ivdon3@bk.ru
Статья посвящена разработке компьютерной программы, с помощью которой можно производить моделирование численности проточных и непроточных культур микроорганизмов для учебных целей. В качестве базовой модели роста биомассы взята модель Моно. Для математического описания клеточных популяций использован аппарат обыкновенных дифференциальных уравнений. Так были созданы структура и функционал электронного учебного модуля с его последующей реализацией на языке Python. В результате была разработана лабораторная «Моделирование проточных и непроточных культур микроорганизмов», в форме компьютерной программы, выполняемая в рамках освоения дисциплины «Биофизика» и заключающаяся в изучении основных принципов и методов моделирования процессов развития микроорганизмов в проточных и непроточных культурах. Разработанная программа внедрена в учебный процесс.
Ключевые слова: компьютерная программа, клеточная популяция, биофизика, микроорганизмы, компьютерное моделирование, модель Моно, Python, биомасса, проточные условия, непроточные условия, система уравнений
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования
В данной статье описывается реализация программного комплекса ориентирования для мобильного робота с построением карты местности и последующим её анализом. Проведена разработка программного модуля для мобильного робота с использованием лазерного дальномера (лидара), для получения данных с лидара используется микрокомпьютер Raspberry Pi 3B+ с установленной на него робототехнической операционной системой ROS. Описывается алгоритм движения мобильного робототехнического комплекса в пространстве с построением карты местности в режиме реального времени. Подобные комплексы в настоящее время находят широкое применение, позволяют значительно снизить необходимость участия человека в тяжелой и опасной работе.
Ключевые слова: мобильный робот, робототехнический комплекс, лазерный дальномер, лидар, ультразвуковой датчик, система технического зрения
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе изучается вопрос влияния качества расчетной треугольной сетки на точность вычислений в различных вычислительных задачах. Известен пример Шварца, который показывает, что аппроксимация гладкой поверхности многогранной поверхностью может давать очень большие погрешности для вычисления площади поверхности. Это обусловлено тем, на сколько качественной является построенная триангуляция поверхности. Поэтому, естественно ожидать, что существует некоторая связь между определенной характеристикой триангуляции и точностью решения некоторой вычислительной задачи. В представленной статье в качестве такой характеристики выбирается величина – среднее значение минимального синуса угла всех треугольников расчетной сетки. В процессе численных экспериментов решалась задача Дирихле для уравнения Лапласа в круговом кольце, в которой рассчитывалась погрешность приближенного решения (использовался метод градиентного спуска для поиска решения соответствующей вариационной задачи.). Для кольца была построена серия триангуляций с равномерным разбиением по углу и неравномерным разбиением по радиусу в полярных координатах. На данном примере была показана линейная зависимость погрешности от . В статье приводятся как результаты вычисления с различными значениями , так и вычисление коэффициента корреляции исследуемых величин.
Ключевые слова: краевая задача, триангуляция Делоне,точность вычислений, задача Дирихле, математическое моделирование, треугольная сетка, минимальный угол треугольника, кусочно-линейная аппроксимация, вариационный метод, уравнение Лапласа.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе рассматривается векторизация и распараллеливание метода «частица-частица», применяемого для учета взаимодействий между объектами при математическом моделировании физических процессов, на примере учета пространственного заряда при расчете динамики заряженных частиц. Проведено сравнение и оценка временных затрат (в качестве тестовой задачи рассматривался разлет многокомпонентного ионного пучка в течение одной наносекунды с шагом Δt= 10-12 с.) с учетом ускорения за счет векторизации и распараллеливания между ядрами процессора. Сделан вывод, что результаты работы наглядно демонстрируют, что векторизация вычислений позволяет существенно ускорить время расчета, причем явная замена скалярных операций на векторные делает возможным получить дополнительное ускорение по сравнению с использованием автоматической оптимизации кода программы.
