Архив номеров

Как в России, так и в других странах ученые отмечают необходимость использования методов искусственного интеллекта для точного земледелия. Однако программное обеспечение, используемое для него в настоящее время, часто находится на уровне разработки и порой не выпускается в продажу, а методы, заявленные в отдельных статьях, используют стандартные подходы, что приводит к значительным погрешностям. Еще одним камнем преткновения является нетривиальный способ получения исходных данных, в частности в результате анализа спутниковых снимков, что является достаточно трудоемкой работой и возможно только в случае наличия базы данных исследуемых объектов с указанными их географическими координатами. В статье рассматривается разработка системы прогнозирования урожайности сельскохозяйственных угодий по спутниковым снимкам. В систему включены как классические методы (например, рассмотренная в статье параболическая регрессия), так и разработанные авторами подходы для идентификации параметров квазилинейного уравнения n-факторной авторегрессии. Несмотря на наличие на рынке достаточно большого количества программных продуктов для точного земледелия, многие из существующих разработок не предназначены для предоставления данных для дальнейшего анализа специалистами, не являющимися сотрудниками компании-разработчика. В рассматриваемой системе осуществляется сбор, а также последующий анализ данных аэрофотосъемки, заключающийся в построении модели динамики вегетационного индекса, используемой в дальнейшем для прогнозирования урожайности поля в следующих периодах. Предложенная система является расширяемой, т. е. допускает подключение дополнительных модулей для анализа и включения в анализ дополнительных факторов, влияющих на исследуемый показатель. В статье описывается метод представления данных, процесс расчета вегетационных индексов на определенную дату, а также приводятся математические подходы к моделированию вегетационного процесса с использованием качественных детерминированных математических моделей и прогнозирования урожайности поля в следующем сезоне и стоимости продукции.

Современная экономика характеризуется массовым производством и внедрением в рамках цифровых экосистем производственных сервисов, которые оказывают заказчику содействие в получении конечных результатов, в частности в организации закупочной деятельности радиоэлектронных компонентов. Актуальность задачи оптимального управления нормированием запасов связана с разработкой сервиса, минимизирующего риски, возникающие за счет неопределенности таких факторов, как поступление запросов на товар и его поставку, цены поставщика и отпускные цены и т. д. Рассматриваются вопросы разработки экономико-математических моделей оптимизации нормирования запасов применительно к специфике вертикально-интегрированных компаний и юридически независимых организаций, работающих в условиях рыночной экономики на принципах канбан. Показано, что в условиях неопределенности использование нормативов позволяет повысить эффективность системы управления запасами. Обоснована возможность представления системы управления запасами в виде эволюционно-симулятивной модели. Приведена процедура сведения задачи нормирования запасов к канонической форме ­ЭСМ. Выявлены особенности систем управления запасами на примерах ­ЭСМ Stock для ­ВИК и ­ЭСМ Zapas для независимых компаний. Определены способы расчета производных нормативов: среднего количества поставок, среднего интервала между поставками и т. д. Вкладом авторов статьи является разработка ­ЭСМ применительно к нормированию запасов, в которой сочетаются имитационные модели (оценок фактических вариантов издержек завышения и занижения относительно планового норматива запаса ­РЭК, а также оценок ожидаемых размеров издержек (рисков), полученных в статистических испытаниях) с оптимизационными моделями, реализованными на основе теории равновесных случайных процессов. В качестве критерия нормирования запасов используется совокупная стратегия, т. е. стратегия, направленная на минимизацию суммы рисков завышения и занижения. Проведенные экспериментальные исследования моделей Stock и Zapas с использованием модуля Equilibrium авторской системы Decision позволяют в режиме реального времени моделировать различные варианты исследуемых нормативов.

Цифровые двойники бизнес-процессов в современных условиях используются не только для анализа процесса, но и для оптимизации его исполнения. Наличие обратной связи с реальным процессом дает возможность создавать эффективные автоматизированные решения для исполнения составных элементов процесса. В данном научном исследовании предложен усовершенствованный механизм управления элементами экземпляра реального бизнес-процесса с использованием его цифрового двойника. Предложенный механизм основан на реализации программного обеспечения оркестрации вызова API-компонента в рабочем процессе и оркестрации RPA-роботов в логико-структурном слое виртуального представления цифрового двойника бизнес-процесса. RPA-роботы имитируют действия человека на компьютере, взаимодействуя с различными программными приложениями, обрабатывая данные и выполняя операции. Оркестрация, в свою очередь, позволяет оркестратору – программному или системному компоненту управлять последовательностью и потоком выполнения задач, ресурсами и данными внутри процесса. Так как на практике хозяйствующие субъекты в том числе решают задачу разработки и применения цифровых двойников референтных и оригинальных бизнес-процессов, в данном исследовании также представлена концептуальная схема разработки цифрового двойника бизнес-процесса. Также исследованы вопросы проектирования виртуальной модели бизнес-процесса на киберфизическом уровне, уровне извлечения и препроцессинга, уровне моделей и алгоритмов и уровне визуального представления цифрового двойника бизнес-процесса. Преимущества выполнения бизнес-процесса с использованием его цифрового двойника включают рост снижения ошибок, ускорение выполнения процесса, повышение качества и возможность легко вносить изменения в процесс в ответ на изменяющиеся требования. Это особенно полезно в современных организациях, где требуется оперативность и гибкость в управлении бизнес-процессами.

