Целью настоящей работы являлось исследование пористости образцов, полученных селективным сплавлением электроэрозионных железохромоникелевых порошков, изготавливаемых путем переработки металлоотходов.

   Методы. При выполнении исследований, направленных на достижение поставленной цели, в соответствии с планом эксперимента использовалось следующее оборудование: установка для получения электроэрозионных железохромоникелевых порошков – оригинальная запатентованная; сырье для получения железохромоникелевых порошков – сплав марки 20Х25Н20С2; рабочая жидкость – спирт изопропиловый; установка для селективного сплавления – оригинальная запатентованная; оборудование для изучения микроструктуры аддитивного образца – микроскоп электронный растровый Nova NanoSEM 450; оборудование для изучения пористости аддитивного образца – оптический инвертированный микроскоп Olympus GX51, оснащённый программным обеспечением, предназначенным для количественного анализа цифровых изображений микроструктуры.

   Результаты. В рамках поставленной задачи, направленной на исследование пористости образцов, полученных методом селективного сплавления электроэрозионных железохромоникелевых порошков, были получены следующие результаты. Установлено, что суммарная пористость материала составляет около 2,64 %. При этом более 70 % выявленных пор характеризуются размером менее 0,5 мкм. Формирование практически беспористой структуры аддитивных образцов обусловлено присутствием в электроэрозионных железохромоникелевых порошках частиц различных фракций, что способствует их более плотной укладке в процессе сплавления. Исследование микроструктуры показало, что аддитивный образец обладает однородной мелкозернистой структурой; средний размер зерна составляет приблизительно 5 мкм. Уровень пористости, а также характер распределения пор по размерам оказывают существенное влияние на механические характеристики материала и определяют возможные области его практического применения.

   Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что пористость и распределение пор по размерам в аддитивном образце являются ключевыми факторами, в значительной степени определяющими его механические свойства и перспективы использования в науке и промышленности.

   Цель исследования. Исследование посвящено повышению экологической безопасности мультигенерационных теплоэнергетических установок (МГТУ). Предложены мероприятия по очистке отходящих газов абсорбционной холодильной машины, осуществляющей свою работу на выхлопных газах в составе мультигенерационного комплекса, за счет разработки перспективной системы очистки отходящих газов абсорбционной холодильной машины (АБХМ) в составе энергетического комплекса.

   Актуальность работы обусловлена необходимостью минимизации вредных выбросов при одновременном повышении энергоэффективности современных МГТУ.

   Методы. Исследование проводилось в несколько этапов с применением комплекса взаимодополняющих методов. На первом этапе для систематизации знаний о современных мультигенерационных системах, их преимуществах и экологических проблем был проведен всесторонний аналитический обзор научно-технической литературы и патентных источников. Этот метод позволил выявить проблему загрязнения атмосферы дымовыми газами от АБХМ и обосновать актуальность разработки дополнительной системы очистки. На втором этапе для решения поставленной задачи был применен метод компьютерного моделирования в программном комплексе SOLIDWORKS Flow Simulation. Данный программный продукт был выбран благодаря его широким возможностям для моделирования стационарных и нестационарных течений жидкостей и газов, теплообмена и массопереноса. Для обоснования выбора каталитического материала (окислы марганца) и описания механизма очистки был проведен анализ их физико-химических свойств и каталитической активности, основанных на данных химической термодинамики и кинетики. Были рассмотрены предполагаемые химические реакции окисления NOx и SОx.

   Результаты. В результате теоретических исследований существующих мультигенерационных теплоэнергетических установок было выявлено, что использование абсорбционной холодильной машины на выхлопных газах является наиболее оптимальным способом генерации холода в составе исследуемого комплекса, но отходящие газы в процессе преобразования теплоты оказывают негативное влияние на экологию окружающей среды. Результатом анализа мультигенерационных систем является разработка способа очистки дымовых газов, образовавшихся вследствие утилизации тепловой энергии, осуществляющейся с применением двухступенчатой бромисто-литиевой абсорбционной холодильной машины.

   Заключение. Предложено решение в части повышения экологической безопасности в процессе использования мультигенерационных теплоэнергетических установок. Выявлено, что предполагаемый способ очистки дымовых газов с помощью адсорбера в форме сопла Лаваля на выходе, а также окислами марганца на медной сетке является перспективным способом повышения экологической безопасности при использовании исследуемых систем совместной выработки энергоресурсов.

