В данной статье исследуется процесс оптимизации пакета Quantum Espresso для эффективного использования графического процессора (GPU) от Nvidia с помощью технологии CUDA. Quantum Espresso является мощным инструментом для квантово-механического моделирования и расчета свойств материалов. Однако, оригинальная версия пакета не была разработана для использования на GPU, поэтому требуется оптимизация для достижения наилучшей производительности.

Ключевые слова: Quantum Espresso, GPU, CUDA, ускорение вычислений

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Порядок замещения должностей педагогических работников ВУЗов, относящихся к профессорско-преподавательскому составу, регламентируются федеральными законами и локальными нормативными актами. При этом возникает необходимость хранения и обмена большим количеством документов между различными участниками конкурсных мероприятий. В работе была поставлена цель автоматизации процесса проведения конкурсных мероприятий и использование общего хранилища данных, с помощью которого возможно ускорить делопроизводство, сэкономить время и расходные материалы, обеспечить безопасность хранения, передачи и обработки информации. В статье отражены полученные результаты автоматизации процесса конкурсного отбора в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете.

Ключевые слова: высшие учебные заведения, избрание по конкурсу, профессорско-преподавательский состав, автоматизация

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Отрасль нефтегазового машиностроения претерпевает изменения, которые связанны с внедрением инновационных технологий, методов и средств для улучшения производственных процессов и систем. Все изменения позволяют достичь повышения среднего ресурса, долговечности и прибыли предприятия в целом. Обработка деталей нефтегазового комплекса и сокращение всех видов износа режущей части инструмента в настоящее время остается самой актуальной темой. На непрерывную работу режущего инструмента оказывают влияние множество факторов. Зависимость между скоростью резания и стойкостью позволяют выбирать оптимальную скорость. В работе определены основные направления исследования по выбору износостойких покрытий для резцов для повышения точности металлообработки. Исследования проводились с применением современных компьютерных программ, что позволило сделать определенные выводы, вывести зависимости и определить круг задач для дальнейшего исследования. Применение основных результатов позволит повысить эффективность обработки и качество поверхностей деталей нефтегазового сектора.

Ключевые слова: стойкость, режим резания, резец, оптимизация, эксперимент, методика, точность, обработка, покрытия, деформация

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.5 - Технология и оборудование механической и физико - технической обработки

Данное исследование является пилотным. Цель исследования - выявление характера взаимосвязи между коэффициентом Пуассона и когезией, на примере грунтового массива. Основная задача исследования - выявление зависимости коэффициента Пуассона и коэффициента сцепления для получения предела разрушения материала (в настоящем исследовании грунтового массива) – пластических течений в материале. Исследование ведется методами математического моделирования. Для достижения поставленной цели необходимо обосновать возможность выполнения данного эксперимента с помощью краевой задачи, а также выполнить ранжирование количества численных экспериментов методом планирования эксперимента для получения экстремумов. Далее необходимо выполнить сам численный эксперимент по выявлению зависимости между коэффициентом Пуассона и когезией. Полученные данные будут использоваться для составления обратной задачи в новом российском программном продукте в области геотехнического и геомеханического моделирования.

Ключевые слова: коэффициент Пуассона, когезия, грунтовый массив, численный эксперимент, метод конечных элементов, математическое моделирование, пластическое течение, деформация, напряжение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.9 - Строительная механика , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье рассматривается плоская задача расчёта взаимодействия водопропускной трубы разных очертаний с обоймой грунта с учётом конструктивной нелинейности. В силу невозможности грунта работать на растяжение, взаимодействие трубы и грунта принято односторонним. В задаче изменяется очертание трубы при прочих равных параметрах. В качестве результатов расчёта рассматривается область контакта/отрыва и сцепления/проскальзывания трубы с грунтом. По результатам расчётов даны рекомендации по выбору очертания водопропускных труб.

