Журнал «Инженерный вестник Дона» – Информационный партнер Российской инженерной академии.

В разделе «Обзоры, предложения и обсуждения» опубликована статья «Разработка математических моделей типового и оптимизированного испытательных стендов и методики сравнительного анализа», авиры: А.В. Журавлев, С.В. Поршнев (Уральский федеральный университет). В статье рассматривается задача синтеза структуры и выбора компонентов испытательного стенда системы управления ракетно-космической техникой (ИС СУ РКТ), которая по своей постановке относится к NP-трудным задачам принятия решений. Показано, что известные методы решения данной задачи отличаются высокой трудоёмкостью и не гарантируют оптимальности получаемых решений. При этом накопленный опыт создания и эксплуатации ИС СУ РКТ демонстрирует, что применяемые на практике технические решения, хотя и не имеют строгого математического обоснования оптимальности, обеспечивают выполнение требований технического задания и подтверждаются успешными пусками изделий РКТ. Сформулирована гипотеза о возможности определения оптимального набора технологий и способов оптимизации ИС на основе комплексных показателей испытательного стенда с учётом приоритетов лица, принимающего решения. Для подтверждения гипотезы разработаны математические модели выходных показателей типового и модифицированного ИС СУ РКТ. В результате анализа моделей выделены четыре автономных выходных показателя, пригодных для количественной сравнительной оценки эффективности вариантов ИС. Предложена методика оценки эффективности ИС СУ РКТ на базе комплексного показателя эффективности модернизированного комплекса. Методика позволяет объективно верифицировать проектные решения при модернизации ИС и может быть использована для обоснования выбора технических решений в дальнейших исследованиях и разработках.

В разделе «Информатика, вычислительная техника и управление» опубликована статья «Алгоритм построения криптографически защищенной сети связи робототехнического комплекса с беспилотными воздушными судами с использованием цифрового двойника», авторы: Е.С. Митяков, О.С. Лаута, А.С. Куракин, Н.Н. Крамской (Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, г. Санкт-Петербург, ООО «Специальный Технологический Центр». В статье рассматривается задача обеспечения информационной безопасности робототехнических комплексов с беспилотными воздушными судами, функционирующими в интересах критической информационной инфраструктуры. Предлагается алгоритм построения криптографически защищенной сети связи и выбора комплекса средств криптографической защиты информации с использованием цифрового двойника. Цифровой двойник выступает средой для моделирования угроз и оценки ресурсных ограничений, предоставляя исходные данные для алгоритма. На основе данных цифрового двойника применяется модифицированный жадный алгоритм для решения задачи покрытия множества угроз при жестких массогабаритных и энергетических ограничениях. Показано, что интеграция алгоритма выбора средств защиты и среды цифрового двойника позволяет повысить защищенность объектов критической информационной инфраструктуры без вмешательства в их реальное функционирование. 

В статье «Искусственная мимикрия операционных систем в условиях сетевой разведки», авторы: С.П. Соколовский, А.А. Москвин (Военная орденов Жукова и Октябрьской Революции академия защиты информации имени генерала армии С.М.Штеменко) указывается, что идентификация типов и версий операционных систем узлов сети посредством применения специализированных инструментальных средств сетевой разведки остается одним из наиболее важных и информативных этапов подготовительной фазы целевой атаки на информационные системы. В статье предложено одно из технических решений перспективной технологии защиты информационных систем от сетевой разведки методами искусственной мимикрии, позволяющей реализовать меры защиты, основанные на стохастической модификации значений идентификаторов реальных операционных систем на значения идентификаторов, характерных для других типов и версий операционных систем,  в рамках единого замысла защиты. Полученное техническое решение разработано  в рамках развития и совершенствования концепций кибермимикрической защиты (Cyber Mimic Defense) и защиты цели движением (Moving Target Defense), но имеет свои уникальные особенности.  Для количественной оценки результативности разработанного технического решения была разработана полумарковская модель, позволяющая получать вероятностновременные характеристики рассматриваемого процесса. 

В разделе «Строительство и архитектура» опубликована статья «Численное исследование работы опорного узла вертикальной стальной опоры при различных вариантах конечно-элементного моделирования», авторы: Д.П. Трофимов, А.Э. Гирфанова, (ООО «Институт «Мосинжпроект», г. Казань, АО «Казанский Гипронииавиапром» им. Б.И. Тихомирова», г. Казань, Казанский государственный архитектурно-строительный университет. В статье произведено определение податливости опорного узла консольной опоры, состоящего из опорной плиты и анкеров. Выполнены построение, расчет и анализ конечно-элементных моделей с различной степенью детализации моделирования и толщины опорной плиты. Во введении обсуждается актуальность определения податливости опорных узлов стальных конструкций, произведен краткий обзор исследований податливости подобных узлов. Во второй части дано описание рассматриваемых вариантов конечно-элементных моделей опоры и опорной плиты, варьируемые параметры моделей. В качестве показателя податливости опорного узла принято перемещение верха опоры. В третьей части произведен анализ результатов определения перемещения верха опоры, сделаны выводы о влиянии толщины опорной плиты на податливость узла и степени детализации конечно-элементных моделей на результаты расчетов. В заключении даны рекомендации по применимости рассмотренных вариантов для решения задач проектирования и исследовательских задач.