   Целью работы является анализ проблемы обеспечения микроклимата в зданиях культового назначения, оптимальных для сохранения церковных зданий и элементов декоративного убранства их интерьеров (настенных росписей, иконостасов, икон и др.), поиск путей роста энергоэффективности систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

   Методы. Исследование влажностного состояния ограждающих конструкций Воскресенского храма показало значительное превышение нормативных значений в подклете и на первом этаже, что подтверждает наличие устойчивых зон увлажнения, влияющих на долговечность кладки и декоративных покрытий. Анализ проб штукатурки с использованием растровой микроскопии выявил неоднородность структуры и различную степень деградации, обусловленную локальными перепадами влажности, температурными колебаниями и воздействием копоти.

   Результаты. Пространственное распределение повреждений позволило установить взаимосвязь между состоянием инженерных систем и разрушением декоративного слоя. Археологические работы способствовали улучшению дренажных условий и частичной стабилизации влажностного режима. На основе полученных данных определены ключевые зоны риска и сформированы рекомендации по модернизации инженерных систем.

   Особое внимание уделено необходимости внедрения энергоэффективной вентиляции и кондиционирования с утилизацией тепла.

   Заключение. Проведённый анализ показал, что существующий микроклимат Воскресенского храма не обеспечивает сохранность конструкций и декоративного убранства, а выявленные зоны повышенной влажности создают условия для ускоренного разрушения материалов. Для стабилизации внутренней среды требуется комплексная модернизация инженерных систем, включающая установку энергоэффективной приточно-вытяжной вентиляции с теплоутилизацией, корректную организацию воздухообмена и применение современных систем кондиционирования. Соблюдение требований СП 60.13330.2020, ГОСТ 30494-2011 и положений ФЗ-261 позволит снизить теплопотери, уменьшить эксплуатационные расходы и обеспечить устойчивый температурно-влажностный режим. Реализация предложенных мероприятий создаст условия для долгосрочного сохранения архитектурного объекта и его художественного наполнения.

   Цель исследования. Разработка прототипа автоматизированной системы проведения лабораторных испытаний малых образцов конструкционной древесины на циклическую силовую нагрузку.

   Задачи работы: выделить параметры испытаний, поддающиеся автоматизации и дистанционному контролю на примере установки для циклических силовых испытаний малых деревянных образцов; разработать схемы контроля выбранных параметров, выполнить пробные испытания с использованием предложенной системы.

   В России отсутствуют стандарты и своды правил, направленные на получение экспериментальных данных и проектирование конструкций на основе древесины, нагруженных многоцикловыми нагрузками (более 10000 циклов). Под циклическими понимают транспортные, ветровые нагрузки и нагрузки от механизмов, создающих динамическую нагрузку. Циклические испытания весьма затратны по времени, поэтому для повышения их производительности следует применять автоматизацию и дистанционный контроль за испытаниями

   Методы. Прототип автоматизированной системы включает видеонаблюдение над объектом испытания, обеспечение возможности дистанционного включения и остановки мотор-редуктора. Предусмотрен автоматизированный контроль за температурой и мощностью мотор-редуктора и его аварийное отключение. Предусмотрен контроль за микроклиматом лаборатории.

   Результаты. Предложен прототип автоматизированной системы проведения лабораторных испытаний образцов материалов на циклическую силовую нагрузку. После пробных испытаний система и установка могут быть усовершенствованы и использованы при разработке автоматизированного метода циклического испытания малых деревянных образцов, а также других видов длительных статических и циклических испытаний строительных материалов и конструкций.

   Заключение. Предложенный прототип применим для управления и мониторинга длительных циклических и статических лабораторных испытаний строительных материалов и конструкций.

   Цель исследования. В статье анализируются алгоритмы поиска элемента в динамической структуре, формируемой в приёмнике при выполнении процедуры идентификации источника сообщений. Формирование указанной структуры необходимо при использовании методов идентификации на основе кодирования в режиме сцепления блоков, для которых характерна более высокая достоверность идентификации при одинаковом размере поля идентификатора или хеша из данных предыдущего сообщения. В основе предлагаемого подхода лежит возможность использования результатов идентификации нескольких источников. Для каждого сообщения формируется своя динамическая структура. При этом сообщения одного источника, помимо записи их в соответствующую динамическую структуру, могут, в результате коллизий идентификаторов или хешей, включаться в динамические структуры других источников. Если же для некоторого сообщения будет определён его источник, то такое сообщение следует удалить из всех параллельно формируемых динамических структур. Так как заранее неизвестно, на какую позицию структуры такое сообщение будет записано, то удаление превращается в процедуру полного перебора всех элементов структуры.