Ключевые слова: конструктивная нелинейность, контакт с трением, односторонние связи, линейная задача дополнительности, численные модели, метод конечных элементов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Предложен оригинальный подход к описанию течения воздуха в тонком коническом диффузоре. Он основан на приближенном аналитическом решении уравнения неразрывности. Кроме того, объединена упрощенная модель турбулентности. Достоверность полученной формулы подтверждается сравнением с конечно-элементным решением для разработанной экспериментальной установки. Разработка предназначена для непосредственного компьютерного моделирования многофазного течения.

Ключевые слова: пылевоздушная смесь, аспирационные системы, турбулентность, конечно-элементное моделирование, сепарационный диффузор, цифровой двойник

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается возможность применения программного комплекса ANSYS WORKBENCH к расчету неравномерности осадок фундаментов зданий. Неоднородность физико-механических свойств грунта, разница в толщине несущего слоя и другие факторы приводят к неравномерному развитию осадки. Это вызывает появление трещин в несущих конструкциях, а в худшем случае - разрушение части здания или здания в целом. Методы расчета осадок весьма сложны, однако использование возможностей современных компьютеров и программ компьютерного моделирования позволяет получить простое и точное решение таких задач. В программном пакете ANSYS произведена оценка деформаций фундамента на неоднородных грунтах. Предлагаемая методика может быть использована для количественной оценки неравномерности осадок фундаментов реальных зданий и сооружений.

Ключевые слова: ANSYS WORKBENCH, фундамент, неравномерная осадка, перекос, компьютерное моделирование, деформация, метод конечных элементов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Разработана программа компьютерной имитации распыливания жидких топлив. Проведен специальный калибрующий эксперимент в гравитационном поле. Выполнена верификация компьютерной модели с экспериментальными данными, корректность имитационного моделирования определяется сходимостью результатов статического обобщения. Проведены испытания макетного образца горелочного устройства подтверждающие адекватность компьютерной имитации.

Ключевые слова: горелочное устройство, распыливание жидких топлив, математическое моделирование, динамика диспергирования топливной струи, форсунка

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Немаловажными в трубопроводных системах являются трубопроводные арматуры, к которым относятся поворотные обратные затворы (далее ПОЗ). Основная функция данного конструктивного элемента - предотвращение аварийных ситуаций в трубопроводных системах. Принцип работы основан на закрытии запорного устройства в случае изменения направления потока транспортируемой среды. Это обеспечивает надежное управление потоком и предотвращение обратного потока среды в трубопроводе. ПОЗ обеспечивают надежность, герметичность и безопасную эксплуатацию систем, а также долговечность с учетом требований безопасности. В статье рассматривается проектирование и расчёт поворотных обратных затворов. Целью разработки такого модельного ряда является создание долговечной и надёжной конструкции, которая сможет обеспечить во время всего срока службы безопасную эксплуатацию на производстве с различными параметрами рабочей среды. Для подтверждения параметров надёжности и работоспобности конструкции проведён прочностной расчёт поворотных обратных затворов. В результате числового моделирования всех разработанных обратных затворов, рассчитанные показатели позволяют дать затворам положительную оценку и подтверждают соответствие техническим требованиям.

Ключевые слова: поворотный обратный затвор, моделирование, математическое моделирование, метод конечных элементов, расчёт показателей надёжности

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.6 - Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (технические науки)

Безопасность опасных производственных объектов напрямую связана с надежной эксплуатацией трубопроводных систем, так как неисправность, возникшая в элементах таких систем, может привести к серьезным последствиям для производств и окружающей среды. Так как наибольшее количество отказов связано с неисправностями, возникшими в результате коррозии, то для повышения надежности требуется повышение коррозионной стойкости металла элементов трубопровода. В статье проводится обзор материалов для изготовления деталей, влияние различный климатических условий на механические свойства сталей. Также представлен разработанный поворотный затвор, предназначенный для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды. Для подтверждения работоспособности конструкции был проведен прочностной расчет конструкции, где рассматривается ее напряженно-деформированное состояние в заданных условиях нагружения. По итогам были получены значения максимальных эквивалентных напряжений, максимальных деформаций и перемещений, являющиеся ниже максимально допустимых.

