ivdon3@bk.ru
При оценке работ студентов особенно актуальным становится анализ текстовых работы, в частности анализ программного кода. В статье рассмотрен подход для оценки динамики изменения признаков программного кода студентов. Проанализированы различные метрики программного кода и выделены ключевые: количественные, метрики сложности потока управления программы, индикатор качества TIOBE. Для определения порогового значения по каждой из метрик и их категоризации использован набор текстовых данных с исходными кодами программ, размещённых на сайте, посвящённому практическому программированию. Полученные результаты были использованы для проведения анализа программных кодов студентов с помощью разработанного сервиса, позволяющего оценить работы по ключевым признакам, увидеть динамику изменения показателей программного кода, понять положение студента в группе с точки зрения полученных значений.
Ключевые слова: машинное обучение, анализ текстовых данных, анализ программного кода, цифровой след, визуализация данных
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
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 России эксплуатируется более 42 тысяч мостов на автодорогах. Большая часть мостового парка построен в прошлые годы. Мосты стареют, накапливают разрушения и дефекты и постепенно перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям по безопасности, долговечности и грузоподъемности. Необходимо большие силы и средства тратить на поддержание стабильно рабочего состояния всех эксплуатируемых мостов. Использование современных средств наблюдения позволит экономить финансовые и временные ресурсы. Такими средствами наблюдения и сбора информации могут быть беспилотные летательные аппараты: разного рода и конструкции квадрокоптеры и дроны. Осмотр с помощью квадрокоптера одного из городских путепроводов показал высокую эффективность и качество полученной информации. На основании полученных данных можно судить о техническом состоянии объекта. Разумеется, выявленные при осмотре особенно опасные дефекты впоследствии должен осмотреть специалист для принятия окончательного решения. В статье приведены фотоматериалы, полученные современным способом сбора данных, приведены достоинства применения квадрокоптеров в обследовании мостов и технические характеристики оборудования.
Ключевые слова: эксплуатация сооружений, осмотр, обследование, мостовые сооружения, квадрокоптеры, дроны, дефекты, разрушение, мостовое полотно
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 описан вариант задания последовательных алгоритмов в виде двудольных графов путём их доопределения, что дает возможность в дальнейшем работать с алгоритмами методами теории графов. Рассмотрены две формы задания: модульная и функционально-предикативная. Показана возможность задания алгоритма в таблично-предикатном виде. Сделан вывод о том, что кроме общепринятых способов задания алгоритма, он может быть задан в матрично-предикатном или таблично-предикатном виде, что позволяет при работе с алгоритмами использовать также методы теории матриц и методы теории предикатов; задание алгоритма в матрично-предикатном виде позволяет избежать изоморфизма при проведении алгебраических и теоретико-множественных операций над ним.; задание алгоритмов в матрично-предикатном виде позволяет проводить практически любые операции над ними
Ключевые слова: граф-схема алгоритма, последовательный алгоритм, предикативный блок, функциональный блок, дооопределение, двудольный граф, таблично-предикативная форма, теория графов, изоморфизм
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Статья посвящена решению актуальной задачи прогнозирования опасных зон ведения горных работ посредством определения положения локальных концентраторов напряжений в отрабатываемом угольном пласте. Актуальность данной задачи подтверждается тем, что интенсификация процессов горного производства неизбежно ведет к увеличению риска возникновения опасных производственных ситуаций, таких как горные удары, внезапные выбросы угля и породы и др. Наиболее опасными зонами проявления горного давления являются выступы краевых участков угольного пласта, пересечения и сопряжения выработок. Противоударные мероприятия, регламентированные нормативными документами, не всегда оказываются достаточно эффективными. Для решения поставленной задачи предложен подход, который позволяет оперативно определять положение локальных концентраторов напряжений с учетом влияния выработанного пространства. Авторами разработана интеграционная сетка, при построении которой деление всей площади на элементарные участки выполняется таким образом, чтобы влияние веса пород кровли над каждым участком было одинаковым. Для реализации такого подхода вводится функции влияния выработанного пространства в виде уравнения эпюры опорного горного давления. На основе результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния геомассива получена экспоненциальная зависимость, позволяющая определять коэффициент концентрации вертикальных напряжений для точек на эпюре опорного горного давления. По величинам вертикальных напряжений, рассчитанных для каждой точки интеграционной сетки, возможно прогнозировать напряженно-деформированное состояние геомассива и обосновывать необходимость проведения противоударных мероприятий. Применение предложенного подхода позволит оперативно осуществлять прогнозирование опасных зон и существенно сократить затраты на проведение противоударных мероприятий.
Ключевые слова: моделирование, геомассив, угольный пласт, интеграционная сетка, прогнозирование, вертикальные напряжения
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Для численного исследования напряженно-деформированного состояния краевых участков угольного пласта в зоне влияния системы горных выработок разработана математическая модель процессов деформирования геомассива, которая формулируется в виде краевой задачи теории упругости. Поставленная задача решалась методом конечных элементов в вариационной постановке, при которой выполняется минимизация функционала полной потенциальной энергии для определения перемещений в узлах элементов. Вычислительные эксперименты проводились с использованием авторского комплекса программ. По результатам численного моделирования разработаны рекомендации по упрочнению угольного целика, определению несущей способности крепи. Применение разработанной математической модели и комплекса программ позволяет на стадии разработки проектной документации прогнозировать напряженно-деформированное состояние геомассива в зоне влияния системы подземных горных выработок.