   Методы. В работе рассматриваются три альтернативных алгоритма перебора элементов динамической структуры, характерной для идентификации на основе кодирования в режиме сцепления блоков. Предполагается, что сама структура размещается в регистровой матрице, которая в общем случае имеет фиксированное число столбцов, равное длине последовательности сообщений, с переменным числом элементов в каждом столбце. Рассматривается перебор по столбцам, начиная перебор по элементам с максимальных номеров в столбце, перебор с младших номеров в столбце. Учитывая вероятностную модель размещения искомого элемента в динамической структуре и завершение поиска после его обнаружения, для каждого алгоритма будет характерно своё среднее число операций обращений к динамической структуре. Создана математическая модель определения трудоёмкости каждого из алгоритмов.

   Результаты. На основе известной модели размещения элементов в динамической структуре и оригинальной модели оценки вероятности размещения аутентичного или постороннего сообщения в матрице, хранящей элементы динамической структуры, получены численные зависимости среднего числа обращений к столбцу матрицы. В качестве параметров модели использованы размер тега аутентификации (хэша из данных предыдущего сообщения) и число устройств, с которыми взаимодействует приёмник. Показано, что целесообразным алгоритмом поиска элементов в рассматриваемых структурах является алгоритм перебора по старшим номерам каждого столбца матрицы, который при равных значениях параметров даёт число операций на 5 – 20 % меньше, чем рассматриваемые в статье альтернативы.

   Заключение. В работе рассмотрены варианты алгоритма перебора элементов динамической структуры, созданы математические модели оценки вычислительной сложности каждого из вариантов. Получены зависимости значения среднего количества операций обращения к структуре в зависимости от параметров поступления сообщений в приёмник. Установлено, что алгоритм, в основе которого лежит перебор динамической структуры со старших номеров столбца регистровой матрицы, является целесообразным для организации удаления из динамической структуры сообщений, выданных посторонними источниками.

   Цель исследования. Российская Федерация и Республика Казахстан являются странами-участниками Киотского протокола – международного соглашения, направленного на сокращение выбросов парниковых газов с целью борьбы с изменением климата. Это требует формирования банка моделей для автоматизированного управления распределением квот на выброс парниковых газов в атмосферу.

   Методы. На основе анализа особенностей учета углеродных выбросов предложена новая методика торговли на основе технологии Blockchain и алгоритма VCG, направленная на повышение прозрачности, безопасности и автоматизации транзакций между участниками рынка. Разработан метод и алгоритм реализации квот на выбросы углерода через систему аукцион, что обеспечивает открытость и прозрачность процесса распределения.

   Результаты. В данной работе выполнено моделирование цифровой платформы для автоматизированной торговли квотами на выбросы углерода с использованием технологии Blockchain. Выполнено исследование существующих инструментов и механизмов рынка квот на выброс углерода, выявлены его основные проблемы, такие как недостаточная прозрачность сделок, риск мошенничества и сложности в контроле за соблюдением нормативных требований. В рамках моделирования выполнена разработка и тестирование смарт-контрактов, которые автоматизируют выполнение условий сделок и ведение учета транзакций. Использование технологии Blockchain позволяет обеспечить высокую защищенность информации, контроль за ходом торгов и предотвращение несанкционированных изменений данных. Автоматизированная система учета и проведения сделок повышает эффективность управления квотами и снижает операционные издержки.

   Заключение. Разработанный прототип цифровой платформы способствует развитию экологически ответственной экономики, стимулирует предприятия к снижению углеродного следа и обеспечивает прозрачность и безопасность в торговле экологическими квотами. В результате предложенная модель повышает доверие участников рынка и способствует формированию устойчивой системы регулирования выбросов парниковых газов.

   Цель исследования: выявление снижения вовлеченности студента дистанционного обучения за счет мониторинга утомления, что дает возможность адаптировать учебный процесс для этого студента в реальном времени. На основе данных о состоянии обучающегося система может предложить перерыв, изменить тип задания или скорректировать его сложность (упростить для снижения нагрузки или усложнить для поддержания интереса).

   Методы. Разработан метод определения состояния утомления обучающегося дистанционно, основанный на анализе глазодвигательной активности и использовании методов машинного обучения. Метод состоит из двух последовательных этапов: обучения модели и непосредственно определения утомления. На первом этапе обучается модель машинного обучения, предназначенная для классификации состояния утомления на основе данных о движении глаз, и на втором этапе выполняется определение утомления. Современные исследования позволяют предположить, что характеристики глазных движений являются чувствительными показателями состояния утомления. В частности, такие параметры, как пиковая скорость саккад, продолжительность саккад и фиксаций, частота и продолжительность морганий, а также динамика диаметра зрачка, демонстрируют статистически значимые изменения под воздействием утомления.