В статье представлены компьютерная модель и результаты испытаний децентрализованной самоуправляемой системы БЛА, использующей метод молекулярной динамики и различные формы потенциала взаимодействия. В этой модели каждый БЛА заменяется «квазимолекулой» с точечными размерами и массой, равной массе БЛА. Движение этих «квазимолекул» рассчитывается с помощью ньютоновской механики с учетом потенциального поля сил от других «квазимолекул». В состав системы входят группа БЛА, выполняющих различные упорядоченные построения в соответствии с заданной миссией, а также препятствия и «охотники», пытающиеся столкнуться с БЛА. «Охотники» также представляются точечными «квазимолекулами». Это позволяет моделировать наличие в системе как активных, так и пассивных помех движению БЛА. При моделировании пассивных помех «охотники» располагаются на поверхности некоего препятствия в узлах поверхностной сетки, накладываемой на него. При моделировании движения БЛА с учетом взаимодействия их друг с другом, активными и пассивными помехами использовались специально сконструированные потенциалы взаимодействия. Проведены многочисленные испытания системы в этих условиях. Столкновения БЛА между собой, с препятствиями или с «охотниками» не наблюдались. Это подтверждает надежность разработанных принципов управления движением группы БЛА в условиях воздействия интенсивных активных и пассивных помех. Главным отличием представленной работы от существующих является то, что выполнение разнообразных миссий группами БЛА выполняется без внешнего управления по данным системы технического 3D-зрения в рамках достаточно простой модели молекулярной динамики за счет изменения формы потенциалов взаимодействия.

В статье показана проблема снижения оперативности и качества формирования управляющих воздействий руководителем занятия при подготовке групп специалистов для выполнения сложных задач, согласованных по времени, месту и целям в организационно-технических системах различного назначения вследствие влияния на психофизиологические возможности руководителя занятия повышения плотности потока поступающей информации на этапах отработки взаимодействия между группами специалистов в едином виртуальном пространстве. Обосновано применение интеллектуальных методов для решения этой проблемы и предложен метод сценарно-информационного анализа адаптивной подготовки групп специалистов, сущностью которого является построение сценарно-информационной модели адаптивной подготовки на основе нечетко-онтологического подхода с учетом наличия ресурсов, текущего состояния специалистов (текущего уровня подготовленности) и прецедентных сценариев адаптивной подготовки для последующего моделирования этого процесса и оценки его достижимости при различных сценариях подготовки. Предложен нечетко-онтологический подход к моделированию адаптивной подготовки групп специалистов с использованием грануляции информационных ресурсов, позволяющий более эффективно организовать процесс подготовки, в том числе в условиях ограничения временных и материальных ресурсов. Показаны результаты экспериментальных исследований по повышению уровня подготовленности специалистов групп за счет интеллектуального управления их адаптивной подготовкой.

К одной из наиболее важных составляющих сети Интернет относятся системы контроля и управления трафиком. С целью достижения бесперебойного информационно-коммуникационного взаимодействия организация процесса непрерывно видоизменяется, охватывая не только отдельные подсети, но и сетевые архитектуры вида p2p. В число доминирующих направлений совершенствования сетевой структуры входят технологии 5G, IoT и сети ­SDN, однако их внедрение в практику оставляет без удовлетворительного решения вопрос обеспечения информационной безопасности сетей, построенных на их основе. Существующие топологии развертки виртуального туннеля и компоненты интеллектуального распределения трафика обеспечивают лишь частичное решение, в частности в виде задач управления доступом на основе трафика пользователя и обеспечения безопасности за счет выделенных пользовательских сертификатов. Особое значение развертка туннеля имеет в тех случаях, когда необходимо обеспечить согласованность и координацию работы сложных социально-экономических систем, примером которых может служить информационно-коммуникационный обмен между участниками научно-промышленных кластеров, формируемых для реализации проектов создания инновационных продуктов. Однако существующим решениям сопутствуют недостатки в виде необходимости приобретения лицензии для полнофункционального доступа к программному продукту и специализированной настройки клиент-серверной аутентификации, обеспечивающей безопасный доступ к удаленному сетевому маршруту. Предлагаемый авторами подход на основе нейросетевого распределения трафика между клиентами частной выделенной сети позволяет отмеченные недостатки устранить. На этом принципе создана и проверена посредством модульного тестирования многомодульная система интеллектуальной маршрутизации пакетов. Представлен анализ эффективности применения обученной модели распределения сетевых адресов в сравнении с использованием ­DHCP-сервера на основе пакета isc-dhcp-server, распространяемого в качестве службы dhcpd.