Ключевые слова: Математическая модель, численное моделирование, вычислительный эксперимент, комплекс программ
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 описан алгоритм распознавания принципиальных схем в рамках структурного проектирования сложных технических объектов. Указано, что при постановке задачи разработки специализированного векторизатора необходимо определить: программные подсистемы простейшего трассировщика; алгоритмы анализа изображений; форматы представления конечного результата; исходные данные (форматы) для распознавания. В результате был сделан вывод о том, что для структурно-схемотехнического проектирования, в процессе которого происходит замещение вершины окончательного портрета графа проектируемой системы, полученного после оптимизации по критерию множества наименьшей внешней устойчивости, необходимо диалоговое распознавание изображений графических элементов. Предлагаемый алгоритм позволяет проводить адекватное распознавание элементов электронных схем, что в дальнейшем делает возможным автоматическое пополнение базы элементов новыми элементами в заданном формате.
Ключевые слова: векторизация, принципиальная схема, алгоритм распознавания, структурное проектирование, графический элемент, растровые изображения, электронные схемы, условно-графические отображения, блочно-функциональное распределение, трассировщик
05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы
В статье рассмотрен вопрос последовательного доопределения граф-схемы абстрактного алгоритма и представления его двудольным графом. Приведен пример возможности задания алгоритмов в матрично-предикатном виде. В заключении указано, что полученный в результате матрично-предикатный вид полностью идентичен графической форме, но вместе с тем позволяет работать с алгоритмами значительно эффективнее, так как появляется возможность задавать их в матрично-предикатном виде и частично автоматизировать эвристические методы их построения.
Ключевые слова: алгоритм, граф-схема, двудольный граф, множество, матрица, предикат, логический оператор
В статье рассматривается актуальная задача построения алгоритма, основанного на взаимодействия параллельно работающих компонентов. В работе приводятся элементы разработанной авторами методики параллельного функционирования алгоритмов на базе теории графов. Показано, что построение алгоритма с параллельным функционированием компонентов невозможно без учёта времени, для чего было введено понятие временной оси, а последовательностный алгоритм представлен в виде двудольного графа путём его доопределения. Показанные в статье методы представления параллельных алгоритмов, реализованные в виде дуальных графов или матрично-предикатном виде, дают возможность использовать их при описании сложных управляющих и измерительных систем. Сделан вывод, что преимущество подобного представления параллельного функционирования алгоритмов заключается в том, что становится возможным работать с параллельными иерархическими структурами, отслеживая изменения в каждой из них при помощи вводимых временных осей.
Ключевые слова: алгоритм, параллельная обработка данных, алгоритмизация параллельной работы объектов, последовательностные алгоритмы, предикативный блок, временная ось, дуальный граф, взаимодействие параллельных алгоритмов, граф-схема алгоритма, функционально-предикатный
В проектировании и производстве в последнее время интерес к решению задач взаимодействия конструкции и потоков постоянно увеличивается. MSC.Dytran имеет возможности расчета взаимодействия конструкций и потоков. В статье описаны алгоритмы взаимодействия конструкций и потоков, реализованные в MSC.Dytran. Выполнены расчеты геодезических одноконтурных куполов на взрывное воздействие.
Ключевые слова: визуализация, вычислительная модель, геодезический купол, численное моделирование, взрывное нагружение, давление, напряжение.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ ,
В работе исследована механохимическая активация порошковых шихт в сухой и жидких средах, сопровождающаяся агломерацией частиц. При обработке в сухой среде шихты Al-Si происходит формирование агломерированных частиц, частично (2 %мас.) разрушающихся при растирании пестиком в ступке и характеризующихся бимодальным распределением по размерам. Переход к жидким средам приводит к одномодальному распределению по размерам и повышению дисперсности агломерированных частиц, характеризующихся вторичной агломерацией при использовании спирта и разрушением при активации в насыщенном водном растворе борной кислоты. Установлено наследственное влияние параметров механохимической активации на процессы уплотнения при холодном прессовании и горячей штамповке. Применение обработанной в высокоэнергетической мельнице в среде насыщенного водного раствора H3BO3 шихты Al-Si приводит к формированию формовок с пониженной относительной плотностью холодного прессования (0,735) и активации процессов уплотнения горячей штамповки (|εh|=0,592), обеспечивающих получение горячедеформированного порошкового материала с повышенными механическими свойствами.
Ключевые слова: механохимическая активация, горячедеформированный порошковый материал, алюминий, кремний, диспергирование, агломерация.
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.02.08 - Технология машиностроения
В статье рассмотрены инновационные структуры в зависимости от реакции организации на внутренние и внешние изменения, от степени централизации характера инновационного процесса, принятого в организации, от стратегии организации. Сделаны выводы о возможностях использования сетевых структур, в качестве наиболее эффективных инновационных структур нового поколения.
Ключевые слова: инновационная организационная структура, трансакционные издержки, сетевая структура
08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)
Сведения об авторах выпуска №4 (2013)
Ключевые слова: авторы