификацией маркеров зависимой категориальной переменной может успешно применяться при решении задач классификации.

Решается задача оптимизации возврата поездопотока с припортовых и пограничных станций на примере Восточного полигона. Решение задачи позволяет нормировать транзитный и разборочный поездопотоки со станций массового зарождения при построении нормативного графика движения поездов, а также перераспределять работу по формированию разборочного поездопотока между станциями в зависимости от интенсивности прогнозируемого подхода груза.

В статье представлен научно-методический подход к военно-экономическому обоснованию параметров поставок материально-технических средств для ремонта вооружения, военной и специальной техники с целью повышения боеготовности войск (сил).

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.

Цель статьи заключается в рассмотрении особенностей и перспектив реализации параллельного компактного моделирования квантовых схем.

Материалы и методы исследования - модели, методы, алгоритмы и процедуры параллельного синтеза и анализа специализированных логических схем, численные методы решения алгебраических уравнений, группировка, сравнение, абстракция, дедукция.

Результаты: в статье описывается подход к параллельному компактному моделированию квантовых схем, который основан на моделировании равномерно-структурированных гамильтонианов. Отдельный акцент в процессе исследования сделан на изучении того, каким образом параллелизм может ускорить квантовое моделирование. В частности, рассмотрен параллельный квантовый алгоритм для моделирования динамики большого класса гамильтонианов. Кроме того, освещены общие вычислительные аспекты параллелизации с выделением особенностей компактного формата вычислений, который предполагает хранение и вычисление только ненулевых элементов для повышения эффективности моделирования. Для достижения максимальной пропускной способности ввода-вывода предложена техника управления памятью на основе наложения. Отдельный акцент сделан на методах оптимизации параллелизма для ускорения компактного моделирования квантовых схем.

Выводы: стратегия параллельной декомпозиции задач для межзатворных и внутризатворных операций на основе разделенных блоков данных открывает дополнительные возможности оптимизации для моделирования квантовых схем.

В логистике существует проблема поддержания оптимального уровня запасов в многоуровневых сетях поставок. Одной из частных задач в рамках данной проблемы является задача о ритмичных поставках. В данной статье рассмотрены содержательная постановка задачи о ритмичных поставках товаров на региональный склад, показано, что данная задача является задачей квадратичного программирования, и дана ее математическая постановка, а в практической части показан пример ее решения в среде MATLAB.

Целью данного исследования является разработка математической модели для обоснования оптимальной структуры капитала компании, учитывающей современные рыночные условия. В работе представлена хронология развития научной мысли об оптимизации структуры капитала компании, которая позволила выявить тенденцию к развитию более сложных и комплексных подходов, учитывающих все большее число факторов, определяющих условия функционирования предприятия. Особое внимание уделено влиянию внешней среды, стоимости собственного и заемного капитала, показателей финансовой устойчивости и налогового бремени на формирование оптимальной структуры капитала, что помогает компании привлекать инвестиции, улучшать показатели ликвидности и обеспечивать устойчивый рост. Это исследование также способствует принятию обоснованных управленческих решений относительно дивидендной политики, инвестиций в новые проекты и управления долговыми обязательствами. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки современных инструментов для принятия решений в области финансового менеджмента. Несмотря на наличие множества теоретических подходов, вопрос выбора оптимальной структуры капитала остается дискуссионным, особенно с учетом современных вызовов. В ходе исследования выявлены ключевые факторы, определяющие структуру капитала компании, и предложена учитывающая их математическая модель. Результаты работы носят не только теоретический, но и прикладной характер и могут быть использованы финансовыми менеджерами для повышения эффективности управления капиталом компании.

В работе выполнен анализ классического метода градиентного спуска и предложен способ динамического изменения шага обучения на основе вычисляемых параметров τ и p. Основной акцент сделан на алгоритме, который позволяет вычислять оптимальные значения параметров τ и p для минимизации времени обучения. Эксперименты демонстрируют, как изменения этих параметров влияют на скорость обучения для различных топологий нейронных сетей и функций активации. Результаты моделирования показывают, что правильный выбор τ и p может значительно сократить временные затраты при обучении нейронных сетей с фиксированной структурой. Использование этих параметров позволяет улучшить процесс обучения, предотвращая застревание в локальных минимумах и обеспечивая баланс между скоростью обучения и точностью результата. Исследования продемонстрировали эффективность адаптивного подхода при различных топологиях нейронных сетей и функциях активации. Представленные графики и численные расчёты показывают зависимость средней скорости обучения от выбранных параметров.

Аннотация. В работе представлен обзор метода геометрического моделирования в разработке цифровых двойников, дан анализ теоретических основ, его роли в создании цифровых двойников, методологии разработки цифрового двойника с его использованием, проблем и вызовов при использовании метода, а также рассмотрены перспективы развития данной технологии.