К одной из важных социальных задач относится задача повышения эффективности работы систем общественного транспорта. В работе предлагаются подходы к решению задачи повышения эффективности бесконтактной оплаты проезда на пассажирском автомобильном транспорте, в основу которых положена технология геолокации. На основе рассмотрения схем оплаты проезда по замкнутому и разомкнутому циклам представлены сценарии реализации оплаты проезда по плоской системе тарификации, по зональной системе тарификации и по электронным билетам с QR-кодами. Разработано несколько рабочих схем реализации оплаты, базирующихся на применении концепции геолокации и использующих для реализации этой концепции различные технологии, а именно: 1) Bluetooth Low Energy, а также получение 2) координат от навигационных систем GPS/ГЛОНАСС, 3) данных, получаемых через точки доступа сетей Wi-Fi, и 4) данных местоположения, предоставляемых базовыми станциями сетей GSM. По каждому предложенному варианту проведен сравнительный анализ, определен базовый набор средств технической и программной поддержки, даны рекомендации по условиям, обусловливающим целесообразность его применения. Для экспериментального подтверждения работоспособности каждого из вариантов получения оценочных значений основных характеристик построены действующие образцы, на которых были проведены соответствующие измерения. Разработанный прототип информационной системы подтвердил свою бесперебойную и стабильную работу. Данное цифровое решение может стать основой, на которой строится единый билет – цифровой инструмент оплаты проезда на всех видах транспорта по всей территории страны.

Предложен метод решения обратной задачи кинематики для трехзвенного робота-манипулятора на основе одной из разновидностей машинного обучения – обучения с подкреплением. В общем случае эта задача состоит в нахождении законов изменения обобщенных координат захватного устройства манипулятора, обеспечивающих заданные кинематические параметры. При аналитическом решении задачи основой для расчета инверсной кинематики являются параметры Денавита – Хартенберга с дальнейшим выполнением численных матричных вычислений. Однако с учетом кинематической избыточности многозвенных манипуляторов такой подход трудоемкий и не позволяет в автоматизированном режиме учитывать изменения внешней среды в реальном времени, а также особенности области применения робота. Поэтому актуальной исследовательской задачей является разработка решения, в структуре которого присутствует блок самообучения, обеспечивающий решение обратной задачи кинематики в условиях изменяющейся внешней среды, поведение которой заранее неизвестно. В основе предлагаемого метода лежит имитация процесса достижения цели управления роботом (позиционирования захватного устройства манипулятора) в заданной точке пространства методом проб и ошибок. За приближение к цели на каждом шаге обучения вычисляется функция награды, которая используется при управлении роботом. В предложенном методе агентом является рекуррентная искусственная нейронная сеть, а средой, состояние которой наблюдается и оценивается, – робот-манипулятор. Применение рекуррентной нейронной сети позволило учитывать предысторию движения манипулятора и преодолевать сложности, связанные с тем, что в одну и ту же точку рабочей области могут приводить разные сочетания углов между звеньями. Апробирование предложенного метода проводилось на виртуальной модели робота, выполненной с помощью набора инструментов MatLab Robotics System Toolbox и среды Simscape, и оно показало высокую эффективность по критерию «время – точность» предложенного метода решения обратной задачи кинематики.

Исследования влияния химического состава рудного сырья на свойства литейных изделий, как правило, не учитывают особенностей реальных производственных процессов. Основные причины этого заключаются в том, что, во-первых, результаты таких исследований, как правило, ограничиваются рамками лабораторных исследований, во-вторых, параметры используемых моделей не учитывают характеристик структуры рудного сырья, так как эти сведения могут быть получены лишь после завершения теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки, в-третьих, само использование моделей затруднено вследствие необходимости оперативного учета изменения состава и значений системных и внешних факторов в процессе термической обработки. Цель данного исследования – разработка нейросетевых моделей и средств, обеспечивающих возможность адаптивной структурно-параметрической настройки к изменениям параметров анализируемых процессов термической обработки рудного сырья. При этом в качестве параметров создаваемых нейросетевых моделей используются данные о химическом составе рудного сырья, а также параметры плавильных процессов. В результате исследований подтверждена гипотеза о возможности опосредованного учета влияния структурных особенностей рудного сырья на качество изделий за счет характеристик химического состава рудного сырья и параметров плавильных процессов. Отмечается, что подтверждение этой гипотезы позволит создать эффективные инструменты для оперативного управления теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки рудного сырья.