   Результаты. Результаты проведенного анализа однозначно показали, что наилучшую производительность демонстрирует конфигурация на основе ансамблевого алгоритма случайного леса, использующая комбинацию признаков из группы 1 и группы 3. Именно данный подход позволил достичь максимальных значений ключевых метрик - F-меры, равной 0,85, и средней точности, составившей 0,80. Высокие и сбалансированные показатели как F-меры, объединяющей точность и полноту, так и средней точности, устойчивой к несбалансированным классам, свидетельствуют об общей надежности данной модели для решения поставленной задачи классификации.

   Заключение. Разработанный метод мониторинга утомления в дистанционном обучении, основанный на анализе глазодвигательной активности и применении машинного обучения, доказал свою высокую эффективность и практическую значимость. Предложенный метод позволяет в режиме реального времени выявлять признаки снижения вовлеченности и утомления студента, что открывает возможность для адаптивной коррекции учебного процесса (своевременного предоставления перерывов, изменения типа или сложности заданий). Внедрение данной системы может существенно повысить качество дистанционного образования за счет персонализации обучения и поддержания оптимального уровня когнитивной нагрузки.

   Цель исследования. Разработать и описать подход к интеграции физических и виртуальных моделей в реальном времени, учитывающий существующие ограничения классического фильтра Калмана, работающего с нелинейными системами.

   Методы. В работе использованы классический и расширенный фильтр Калмана, а также их модификации с раздельной обработкой различных компонентов состояния модели и адаптивной настройкой шума, получаемые при измерении состояния модели. Проводился анализ передаваемых данных, для оценки устойчивости модели, при возникновении временных задержек, а также оптимизация алгоритмов работы модели, учитывающим задержки в канале связи.

   Особое внимание уделялось сценариям рассинхронизации частот дискретизации между физическим стендом и виртуальной моделью с введением компенсаторов, учитывающих пропуски при измерениях.

   Результаты. Показано, что при применении классического фильтра Калмана, в системах, где происходит интеграция физических данных в цифровой модуль, наблюдается существенное ухудшение результатов и соответственно качество оценки. Возникают неточности данных, задержки, временные потери. В работе предложена модифицированная архитектура фильтрации. Продемонстрировано, что такое дополнение значительно повышает устойчивость системы и снижает чувствительность к кратковременным разрывам связи. Проведенные симуляции подтверждают уменьшение среднеквадратичной ошибки по сравнению с классической схемой. При этом уровень вычислительной мощности является сопоставимым. Таким образом предложенный подход является применимым в реальном времени в системах управления и мониторинга сложных объектов.

   Заключение. Проводимое исследование выявило существующие ограничения классического фильтра Калмана. Особенно ощущается это при интеграции физических и виртуальных моделей в реальном времени. Предложенная модификация расширенного фильтра, включает в себя адаптивную настройку и повышает устойчивость оценки состояния, особенно при шуме и возникающих задержках. Результаты применимы для построения цифровых двойников в системах управления робототехникой и промышленными стендами.

   Цель исследования. Методы встраивания цифровых водяных знаков (ЦВЗ) в цифровые объекты представляют собой научное направление, находящееся на стыке информационной безопасности и цифровой обработки сигналов. Водяные знаки служат для обеспечения аутентификации цифровых объектов за счет того, что внедряются в них неразрывным образом посредством манипуляции элементами данных, составляющих цифровой объект.

   Ключевым требованием к ЦВЗ является их устойчивость, которая заключается в том, что водяной знак должен оставаться сохранным даже при передаче по сильно зашумленному каналу.

   Поэтому целью данного исследования является оценка устойчивости ЦВЗ к сильным шумам, возникающим в результате реализации нейросетевых удаляющих атак злоумышленником, применительно к алгоритму встраивания водяных знаков, устойчивому к классическим лабораторным атакам.

   Методы. Исследование проведено на примере алгоритма встраивания ЦВЗ в коэффициенты дискретного косинусного преобразования цифровых изображений с использованием метаэвристической оптимизации. Для реализации удаляющей BlackBox-атаки обучены три нейросетевые модели: на основе сверточной нейронной сети, рекуррентной нейронной сети и многослойного персептрона.