В статье «Разработка композиционных гипсовых материалов с использованием стеклосодержащего компонента и калийсиликатного цемента», авторы: Г.В. Сопегин, К.А. Луненков (Пермский национальный исследовательский политехнический университет) рассматривается актуальная проблема повышения физикомеханических и эксплуатационных свойств гипсовых материалов, которые, несмотря на значительные запасы сырья в России, уступают цементным по водостойкости и прочности. Для решения этой проблемы предложено использование комплексных добавок: стеклосодержащего компонента (ССК) — отхода производства пеностекла, и калийсиликатного цемента (КСЦ). В ходе экспериментальных исследований изучено влияние фракционного состава и количества ССК (от 5 до 50%) на основные свойства гипсового теста и камня. Установлено, что оптимальное содержание ССК (10–30%) позволяет повысить коэффициент размягчения до 0,48 и увеличить прочность при сжатии. Показано, что введение 2% КСЦ кратно увеличивает адгезионную прочность штукатурных растворов. Методами математического планирования эксперимента определены оптимальные составы композиционного гипсоизвестковостеклосодержащего вяжущего (КГИСВ) и разработаны на его основе теплоизоляционная штукатурная смесь и мелкозернистый бетон. Полученные материалы характеризуются пониженной теплопроводностью (0,164–0,212 Вт/(м·°С)) и повышенной водостойкостью (коэффициент размягчения 0,60–0,72), что делает их пригодными для эксплуатации в условиях повышенной влажности. Технико-экономический расчет подтверждает экономическую эффективность и экологическую целесообразность предлагаемых решений.

В разделе «Междисциплинарные исследования» представлена статья «Информационно-математическая модель прогнозирования производственно-ресурсных параметров строительства и комплексного восстановления территорий», авторы: А.А. Руденко, Р.А. Ермоленко, А.А. Волков (Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет). В статье представлен материал по формированию информационно-математической модели, позволяющий прогнозировать производственные показатели при восстановительных работах и комплексной застройки территории, на основе программной среды «Гранд смета». Произведен выбор массива факторов, выполнено их ранжирование и определена значимость. Разработано уравнение регрессии, определяющее степень влияния факторов на уровень затрат, то есть на эффективность строительства и комплексного восстановления территорий. В результате выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на уровень затрат восстановительного ремонта, а именно: стоимость применяемых материалов и оборудования (х1, Σ рангов=211), использование средств механизации (х2, Σ рангов=192), соблюдение технологии производства работ (х3, Σ рангов=224), квалификация сотрудников (х4, Σ рангов=221), сложность повреждений (х5, Σ рангов=241), сложность усиления конструкции (х6, Σ рангов=217). Разработанная на основе программной среды «Гранд смета»  информационно-математическая модель позволяет прогнозировать такие производственные показатели как сметная стоимость, трудозатраты, расход материалов.

Статья «Решение задач оптимального управления с ограничениями с использованием ПОП со сглаженной эпиграфической формой», авторы:  Чжай Имин, М.С. Селезнева, Чжан Чэ (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана) посвящена решению задачи стабилизации с предотвращением опасных состояний для нелинейных динамических систем методами безопасного обучения с подкреплением. Предложен метод сглаженной эпиграф-реформулировки задачи оптимального управления с ограничениями безопасности, в котором жёсткий недифференцируемый оператор максимума заменён гладким оператором mellowmax. Выведена теорема о градиенте политики для сглаженной эпиграфической формы, обеспечивающая непрерывное распространение градиентной информации через механизм мягкого стробирования. Разработан двухэтапный алгоритм проксимальной оптимизации политики в сглаженной эпиграфической форме (СЭФПОП), объединяющий внутренний контур обучения политики с проксимальными обновлениями на основе mellowmax-целей и внешний контур одномерной оптимизации для нахождения оптимального бюджета затрат. Экспериментальная верификация предотвращения столкновения с землёй подтверждает превосходство предложенного метода над лагранжевыми и проекционными подходами как по безопасности, так и по качеству стабилизации. 

В разделе «Сообщения об актуальных исследованиях» в статье «Эвристическая модель распознавания аналоговых и цифровых индикаторов на основе компьютерного зрения», авторы: Д.С. Курушин, А.В Духанин, С.Р. Акбашева (Пермский национальный исследовательский политехнический университет), представлена эвристическая модель распознавания показаний аналоговых и цифровых индикаторов на основе методов компьютерного зрения. Разработанная система решает проблему автоматического считывания данных с измерительных приборов, не имеющих цифровых интерфейсов, в условиях изменяющегося освещения, геометрических искажений и наличия бликов. Предложенный комплексный подход включает алгоритм геометрической нормализации кадра с использованием аффинного преобразования по трём реперным точкам, метод определения угла поворота стрелки на основе поиска минимума яркости, а также нейросетевой классификатор цифровых символов (многослойный персептрон) и механизм автоматической подстройки яркости и контрастности. Экспериментальные исследования на реальных видеоданных подтвердили эффективность модели, продемонстрировав точность распознавания цифровых индикаторов 98,7%, а стрелочных — 99,0% при устойчивости к засветке и геометрическим искажениям. Разработанная система может быть внедрена на промышленных объектах для автоматизации мониторинга показаний приборов в режиме реального времени. 

 Журнал «Инженерный вестник Дона» находится в открытом доступе в сети интернет по ссылке — http://www.ivdon.ru/

С уважением, редакция журнала «Инженерный вестник Дона»