Ключевые слова: трубопроводная система, трубопровод, запорная арматура, поворотный обратный затвор, математическое моделирование, метод конечных элементов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Данная статья посвящена решению задачи исследования и обнаружения вредоносного ПО. Метод, реализованный в работе, позволяет динамически обнаруживать вредоносные программы для Android с помощью графов системных вызовов с использованием графовых нейронных сетей. Задача данной работы заключается в создании компьютерной модели для метода, разработанного с целью обнаружения и исследования вредоносного ПО. Исследования на этой теме имеют важность в математическом и программном моделировании, а также в применении алгоритмов управления системными вызовами на устройствах Android. Оригинальность данного направления заключается в постоянном совершенствовании подходов в борьбе с вредоносным ПО, а также в ограниченной информации об использовании компьютерной симуляции для исследования таких явлений и особенностей в мире.

Ключевые слова: системные вызовы, андроид, вирус, вредоносное ПО, нейронные сети, искусственный интеллект, нечеткая логика

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Движение робототехнических систем может происходить в условиях помеховых возмущений, разных по качеству и мощности. В этом случае актуальной задачей является корректировка исходной спланированной траектории движения робота для уклонения последнего от действия указанных источников с целью максимизации некоторого функционала качества. Последний целесообразно связать с вероятностью успешного прохождения целевой траектории в поле помеховых воздействий. Особенностью такой корректировки является сложность оптимизации соответствующих функционалов вероятности, что приводит к необходимости развития приближенных методов оптимизации, базирующихся, однако, на достаточно точном расчете самих вероятностей успешного прохождения для каждой конкретной траектории. В настоящей статье предлагается такая приближенная методика корректировки, позволяющая эффективно обходить источники помех, заданных своими известными областями действия и характеристическими вероятностными функциями. Эта методика базируется на итерационной процедуре последовательных приближений к такой траектории, которая обладает заданной вероятностью успешного прохождения.

Ключевые слова: робототехнический комплекс, источники-репеллеры, планирование движения, вероятность успешного прохождения, итерационная процедура, целевой функционал

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.4 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Одной из задач предварительной обработки данных является задача устранения пропусков в данных, т.е. задача импутирования. В работе предложены алгоритмы заполнения пропусков в данных на основе метода статистического имитационного моделирования. Предлагаемые алгоритмы заполнения пропусков включают этапы кластеризации данных по набору признаков, классификации объекта с пропуском, построения функции распределения для признака, имеющего пропуски по каждому кластеру, восстановления пропущенных значений методом обратной функции. Проведены вычислительные эксперименты на основе статистических данных социально-экономических показателей по субъектам РФ за 2022 год. Проведен анализ свойств предлагаемых алгоритмов импутирования в сравнении с известными методами. Показана эффективность предлагаемых алгоритмов.

Ключевые слова: алгоритм импутации, пропуски в данных, статистическое моделирование, метод обратной функции, имитационное моделирование данных

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной работе рассмотрена возможность применения графовых нейронных сетей для изучения структуры медных центров цеолитов. Используемый для обучения нейронной сети набор данных был подготовлен с использованием программного комплекса FDMNES на основе метода конечных разностей и содержал более 2100 Cu K-XANES спектров для Cu-MOR. В результате выполненного исследования графовые нейронные сети продемонстрировали возможность воспроизведения Cu K-XANES спектра, соответствующего конкретной модели медного центра в каркасе цеолита.

Ключевые слова: цеолит, морденит, атомная структура, XANES, машинное обучение, графовые нейронные сети

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния

На основе опыта, накопленного за время применения Autodesk Revit при проектировании систем электроснабжения, авторы дают оценку особенностям реализации построения проектов данного раздела, удовлетворяющим отечественной нормативной документации. Приведен сравнительный анализ способов построения проектов электроснабжения, выявлены их достоинства и недостатки, что представляется важным как с научной, так и с практической точки зрения при малом количестве информации в данной области, не имеющей рекламной составляющей.