   Результаты. По результатам экспериментов, направленных на удаление ЦВЗ из изображений в рамках BlackBox-атаки, наибольшую эффективность продемонстрировала архитектура сверточной нейронной сети. При этом исследуемый алгоритм оказался устойчив к удалению встроенных ЦВЗ с помощью двух других нейросетевых моделей.

   Заключение. Проведенное исследование показало, что устойчивость алгоритма встраивания ЦВЗ к классическим атакам не гарантирует устойчивости к нейросетевым удаляющим атакам. Устойчивость к данному классу атак должна закладываться на этапе синтеза алгоритма встраивания. Она может быть обеспечена за счет уменьшения детерминированности при выборе областей встраивания водяного знака на изображении и внедрения техник противодействия атакам на этапе оптимизации встраивания.

   Целью исследования является разработка математических моделей повышенной точности для канала чтения TLC флеш-памяти с целью проведения сравнительного анализа эффективности применения помехоустойчивого кодирования для памяти различных производителей.

   Методы. В данной статье представлены статическая и динамическая модели канала чтения TLC флеш-памяти. Статическая модель канала представляет собой набор распределений Гаусса, заданных математическим ожиданием и дисперсией.

   Новым в статической модели является предложенная функция для расчета дисперсий распределений канала чтения TLC флеш-памяти в соответствии заданным параметром RBER (Raw Bit Error Rate).

   Для оценки временных изменений параметров распределений на протяжении срока службы флеш-памяти используют динамические модели канала чтения. В данной статье в качестве динамической модели канала чтения флеш-памяти предлагается использовать модель векторной авторегрессии.

   Результаты. Итогом проведенного исследования являются математические модели флеш-памяти. Статическая модель позволяет упростить анализ флеш-памяти различных поставщиков без необходимости использования конкретных IBIS (Input/Output Buffer Information Specification) моделей для каждого варианта. Данная модель может применяться для анализа эффективности различных схем помехоустойчивого кодирования. Предложенная динамическая модель позволяет увеличить точность оценки математических ожиданий с учетом времени работы флеш-памяти и числом перезаписей. В среднем ошибка оценки предложенной авторегрессионной модели меньше на 25 %. Авторегрессионная модель TLC флэш-памяти увеличивает эффективность применения динамических порогов для уменьшения величины смещения оценки RBER.

   Заключение. Получены статическая и авторегрессионная модели флеш-памяти и методы расчета/оптимизации их параметров. Использование данных моделей позволяет повысить экономическую эффективность разработки аппаратных средств флеш-памяти и ее надежность за счет снижения зависимости от длительного низкоуровневого моделирования и адаптивности моделей под различные типы памяти.

   Цель исследования. В статье рассматривается проблема возникновения брака в процессе сушки пиломатериалов на примере сушильной камеры, расположенной в г. Томск. Обосновывается идея о необходимости интеграции аналитически не формализуемых знаний опытного оператора с математической моделью системы с целью повышения качества конечного продукта.

   Процесс выявления дефектов требует учета множества факторов, влияющих на качество продукции, среди которых особое внимание уделяется таким аспектам, как неравномерность распределения температуры и влажности внутри материала, изменения структуры древесины, наличие скрытых пороков сырья.

   Методы. Предлагается гибридный метод когнитивного моделирования, основанный на сочетании физико-математического моделирования тепло-влажностного режима, создания цифрового двойника сушильной камеры и механизма автоматической генерации и разметки данных для дальнейшего машинного обучения на основе экспертных качественных описаний. Цифровой двойник используется в качестве генератора сценариев (риск плесени, поверхностного растрескивания), что позволяет преодолеть
дефицит имеющихся данных о причинах возникновения брака. Внедряется контур «человек в цикле», где оператор выступает экспертом, корректируя и пополняя когнитивную базу знаний. Такой подход обеспечивает повышение точности диагностики потенциальных проблем путем объединения объективных данных мониторинга состояния среды и субъективных наблюдений специалиста, обладающего многолетним профессиональным опытом.

   Результаты. Результаты численного моделирования подтверждают корректность воспроизведения динамики процесса сушки и обосновывают целесообразность использования цифрового двойника в качестве генератора синтетических данных, где адекватность модели подтверждается благодаря применению осциллирующего метода сушки.

   Заключение. Предложенная идея формирует концептуальную основу для создания адаптивных систем, позволяя преодолеть проблему дефицита размеченных выборок без необходимости проведения длительных натурных экспериментов с провоцированием брака.