Ключевые слова: параллельные вычисления, метод "частица-частица", векторизация вычислений, численное моделирование, кулоновские взаимодействия, динамика заряженных частиц, ионный пучок, код программы, уравнение движения, математическая модель
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье представлено описание сложных объектов с параллельно функционирующими компонентами на основе нейросетевых структур. Нейронная сеть представлена матрицей оператора, то есть формальным описанием, дающим универсальный способ решения многих нестандартных задач управления. Показан матричный аппарат, позволяющий значительно повысить эффективность методики по сравнению с известной ранее. В результате сделан вывод, что представление нейронной сети матрицей оператора дает универсальный способ решения задач управления транспортно-информационными потоками. Предложенные нейроподобные системы дают возможность определить сложные нелинейные зависимости, а также самосовершенствоваться в результате обучения в процессе их использования, что расширяет поле для поиска и реализации эффективных решений задач управления и контроля за потоками.
Ключевые слова: граф, параллелизм, транспортно-информационный поток, нейронная сеть, синаптический вес, предикат, активационная функция, матрица оператора, нейрон, сложные системы
05.13.15 - Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматривается актуальная задача определения погрешности визуализации обобщенных критериев управления. Указано, что самое распространенное нелинейное взаимодействие параметров в технических системах является мультипликативным взаимодействием измеряемых физических величин. На основании того, что физические элементы процессорного измерительного канала имеют линейные динамические характеристики, сделан вывод о том, что применение нелинейных преобразований для количественных оценок свойств систем мониторинга, требует линеаризации, ошибки которой, безусловно, влияют на точность конечной математической модели и её величина может быть оценена и отнесена к методической погрешности визуализации. Рассмотрен процесс линеаризации на примере мультипликативного взаимодействия P измеряемых физических величин. В результате анализа свойств многих промышленных объектов управления в условиях установившихся режимов технологических процессов, было выявлено, что они характеризуются небольшими колебаниями относительно математического ожидания (не более 10 %), что позволяет применить полученные математические модели ошибок, возникающих в процессе линеаризации уравнений измерения критериев управления, для проектных и научно-исследовательских работ.
Ключевые слова: объекты управления, измерительная система, программируемые логические контроллеры, ошибка визуализации, математическое ожидание, адаптивное управление, линеаризованное уравнение измерения, погрешность измерения
05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы
В статье приводится описание особенностей организации современных систем синтаксических парсеров и проблем, возникающих при анализе текста. В результате проведенного сравнительного анализа авторами предложен единый подход к обработке неструктурированных текстов на русском и английском языках, в рамках которого объединены в едином комплексе морфология и синтаксис. Разработанная система синтаксического анализа, используя словарь валентности глаголов, шаблоны минимальных структурных схем предложения, а также шаблоны союзов, позволяет выделять предикатные структуры предложений текста, осуществлять первичный семантический анализ за счет учета семантического содержания актантов предиката и строить деревья синтаксического подчинения предложений. Получаемые при этом деревья хранят элементы дерева составляющих и дерева зависимостей. Предложенная организация шаблонов и правил для их выделения позволяет решать некоторые проблемы современных парсеров, а использование словаря валентности глаголов - уменьшить количество вариантов синтаксического разбора предложения.
Ключевые слова: автоматическая обработка текста, синтаксический парсер, морфологический анализ, структурные элементы текстапроизводственно-технические цели обеспечения гибкости производства
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Для оценки генотоксичности окружающей среды урбанизированных экосистем целесообразно использовать показатели гено- и цитотоксичности экстракта пилезии многоцветковой. Гено- и цитотоксичность экстракта можно оценить по уровню аберраций хромосом, а также по показателям митотического индекса в корневой меристеме гороха посевного, пророщенного на экстракте пилезии многоцветковой. При использовании показателей гено- и цитотоксичности в условиях урбанизированной экосистемы следует говорить о генотоксичности окружающей среды в случае статистически значимых отличий этих показателей от контроля.
Ключевые слова: биомониторинг, мутагенность, тест-объект, аберрации хромосом, цитотоксичность, генотоксичность
Статья посвящена вопросам теплоэффективности производства железобетонных конструкции. Предложена комплексная технология теплого бетонирования и выдерживания оформованных изделий в горячей воде, что сокращает затраты на обработку изделий.
Ключевые слова: Бетон, горячее бетонирование, водное твердение, температура, энергозатраты