Ключевые слова: Autodesk Revit, BIM, информационное моделирование, проектирование зданий, системы электроснабжения, технология строительства

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.7 - Технология и организация строительства

В данной статье рассматривается прогнозирование собираемости платежей в отделениях почтовой связи с учетом сезонности и применением машинного обучения. Разработан алгоритм построения расчетной модели, которая предоставляет возможность для аналитиков почты РФ делать помесячный прогноз собираемости платежей для каждого УФПС (Управление федеральной почтовой связи) с учетом сезонности. Данная модель позволяет выявлять отклонения от нормы в вопросах, касающихся собираемости платежей и более точно корректировать повышение тарифов на услуги. Данная информационная система реализована в виде веб-сайта с помощью фреймворка ASP.NET Core и библиотеки для машинного обучения ML.NET.

Ключевые слова: математическое моделирование, прогнозирование с учетом сезонности, собираемость платежей, машинное обучение, нейронная сеть

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Исследуется динамическая модель управления персоналом в риэлтерском агентстве. Структура системы управления включает риэлторскую компанию в качестве Ведущего и риэлтора в качестве Ведомого. Отношения между ними строятся на основе иерархии, соответствующей информационным регламентам игр Штакельберга. В качестве метода иерархического управления используется побуждение. Представлены алгоритмы для достижения равновесия в разных информационных регламентах. Численная реализация этих алгоритмов основана на имитационном моделировании, результаты анализируются.

Ключевые слова: риэлторская компания, иерархия, имитационное моделирование, игра Штакельберга, игра Штакельберга с обратной связью, побуждение, Ведущий, Ведомый, динамическая система

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье рассматриваются разработанные авторами методы и подходы для рекомендательной системы, которые направлены на повышение качества реабилитации пациента во время выполнения дыхательных тренировок. С целью описания тренировок, был разработан собственный язык для конкретной предметной области, а также его грамматика и синтаксический анализатор. Благодаря данному языку можно построить дерево, описывающее конкретную тренировку пациента. К полученному дереву применяются два основных метода, рассматриваемых в статье: «Метод для анализа проблемных участков в ходе прохождения тренировок пациентами» и «Метод нечеткого поиска схожих участков в тренировке». С помощью данных методов в работе предлагается анализировать проблемные участки тренировок пациентов во время реабилитации и искать похожие затруднительные участки пациента для подбора похожих упражнений с целью поддержания уровня разнообразности заданий и вовлечения пациента в процесс.

Ключевые слова: рекомендательная система, система управления обучением, реабилитация, медицина, дыхательная тренировка, маркерная система, предметно-ориентированный язык, расстояние Левенштейна

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Статья посвящена моделированию подогрева мазута с помощью импульсного потока течения жидкости в программном модуле SolidWorks Flow Simulation. В дальнейшем использование данного технологического решения может рассматривать целый ряд отраслей в РФ и за рубежом. Целью данной статьи является описание результатов компьютерной модели исследуемого технологического процесса. Компьютерный расчет модели подогрева мазута с помощью импульсного потока позволяет оценить эффективность процесса и определить оптимальные параметры для достижения максимальной эффективности. Что поможет снизить затраты на подогрев мазута и повысить эффективность работы промышленного оборудования предприятий.

Ключевые слова: мазут, масло, теплоноситель, ударный узел, мембранный насос, импульсный поток, турбулентный режим, кавитация, SolidWorks Flow Simulation

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

В работе представлено описание процедуры проведения конкурса регрессионных моделей на основе статистических данных для Восточно-Сибирской железной дороги. При этом предполагается построение множества аддитивных альтернативных вариантов модели с последующим выбором лучшего варианта на основе привлечения ряда критериев адекватности. В качестве выходной переменной модели выделена выгрузка вагонов, а входными переменными являются: средний вес брутто грузового поезда, случаи отказов технических средств 1 – 2 категории эксплуатационного характера, рабочий парк грузовых вагонов. Реализация конкурса моделей позволила построить свыше двухсот альтернативных вариантов, из которых была выбрана лучшая альтернатива при помощи методов многокритериального выбора, основанных в данном случае на непрерывном критерии согласованности поведения.

Ключевые слова: железнодорожный транспорт, математическая модель, регрессионный анализ, метод наименьших квадратов, конкурс моделей, критерии адекватности, многокритериальный выбор

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данной статье проведено компьютерное моделирование движения пассажиров на эскалаторах с учетом разных (четырех) сценариев организации движения пассажиров, интенсивностью пассажиропотока, а также анализирует влияние социальной дистанции на скорость подъема. Построены зависимости изменения времени затрачиваемого пассажирами на преодоление пути от центра платформы до момента подъема на соответствующий эскалатор. Результаты исследования позволяют выявить различия в эффективности и комфорте перемещения пассажиров в зависимости от выбранной схемы и нагрузки. Эти выводы могут быть полезны для оптимизации работы системы общественного транспорта и метрополитена, обеспечивая более безопасное и комфортное перемещение пассажиров в различных условиях.

Ключевые слова: анализ людских потоков, обеспечение безопасности в метрополитене, организация людских потоков, компьютерное моделирование, оптимизация пассажиропотока

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.9.4 - Управление процессами перевозок

Заболевания сердечно-сосудистой системы основная причина смертности населения планеты. Основным способом диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы является снятие электрокардиограммы пациента. Автоматическая обработка сигналов электрокардиограммы позволит врачам своевременно выявить кардиологические проблемы пациента. В данной статье представлен метод вычисления детализирующего вектора для нейросетевой обработки двенадцати канального сигнала электрокардиограммы. Добавление детализирующего вектора к сигналам электрокардиограммы увеличивает точность классификации заболеваний до 87,50 %. Предложенный метод может быть использован для автоматической классификации двух и более канальных сигналов электрокардиограммы.

Ключевые слова: электрокардиограмма, рекуррентная нейронная сеть, нейронная сеть с долгосрочной короткой памятью, детализирующий вектор, PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2021

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

В современном мире распознавание лиц становится все более важной и актуальной задачей. С развитием технологий и возрастанием объема данных увеличивается потребность в надежных, точных и эффективных системах распознавания лиц. Нейронные сети демонстрируют высокую эффективность в решении задач компьютерного зрения и имеют большой потенциал для улучшения существующих математических моделей распознавания лиц. Данная статья посвящена исследованию методов для распознавания лиц человека, будет подробно рассмотрен алгоритм Виолы-Джонса, который, который можно применять в задаче по распознаванию лиц с применением нейронных сетей. Также будут проанализированы методики обучения моделей глубокого обучения с помощью библиотек, использующие также алгоритм Виолы-Джонса и будет описан алгоритм использования обученной модели в API, которая будет использована в десктопных и мобильных приложениях.

Ключевые слова: биометрическая идентификация, распознавание лица человека, математические модели, методы распознавания лиц, глубокое обучение, сверточные нейронные сети, tensorflow

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье предлагается методика определения оптимального места размещения самонесущего волоконно-оптического кабеля, прокладываемого по опорам высоковольтных линий электропередачи. Методика ориентирована на использование как ручного метода расчета, так и с применением средств электронно-вычислительной техники.

Ключевые слова: волоконно-оптическая линия связи, электрическое поле, потенциал наводимого напряжения, электротермическая деградация, оптимизация размещения самонесущего волоконно-оптического кабеля

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.1 - Теоретическая и прикладная электротехника

В настоящей статье предлагается методика корректировки промежуточной траектории, полученной одним из методов планирования, с учетом ограничений по линейным скорости и ускорению аппарата, а также по углу его тангажа. Данная методика сочетается с процедурой сглаживания, включающей этап минимизации длины кусочно-ломаной траектории и скругление углов при вершинах с построением гладкого временного параметрического её представления по модифицированному методу Дубинса. Эффективность разработанных алгоритмов корректировки первоначально-спланированной траектории подтверждается результатами проведенного численного моделирования

Ключевые слова: робототехнический комплекс, беспилотный летательный аппарат, устойчивость и управляемость аппарата, планирование движения, локальная корректировка спланированной траектории, снижение энергетических затрат

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.4 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы