Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
14 Июня 2026
Статьи журнала №1 2026
1. Интернет боевых вещей: разработка архитектуры с использованием интеллектуальных технологий
[№1 за 2026 год]Авторы: Виноградов Г.П. (wgp272ng@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор), доктор технических наук; Конюхов И.А. (konuhov@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заместитель генерального директора по развитию);
Аннотация: В статье рассматривается проблема повышения эффективности и скорости принятия решений в вооруженных силах при современных условиях. Показано, что задача может быть решена с помощью Интернета боевых вещей. Предметом исследования является архитектура построения Интернета боевых вещей, его основных компонентов и ряда алгоритмов обработки информации. Проведен анализ предпосылок, обусловливающих актуальность и возникающие проблемы при их разработке и внедрении. Анализ состояния вопроса показал, что в военном применении Интернета вещей необходимо соединить физические процессы при выполнении боевых задач в режиме реального времени с программно-электронными системами и информационными технологиями, что достигается применением киберфизических систем. В качестве основы таких систем предложено использовать реагирующие беспроводные сенсорные сети, обеспечивающие сбор, периферийную обработку исходной информации для военных приложений, а также реализацию решений. Рассмотрен вариант архитектуры реагирующей сенсорной сети. Представлены варианты построения элементов архитектуры и наиболее важных алгоритмов: позиционирования и отслеживания мобильности целей. Разработана архитектура сенсорного узла реагирующих беспроводных сенсорных сетей. Предложена система управления узлом, использующая эффективные паттерны. Разработаны интеллектуальные подходы, методы и алгоритмы локализации и отслеживания узлов. Тестовые исследования показали более высокую и стабильную производительность локализации в различных сценариях предложенными методами и алгоритмами по сравнению с известными аналогами. Для снижения информационной нагрузки и для увеличения максимальной пропускной способности сети предложено использовать архитектуру с интеллектуальными фильтрами данных, регулированием периферийных устройств и с модернизацией сетевой инфраструктуры. Показано, что реализация авторского подхода делает востребованными проблемами разработку алгоритмов Sensor Data Mining на основе методов искусственного интеллекта и интеллектуального анализа данных, а также синтез и генерацию знаний на основе бортовой осведомленности и онтологий. Для повышения жизненного цикла реагирующих беспроводных сенсорных сетей требуется разработка энергоэффективных протоколов коммуникации.
Abstract: This article addresses the challenge of improving the efficiency and speed of decision-making in armed forces under modern conditions. It is demonstrated that this challenge can be addressed through the Internet of Battlefield Things. The subject of the research is the architecture for building the Internet of Battlefield Things, its core components, and a set of information processing algorithms. An analysis is conducted of the premises driving its relevance and the associated problems encountered during its development and implementation. The state-of-the-art analysis reveals that military applications of the Internet of Things require the integration of physical processes during real-time mission execution with software-electronic systems and information technologies, which is achieved through cyber-physical systems. Reactive wireless sensor networks, which provide data collection, edge processing of raw information for military applications, and solution implementation, are proposed as the foundation for such systems. A variant of the reactive sensor network archi-tecture is considered. Options for constructing architectural elements and the most critical algorithms – positioning and target mobility tracking – are presented. An architecture for the sensor node of reactive wireless sensor networks is developed. A node management system employing efficient patterns is proposed. Intelligent approaches, methods, and algorithms for node localization and tracking are developed. Experimental tests demonstrated higher and more stable localization performance across various scenarios using the proposed methods and algorithms compared to known alternatives. To reduce information load and increase maximum network throughput, an architecture utilizing intelligent data filters, edge device management, and upgraded network infrastructure is proposed. The implementation of the author's approach highlights the need to develop sensor data mining algorithms based on artificial intelligence and data mining methods, as well as the synthesis and generation of knowledge based on onboard awareness and ontologies. To enhance the lifecycle of reactive wireless sensor networks, the development of energy-efficient communication protocols is required.
Ключевые слова: Интернет боевых вещей, реагирующая сенсорная сеть, управление, отслеживание, модель измеренияKeywords: Internet of Battlefield Things, reactive sensor network, control management, tracking, measurement model
Просмотров: 2336
1. Интернет боевых вещей: разработка архитектуры с использованием интеллектуальных технологий
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2336
В статье рассматривается проблема повышения эффективности и скорости принятия решений в вооруженных силах при современных условиях. Показано, что задача может быть решена с помощью Интернета боевых вещей. Предметом исследования является архитектура построения Интернета боевых вещей, его основных компонентов и ряда алгоритмов обработки информации. Проведен анализ предпосылок, обусловливающих актуальность и возникающие проблемы при их разработке и внедрении. Анализ состояния вопроса показал, что в военном применении Интернета вещей необходимо соединить физические процессы при выполнении боевых задач в режиме реального времени с программно-электронными системами и информационными технологиями, что достигается применением киберфизических систем. В качестве основы таких систем предложено использовать реагирующие беспроводные сенсорные сети, обеспечивающие сбор, периферийную обработку исходной информации для военных приложений, а также реализацию решений. Рассмотрен вариант архитектуры реагирующей сенсорной сети. Представлены варианты построения элементов архитектуры и наиболее важных алгоритмов: позиционирования и отслеживания мобильности целей. Разработана архитектура сенсорного узла реагирующих беспроводных сенсорных сетей. Предложена система управления узлом, использующая эффективные паттерны. Разработаны интеллектуальные подходы, методы и алгоритмы локализации и отслеживания узлов. Тестовые исследования показали более высокую и стабильную производительность локализации в различных сценариях предложенными методами и алгоритмами по сравнению с известными аналогами. Для снижения информационной нагрузки и для увеличения максимальной пропускной способности сети предложено использовать архитектуру с интеллектуальными фильтрами данных, регулированием периферийных устройств и с модернизацией сетевой инфраструктуры. Показано, что реализация авторского подхода делает востребованными проблемами разработку алгоритмов Sensor Data Mining на основе методов искусственного интеллекта и интеллектуального анализа данных, а также синтез и генерацию знаний на основе бортовой осведомленности и онтологий. Для повышения жизненного цикла реагирующих беспроводных сенсорных сетей требуется разработка энергоэффективных протоколов коммуникации.
Виноградов Г.П. (wgp272ng@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (профессор), доктор технических наук; Конюхов И.А. (konuhov@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заместитель генерального директора по развитию);
Ключевые слова: Интернет боевых вещей, реагирующая сенсорная сеть, управление, отслеживание, модель измерения
[№1 за 2026 год]
Авторы: Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Лихачев М.А. (likhachevma@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заведующий отделом);
Аннотация: Статья посвящена модели параметрической идентификации интеллектуальных воздействий по адаптивному удержанию требуемого качества многоцелевого сопровождения. Метод построен на основе ковариационного анализа и способа управления качеством обслуживания. Модель позволяет оценить ошибки сопровождения объекта и определить необходимый набор регулируемых операционных параметров. Это необходимо для синтеза оптимальных управляющих интеллектуальных воздействий на соответствующие системы технологической аппаратуры многофункциональной радиолокационной системы. Предлагаемая функциональная модель интегрирует четыре ключевых аспекта: показатели качества функции сопровождения, параметры окружения, операционные переменные и характеристики конструктивного ресурса технологической аппаратуры. На ее основе формализована оптимизационная задача максимизации общей утилизации (удовлетворенности) при ограничениях на суммарное потребление ресурсов, решаемая с использованием алгоритма Q-RAM и его модификаций для высококонфигурируемых задач (FOFT, 2-FOFT, SOFT). Особое внимание уделено адаптивному управлению интервалом повторного наблюдения за целью на основе ковариационного анализа фильтра Калмана. Это дает возможность прогнозировать рост неопределенности оценки траектории и динамически определять приоритеты обновления трасс. Вводится понятие нагрузки сопровождения как отношения времени когерентного наблюдения к интервалу обновления, что позволяет связать энергетические, временные и вычислительные ресурсы с метриками точности и непрерывности трасс. Показано, что линейная функция утилизации с пороговыми границами ошибок обеспечивает гибкое задание требований к качеству сопровождения с учетом приоритетов целей. Предлагается метод параметрической идентификации модели интеллектуального контроллера сопровождения: на основе численного решения оптимизационной задачи формируются обучающие выборки для построения серого ящика на базе методов искусственного интеллекта. Такое решение открывает путь к реализации адаптивного, самообучающегося управления параметрами цифровой антенной решетки и вычислительных платформ в реальном времени.
Keywords: parametric identification of control, covariance analysis, intelligent control, multifunctional radar system, active tracking, resource allocation
Просмотров: 2237
Авторы: Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Лихачев М.А. (likhachevma@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заведующий отделом);
Аннотация: Статья посвящена модели параметрической идентификации интеллектуальных воздействий по адаптивному удержанию требуемого качества многоцелевого сопровождения. Метод построен на основе ковариационного анализа и способа управления качеством обслуживания. Модель позволяет оценить ошибки сопровождения объекта и определить необходимый набор регулируемых операционных параметров. Это необходимо для синтеза оптимальных управляющих интеллектуальных воздействий на соответствующие системы технологической аппаратуры многофункциональной радиолокационной системы. Предлагаемая функциональная модель интегрирует четыре ключевых аспекта: показатели качества функции сопровождения, параметры окружения, операционные переменные и характеристики конструктивного ресурса технологической аппаратуры. На ее основе формализована оптимизационная задача максимизации общей утилизации (удовлетворенности) при ограничениях на суммарное потребление ресурсов, решаемая с использованием алгоритма Q-RAM и его модификаций для высококонфигурируемых задач (FOFT, 2-FOFT, SOFT). Особое внимание уделено адаптивному управлению интервалом повторного наблюдения за целью на основе ковариационного анализа фильтра Калмана. Это дает возможность прогнозировать рост неопределенности оценки траектории и динамически определять приоритеты обновления трасс. Вводится понятие нагрузки сопровождения как отношения времени когерентного наблюдения к интервалу обновления, что позволяет связать энергетические, временные и вычислительные ресурсы с метриками точности и непрерывности трасс. Показано, что линейная функция утилизации с пороговыми границами ошибок обеспечивает гибкое задание требований к качеству сопровождения с учетом приоритетов целей. Предлагается метод параметрической идентификации модели интеллектуального контроллера сопровождения: на основе численного решения оптимизационной задачи формируются обучающие выборки для построения серого ящика на базе методов искусственного интеллекта. Такое решение открывает путь к реализации адаптивного, самообучающегося управления параметрами цифровой антенной решетки и вычислительных платформ в реальном времени.
Abstract: This paper presents a model for the parametric identification of intelligent control actions aimed at adaptively maintaining the required quality of multitarget tracking. The method is based on covariance analysis and a quality of service management approach. The model enables the estimation of target tracking errors and the determination of a necessary set of adjustable operational parameters. This is essential for synthesizing optimal intelligent control actions for the corresponding subsystems of the technological hardware within a multifunctional radar system. The proposed functional model integrates four key aspects: tracking function quality metrics, environmental parameters, operational variables, and the characteristics of the technological hardware's design resource. Based on this model, an optimization problem is formalized to maximize overall utility (satisfaction) subject to total resource consumption constraints. This problem is solved using the Q-RAM algorithm and its modifications for highly configurable tasks (FOFT, 2-FOFT, SOFT). Particular attention is given to the adaptive control of the target revisit interval based on covariance analysis of the Kalman filter. This approach enables predicting the growth of trajectory estimate uncertainty and dynamically determining track update priorities. The concept of tracking load is introduced as the ratio of coherent processing time to the update interval, thereby linking energy, temporal, and computational resources to track accuracy and continuity metrics. It is demonstrated that a linear utility function with error thresholds provides flexible specification of tracking quality requirements while accounting for target priorities. A method for the parametric identification of the intelligent tracking controller model is proposed: training datasets are generated based on the numerical solution of the optimization problem to construct a gray-box model using artificial intelligence techniques. This solution paves the way for implementing adaptive, self-learning control of digital antenna array parameters and computing platforms in real time.
Ключевые слова: параметрическая идентификация управления, ковариационный анализ, интеллектуальное управление, многофункциональная радиолокационная система, активное сопровождение, распределение ресурсовKeywords: parametric identification of control, covariance analysis, intelligent control, multifunctional radar system, active tracking, resource allocation
Просмотров: 2237
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2237
Статья посвящена модели параметрической идентификации интеллектуальных воздействий по адаптивному удержанию требуемого качества многоцелевого сопровождения. Метод построен на основе ковариационного анализа и способа управления качеством обслуживания. Модель позволяет оценить ошибки сопровождения объекта и определить необходимый набор регулируемых операционных параметров. Это необходимо для синтеза оптимальных управляющих интеллектуальных воздействий на соответствующие системы технологической аппаратуры многофункциональной радиолокационной системы. Предлагаемая функциональная модель интегрирует четыре ключевых аспекта: показатели качества функции сопровождения, параметры окружения, операционные переменные и характеристики конструктивного ресурса технологической аппаратуры. На ее основе формализована оптимизационная задача максимизации общей утилизации (удовлетворенности) при ограничениях на суммарное потребление ресурсов, решаемая с использованием алгоритма Q-RAM и его модификаций для высококонфигурируемых задач (FOFT, 2-FOFT, SOFT). Особое внимание уделено адаптивному управлению интервалом повторного наблюдения за целью на основе ковариационного анализа фильтра Калмана. Это дает возможность прогнозировать рост неопределенности оценки траектории и динамически определять приоритеты обновления трасс. Вводится понятие нагрузки сопровождения как отношения времени когерентного наблюдения к интервалу обновления, что позволяет связать энергетические, временные и вычислительные ресурсы с метриками точности и непрерывности трасс. Показано, что линейная функция утилизации с пороговыми границами ошибок обеспечивает гибкое задание требований к качеству сопровождения с учетом приоритетов целей. Предлагается метод параметрической идентификации модели интеллектуального контроллера сопровождения: на основе численного решения оптимизационной задачи формируются обучающие выборки для построения серого ящика на базе методов искусственного интеллекта. Такое решение открывает путь к реализации адаптивного, самообучающегося управления параметрами цифровой антенной решетки и вычислительных платформ в реальном времени.
Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Лихачев М.А. (likhachevma@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заведующий отделом);
3. Моделирование движения надводных кораблей в навигационных тренажерах
[№1 за 2026 год]Авторы: Зубков В.В. (Zubkov.VV@tversu.ru) - Тверской государственный университет; НИИ «Центрпрограммсистем» (доцент, научный сотрудник); Третьяков А.Д. (alex@tretyakov2002.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий инженер-программист); Несмелов А.В. (nes31@list.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заведующий отделом);
Аннотация: Статья посвящена математическому построению и программной реализации модели движения кораблей различного типа на возможных участках маневрирования с учетом волнения водной поверхности в широком диапазоне балльности по Бофорту. Предложенная математическая модель основана на численном решении простых, но нелинейных, дифференциальных уравнений движения (движения центра масс и вращательного движения корабля). Ее гидродинамическая часть не связана с решением сложных дифференциальных уравнений в частных производных, обусловленных динамикой взаимодействия твердого тела с жидкостью. Она основана на качественно верных модельных выражениях для позиционной и демпфирующей сил, а также для силы, действующей на пластину, обтекаемую жидкостью. Влияние сил от волнения и Архимеда и их моментов проведено по общим формулам с учетом детальной информации о профиле обшивки корпуса корабля и на основе вычисляемого на каждом шаге массива точек, задающих возвышение воды над невозмущенным уровнем моря. Математическая модель позволяет также учесть влияние подруливающих устройств и движение катеров на водометном двигателе с выходом на режим глиссирования. Она обладает большой гибкостью, ее простота позволяет довольно легко подобрать новые эмпирические параметры в случае необходимости внесения конкретных изменений в динамику корабля. Модель движения с учетом качки корабля успешно представлена в виде программного кода и интегрирована в ПО навигационного тренажера. Апробация модели в составе навигационного тренажера подтвердила ее эффективность.
Abstract: This paper addresses the mathematical formulation and software implementation of a motion model for various ship types across potential maneuvering areas, accounting for wind-driven wave effects across a wide range of Beaufort numbers. The proposed mathematical model is based on the numerical solution of simple yet nonlinear ordinary differential equations governing ship motion, specifically center of mass movement and rotational dynamics. The hydrodynamic component of the model avoids the complexity of solving partial differential equations associated with fluid-solid interaction dynamics. Instead, it relies on qualitatively accurate model expressions for positional and damping forces, as well as for forces acting on a plate in a fluid flow. The effects of wave-induced and buoyancy forces, along with their corresponding moments, are computed using general formulas. This computation incorporates detailed hull geometry information and a dynamically updated grid of points representing water surface elevation relative to the still water level at each time step. The mathematical model also accommodates the effects of thrusters and the planing regime for waterjet propelled craft. It offers significant flexibility, as its parameters can be readily and efficiently adjusted to represent different ship types. The model's relative simplicity facilitates the empirical tuning of new parameters when specific modifications to ship dynamics are required. The motion model, including ship roll and pitch dynamics, has been successfully implemented as software code and integrated into a navigation simulator. Validation of the model within the operational navigation simulator has confirmed its effectiveness.
Ключевые слова: математическая модель, модель движения, навигационный тренажер, качка корабляKeywords: mathematical model, motion model, navigation simulator, ship motion in waves
Просмотров: 2173
3. Моделирование движения надводных кораблей в навигационных тренажерах
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2173
Статья посвящена математическому построению и программной реализации модели движения кораблей различного типа на возможных участках маневрирования с учетом волнения водной поверхности в широком диапазоне балльности по Бофорту. Предложенная математическая модель основана на численном решении простых, но нелинейных, дифференциальных уравнений движения (движения центра масс и вращательного движения корабля). Ее гидродинамическая часть не связана с решением сложных дифференциальных уравнений в частных производных, обусловленных динамикой взаимодействия твердого тела с жидкостью. Она основана на качественно верных модельных выражениях для позиционной и демпфирующей сил, а также для силы, действующей на пластину, обтекаемую жидкостью. Влияние сил от волнения и Архимеда и их моментов проведено по общим формулам с учетом детальной информации о профиле обшивки корпуса корабля и на основе вычисляемого на каждом шаге массива точек, задающих возвышение воды над невозмущенным уровнем моря. Математическая модель позволяет также учесть влияние подруливающих устройств и движение катеров на водометном двигателе с выходом на режим глиссирования. Она обладает большой гибкостью, ее простота позволяет довольно легко подобрать новые эмпирические параметры в случае необходимости внесения конкретных изменений в динамику корабля. Модель движения с учетом качки корабля успешно представлена в виде программного кода и интегрирована в ПО навигационного тренажера. Апробация модели в составе навигационного тренажера подтвердила ее эффективность.
Зубков В.В. (Zubkov.VV@tversu.ru) - Тверской государственный университет; НИИ «Центрпрограммсистем» (доцент, научный сотрудник); Третьяков А.Д. (alex@tretyakov2002.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий инженер-программист); Несмелов А.В. (nes31@list.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (заведующий отделом);
[№1 за 2026 год]
Авторы: Грачев В.Г. (grachev@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий научный сотрудник отдела комплексных технических средств обучения), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрены методы автоматизированного создания и отображения протяженного рельефа макрорегионов тренировки с использованием систем имитации визуальной обстановки комплексных тренажеров по управлению кораблем. Проведен обзор существующих технологических ограничений когнитивного представления рельефа макрорегиона тренировки и показаны пути их преодоления. Отмечено, что повышение адекватности моделирования среды в комплексном тренажере по управлению кораблем достижимо за счет существенного увеличения вычислительной производительности методов моделирования. При этом в качестве вычислительного потенциала предлагается использовать существенно возросшие вычислительные мощности современных графических адаптеров. Они входят с состав системы имитации визуальной обстановки тренажера, однако существующее программное обеспечение тренажера утилизирует их не в полной мере. Описаны основные особенности метода параллельного рекурсивного деления на базе конкурентного двоичного дерева, метода формирования локально-адаптивной трехмерной модели фрагмента рельефа и метода видозависимого когнитивного представления протяженного рельефа макрорегиона тренировки. Сформулированы критерии оптимальности этих методов и приведены результаты, подтверждающие оптимальную утилизацию интегральных вычислительных ресурсов системы «центральный процессор – шина данных – графический адаптер». Освещены особенности реализации методов в алгоритмическом и программном обеспечении автоматизированного создания и отображения протяженных рельефов в системе имитации визуальной обстановки. Новые возможности комплексных тренажеров по управлению кораблем при реализации положений парадигмы глобального района тренировки повышают не только их функциональные и дидактические возможности корабля, но и уровень технического исполнения.
Keywords: complex ship handling simulator, visual environment simulation system, 3d model, dynamic level of detail
Просмотров: 2113
Авторы: Грачев В.Г. (grachev@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий научный сотрудник отдела комплексных технических средств обучения), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрены методы автоматизированного создания и отображения протяженного рельефа макрорегионов тренировки с использованием систем имитации визуальной обстановки комплексных тренажеров по управлению кораблем. Проведен обзор существующих технологических ограничений когнитивного представления рельефа макрорегиона тренировки и показаны пути их преодоления. Отмечено, что повышение адекватности моделирования среды в комплексном тренажере по управлению кораблем достижимо за счет существенного увеличения вычислительной производительности методов моделирования. При этом в качестве вычислительного потенциала предлагается использовать существенно возросшие вычислительные мощности современных графических адаптеров. Они входят с состав системы имитации визуальной обстановки тренажера, однако существующее программное обеспечение тренажера утилизирует их не в полной мере. Описаны основные особенности метода параллельного рекурсивного деления на базе конкурентного двоичного дерева, метода формирования локально-адаптивной трехмерной модели фрагмента рельефа и метода видозависимого когнитивного представления протяженного рельефа макрорегиона тренировки. Сформулированы критерии оптимальности этих методов и приведены результаты, подтверждающие оптимальную утилизацию интегральных вычислительных ресурсов системы «центральный процессор – шина данных – графический адаптер». Освещены особенности реализации методов в алгоритмическом и программном обеспечении автоматизированного создания и отображения протяженных рельефов в системе имитации визуальной обстановки. Новые возможности комплексных тренажеров по управлению кораблем при реализации положений парадигмы глобального района тренировки повышают не только их функциональные и дидактические возможности корабля, но и уровень технического исполнения.
Abstract: This paper examines methods for the automated generation and visualization of extended terrain in macro-regional training areas using visual simulation systems integrated into complex ship handling simulators. Current technological limitations in the cognitive representation of macro-regional training terrain are analyzed, and potential solutions are proposed. It is noted that enhancing the fidelity of environmental modeling in complex ship handling simulators can be achieved through a sub-stantial increase in the computational performance of modeling methods. In this context, the significantly expanded pro-cessing power of modern graphics processing units – already integrated into the simulator's visual simulation system but currently underutilized by existing simulator software – is proposed as a key computational resource. The main features of the proposed approach are described, including a parallel recursive subdivision method based on concurrent binary tree techniques, the generation of a locally adaptive three-dimensional terrain fragment model, and view-dependent cognitive representation of extended macro-regional terrain. Optimality criteria for these methods are formulated, and results confirming the efficient utilization of the integrated computational resources of the “CPU – data bus – graphics adapter” system are presented. The algorithmic and software implementation specifics of these methods within the automated generation and visualization pipeline for extended terrains in the visual simulation system are discussed. The new capabilities introduced into complex ship handling simulators by implementing the global training area paradigm enhance both the functional and didactic characteristics of the simulator, as well as its overall technical sophistication.
Ключевые слова: комплексный тренажер по управлению кораблем, система имитации визуальной обстановки, трехмерная модель, динамическое изменение точности моделированияKeywords: complex ship handling simulator, visual environment simulation system, 3d model, dynamic level of detail
Просмотров: 2113
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2113
В статье рассмотрены методы автоматизированного создания и отображения протяженного рельефа макрорегионов тренировки с использованием систем имитации визуальной обстановки комплексных тренажеров по управлению кораблем. Проведен обзор существующих технологических ограничений когнитивного представления рельефа макрорегиона тренировки и показаны пути их преодоления. Отмечено, что повышение адекватности моделирования среды в комплексном тренажере по управлению кораблем достижимо за счет существенного увеличения вычислительной производительности методов моделирования. При этом в качестве вычислительного потенциала предлагается использовать существенно возросшие вычислительные мощности современных графических адаптеров. Они входят с состав системы имитации визуальной обстановки тренажера, однако существующее программное обеспечение тренажера утилизирует их не в полной мере. Описаны основные особенности метода параллельного рекурсивного деления на базе конкурентного двоичного дерева, метода формирования локально-адаптивной трехмерной модели фрагмента рельефа и метода видозависимого когнитивного представления протяженного рельефа макрорегиона тренировки. Сформулированы критерии оптимальности этих методов и приведены результаты, подтверждающие оптимальную утилизацию интегральных вычислительных ресурсов системы «центральный процессор – шина данных – графический адаптер». Освещены особенности реализации методов в алгоритмическом и программном обеспечении автоматизированного создания и отображения протяженных рельефов в системе имитации визуальной обстановки. Новые возможности комплексных тренажеров по управлению кораблем при реализации положений парадигмы глобального района тренировки повышают не только их функциональные и дидактические возможности корабля, но и уровень технического исполнения.
Грачев В.Г. (grachev@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (ведущий научный сотрудник отдела комплексных технических средств обучения), кандидат технических наук;
[№1 за 2026 год]
Авторы: Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Скворцов А.В. (skvortsovAV@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделом), кандидат технических наук; Цыганков Р.Я. (tsygankov_ry@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (инженер-программист); Белякова С.Н. (belyakova_sn@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (главный специалист);
Аннотация: В статье исследуется проблема реконструкции аминокислотных последовательностей первичной структуры пептидов по данным тандемной масс-спектрометрии с жидкостной хроматографией. Задача рассматривается в контексте идентификации белков в биологических и биоподобных объектах без априорной информации. Описаны доступные и разрабатываемые программные средства ее решения. Объектом исследования стали алгоритмы и программные средства для реконструкции аминокислотных последовательностей пептидов. Предметом являются показатели корректности формирования пептид-спектральных соответствий программными средствами. Рассмотрены наиболее популярные в использовании, доступные и цитируемые программы de novo секвенирования пептидов. Предложена методика оценки корректности de novo секвенирования на основе адаптации методики расчета количественных показателей схожести элементов функциональной аннотации нуклеотидных последовательностей. Выбран подход к расчету на уровне отдельных нуклеотидов и экзонинтронной структуры генов для применения к оценке достоверности результата работы существующих программных средств формирования аминокислотных последовательностей пептидов без априорной информации. Приведены результаты оценки качества работы программ de novo секвенирования пептидов в соответствии со статистическими метриками методики. Представленная методика и ее программная реализация обеспечивают объективную, воспроизводимую и практически применимую основу для сравнения, выбора при использовании в медико-биологических исследованиях и для дальнейшего совершенствования программных средств de novo секвенирования пептидов. Это особенно важно в условиях стремительного развития методов глубокого обучения в протеомике и постоянного появления новых доступных программных средств.
Keywords: software, program realization, algorithms, proteomic analysis, de novo peptide sequencing, peptide-spectrum matches
Просмотров: 2151
Авторы: Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Скворцов А.В. (skvortsovAV@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделом), кандидат технических наук; Цыганков Р.Я. (tsygankov_ry@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (инженер-программист); Белякова С.Н. (belyakova_sn@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (главный специалист);
Аннотация: В статье исследуется проблема реконструкции аминокислотных последовательностей первичной структуры пептидов по данным тандемной масс-спектрометрии с жидкостной хроматографией. Задача рассматривается в контексте идентификации белков в биологических и биоподобных объектах без априорной информации. Описаны доступные и разрабатываемые программные средства ее решения. Объектом исследования стали алгоритмы и программные средства для реконструкции аминокислотных последовательностей пептидов. Предметом являются показатели корректности формирования пептид-спектральных соответствий программными средствами. Рассмотрены наиболее популярные в использовании, доступные и цитируемые программы de novo секвенирования пептидов. Предложена методика оценки корректности de novo секвенирования на основе адаптации методики расчета количественных показателей схожести элементов функциональной аннотации нуклеотидных последовательностей. Выбран подход к расчету на уровне отдельных нуклеотидов и экзонинтронной структуры генов для применения к оценке достоверности результата работы существующих программных средств формирования аминокислотных последовательностей пептидов без априорной информации. Приведены результаты оценки качества работы программ de novo секвенирования пептидов в соответствии со статистическими метриками методики. Представленная методика и ее программная реализация обеспечивают объективную, воспроизводимую и практически применимую основу для сравнения, выбора при использовании в медико-биологических исследованиях и для дальнейшего совершенствования программных средств de novo секвенирования пептидов. Это особенно важно в условиях стремительного развития методов глубокого обучения в протеомике и постоянного появления новых доступных программных средств.
Abstract: This paper addresses the challenge of reconstructing amino acid sequences of primary peptide structures from liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) data for protein identification in biological and bioanalogous samples lacking prior sequence information. It provides an overview of currently available and emerging software tools developed to address this problem. The object of this research encompasses the algorithms and software tools utilized for peptide sequence reconstruction, with the subject being the accuracy metrics associated with peptide-spectrum matches generated by these tools. A review is conducted of the most widely used and frequently cited de novo peptide sequencing programs. A methodology is proposed for evaluating the correctness of de novo sequencing. This approach is based on adapting a method originally designed for calculating quantitative similarity measures of functional annotation elements in nucleotide sequences–applied at the level of individual nucleotides and gene exonintron structures–to assess the reliability of amino acid sequence reconstruction by existing software tools operating without prior information. Results are presented from a quality assessment of de novo peptide sequencing programs, performed using a custom-developed software tool in accordance with the statistical metrics defined in the proposed methodology. The proposed methodology, along with its software implementation, provides an objective, reproducible, and practically applicable framework for comparing de novo peptide sequencing tools, selecting them for use in biomedical research, and facilitating their further improvement. This is particularly pertinent given the rapid progress in deep learning applications within proteomics and the continuous emergence of new publicly available software solutions in this field.
Ключевые слова: программные средства, программная реализация, алгоритмы, протеомный анализ, de novo секвенирование пептидов, пептид-спектральные соответствияKeywords: software, program realization, algorithms, proteomic analysis, de novo peptide sequencing, peptide-spectrum matches
Просмотров: 2151
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2151
В статье исследуется проблема реконструкции аминокислотных последовательностей первичной структуры пептидов по данным тандемной масс-спектрометрии с жидкостной хроматографией. Задача рассматривается в контексте идентификации белков в биологических и биоподобных объектах без априорной информации. Описаны доступные и разрабатываемые программные средства ее решения. Объектом исследования стали алгоритмы и программные средства для реконструкции аминокислотных последовательностей пептидов. Предметом являются показатели корректности формирования пептид-спектральных соответствий программными средствами. Рассмотрены наиболее популярные в использовании, доступные и цитируемые программы de novo секвенирования пептидов. Предложена методика оценки корректности de novo секвенирования на основе адаптации методики расчета количественных показателей схожести элементов функциональной аннотации нуклеотидных последовательностей. Выбран подход к расчету на уровне отдельных нуклеотидов и экзонинтронной структуры генов для применения к оценке достоверности результата работы существующих программных средств формирования аминокислотных последовательностей пептидов без априорной информации. Приведены результаты оценки качества работы программ de novo секвенирования пептидов в соответствии со статистическими метриками методики. Представленная методика и ее программная реализация обеспечивают объективную, воспроизводимую и практически применимую основу для сравнения, выбора при использовании в медико-биологических исследованиях и для дальнейшего совершенствования программных средств de novo секвенирования пептидов. Это особенно важно в условиях стремительного развития методов глубокого обучения в протеомике и постоянного появления новых доступных программных средств.
Аржаев В.И. (arzhaeVI@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделением), кандидат технических наук; Скворцов А.В. (skvortsovAV@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (зав. отделом), кандидат технических наук; Цыганков Р.Я. (tsygankov_ry@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (инженер-программист); Белякова С.Н. (belyakova_sn@cps.tver.ru) - НИИ «Центрпрограммсистем» (главный специалист);
[№1 за 2026 год]
Авторы: Киселёв Е.А. (kiselev@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН, г. Москва (стажер-исследователь); Яровой А.В. (iarovoi-av@yandex.ru) - НИЦ «Курчатовский институт» (лаборант-исследователь);
Аннотация: Предметом представленного в статье исследования является применение технологий контейнерной виртуализации в суперкомпьютерных системах. Авторами проведено сравнение наиболее распространенных в области высокопроизводительных вычислений: Docker, Singularity/Apptainer и Podman. Проанализированы преимущества и недостатки каждой технологии. Как результат анализа предложено два варианта использования технологий контейнерной виртуализации совместно с системой управления прохождением параллельных заданий (СУППЗ), применяемой в отечественных суперкомпьютерных центрах. Первый вариант основан на использовании контейнеров Singularity под управлением данной системы и без использования дополнительных средств оркестрации. Разработаны порядок создания и запуска заданий пользователей в виде контейнеров Singularity и программное средство автоматизации формирования и развертывания контейнеров Singularity. Второй вариант подразумевает использование контейнеров Podman совместно с системой оркестрации Kubernetes для автоматизации развертывания виртуальной высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры под управлением СУППЗ. Предложен макет масштабируемой платформы для выполнения параллельных вычислений, внутри которого создается набор виртуальных кластеров под управлением СУППЗ с отдельными точками входа для различных групп пользователей, рассмотрены основные этапы построения макета. Предложен метод масштабирования решающего поля виртуальной вычислительной системы, использующий функциональные возможности Kubernetes и СУППЗ. Разработан алгоритм работы программного средства автоматического масштабирования рабочих узлов в виртуальном вычислительном кластере. Результаты исследования на практике могут быть применены в образовательном процессе на дисциплинах, связанных с параллельными вычислениями, а также при проведении научно-исследовательских работ в области высокопроизводительных вычислений.
Keywords: container virtualization technologies, high-performance computing, supercomputers, docker, Singularity, Kubernetes, concurrency control system
Просмотров: 2172
Авторы: Киселёв Е.А. (kiselev@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН, г. Москва (стажер-исследователь); Яровой А.В. (iarovoi-av@yandex.ru) - НИЦ «Курчатовский институт» (лаборант-исследователь);
Аннотация: Предметом представленного в статье исследования является применение технологий контейнерной виртуализации в суперкомпьютерных системах. Авторами проведено сравнение наиболее распространенных в области высокопроизводительных вычислений: Docker, Singularity/Apptainer и Podman. Проанализированы преимущества и недостатки каждой технологии. Как результат анализа предложено два варианта использования технологий контейнерной виртуализации совместно с системой управления прохождением параллельных заданий (СУППЗ), применяемой в отечественных суперкомпьютерных центрах. Первый вариант основан на использовании контейнеров Singularity под управлением данной системы и без использования дополнительных средств оркестрации. Разработаны порядок создания и запуска заданий пользователей в виде контейнеров Singularity и программное средство автоматизации формирования и развертывания контейнеров Singularity. Второй вариант подразумевает использование контейнеров Podman совместно с системой оркестрации Kubernetes для автоматизации развертывания виртуальной высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры под управлением СУППЗ. Предложен макет масштабируемой платформы для выполнения параллельных вычислений, внутри которого создается набор виртуальных кластеров под управлением СУППЗ с отдельными точками входа для различных групп пользователей, рассмотрены основные этапы построения макета. Предложен метод масштабирования решающего поля виртуальной вычислительной системы, использующий функциональные возможности Kubernetes и СУППЗ. Разработан алгоритм работы программного средства автоматического масштабирования рабочих узлов в виртуальном вычислительном кластере. Результаты исследования на практике могут быть применены в образовательном процессе на дисциплинах, связанных с параллельными вычислениями, а также при проведении научно-исследовательских работ в области высокопроизводительных вычислений.
Abstract: The subject of the research presented in this article is the application of container virtualization technologies in supercomputing systems. The authors conducted a comparison of the most common technologies in the field of high-performance computing: Docker, Singularity/Apptainer, and Podman. The advantages and disadvantages of each technology were analyzed. Based on this analysis, two options for using container virtualization technologies in conjunction with the parallel job management system (SUPPZ), used in domestic supercomputing centers, are proposed. The first option is based on using Singularity containers managed by this SUPPZ without additional orchestration tools. A procedure for creating and launching user jobs as Singularity containers was developed, along with a software tool for automating the creation and deployment of Singularity containers. The second option involves using Podman containers together with the Kubernetes orchestration system to automate the deployment of a virtual high-performance computing infrastructure managed by the SUPPZ. A scalable platform prototype for parallel computing is proposed, within which a set of virtual clusters managed by the SUPPZ with separate entry points for different user groups is created; the main stages of building the prototype are considered. A method for scaling the problem-solving domain of a virtual computing system, utilizing the capabilities of both Kubernetes and the SUPPZ, is proposed. An algorithm for the operation of a software tool for automatic scaling of worker nodes in a virtual computing cluster was developed. The research results can be practically applied in the educational process for disciplines related to parallel computing, as well as in conducting research and development in the field of high-performance computing.
Ключевые слова: технологии контейнерной виртуализации, высокопроизводительные вычисления, суперкомпьютерные системы, docker, Singularity, Kubernetes, СУППЗKeywords: container virtualization technologies, high-performance computing, supercomputers, docker, Singularity, Kubernetes, concurrency control system
Просмотров: 2172
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2172
Предметом представленного в статье исследования является применение технологий контейнерной виртуализации в суперкомпьютерных системах. Авторами проведено сравнение наиболее распространенных в области высокопроизводительных вычислений: Docker, Singularity/Apptainer и Podman. Проанализированы преимущества и недостатки каждой технологии. Как результат анализа предложено два варианта использования технологий контейнерной виртуализации совместно с системой управления прохождением параллельных заданий (СУППЗ), применяемой в отечественных суперкомпьютерных центрах. Первый вариант основан на использовании контейнеров Singularity под управлением данной системы и без использования дополнительных средств оркестрации. Разработаны порядок создания и запуска заданий пользователей в виде контейнеров Singularity и программное средство автоматизации формирования и развертывания контейнеров Singularity. Второй вариант подразумевает использование контейнеров Podman совместно с системой оркестрации Kubernetes для автоматизации развертывания виртуальной высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры под управлением СУППЗ. Предложен макет масштабируемой платформы для выполнения параллельных вычислений, внутри которого создается набор виртуальных кластеров под управлением СУППЗ с отдельными точками входа для различных групп пользователей, рассмотрены основные этапы построения макета. Предложен метод масштабирования решающего поля виртуальной вычислительной системы, использующий функциональные возможности Kubernetes и СУППЗ. Разработан алгоритм работы программного средства автоматического масштабирования рабочих узлов в виртуальном вычислительном кластере. Результаты исследования на практике могут быть применены в образовательном процессе на дисциплинах, связанных с параллельными вычислениями, а также при проведении научно-исследовательских работ в области высокопроизводительных вычислений.
Киселёв Е.А. (kiselev@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН, г. Москва (стажер-исследователь); Яровой А.В. (iarovoi-av@yandex.ru) - НИЦ «Курчатовский институт» (лаборант-исследователь);
7. Применение квантованных моделей машинного обучения для встраиваемых систем в реальных задачах
[№1 за 2026 год]Авторы: Ачкасов А.В. (achkasov@list.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (профессор, доцент), доктор технических наук; Ягодкин А.С. (aas8026@rambler.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (доцент), кандидат физико-математических наук; Макаренко Ф.В. (phillipp@mail.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (доцент), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Квантование является ключевым методом оптимизации моделей машинного обучения для устройств с ограниченными ресурсами в контексте миниатюрного машинного обучения (Tiny Machine Learning, TinyML). В данной статье представлено всестороннее исследование применения квантованных моделей TinyML в различных реальных задачах: мониторинге здоровья пациентов, интеллектуальном управлении энергопотреблением, предиктивном обслуживании промышленного оборудования и автоматизированном мониторинге состояния сельскохозяйственных растений. Исследование охватывает разнообразные схемы квантования: равномерное с фиксированной точкой (8-, 4- и 2-битное), с учетом статистического распределения параметров, смешанную точность и с учетом обучения. Для проведения экспериментов использованы архитектуры нейронных сетей, тщательно адаптированные к специфике каждой задачи: одномерные сверточные – для анализа временных рядов, с долгой кратко-срочной памятью – для точного прогнозирования, гибридные сверточные с долгой краткосрочной памятью – для комплексного анализа вибраций и оптимизированные мобильные – для эффективной классификации изображений. Полученные результаты убедительно показывают, что 8-битное квантование обеспечивает оптимальный баланс между вычислительной точностью и ресурсной эффективностью, уменьшая размер модели на 75 % при минимальном снижении точности всего на 1–2 %. Инновационные схемы смешанного квантования, такие как нисходящая и прогрессивно-глубинная, демонстрируют превосходную производительность для определенных архитектур и специфических задач. Важно отметить, что квантование также значительно ускоряет вычислительные процессы и существенно снижает энергопотребление. Это критически важно для автономных устройств с батарейным питанием. Исследование предлагает детальные практические рекомендации по выбору оптимальных схем квантования для различных приложений TinyML и определяет перспективные направления будущих исследований в этой динамично развивающейся области.
Abstract: Quantization is a key technique for optimizing machine learning models for resource-constrained devices in the context of Tiny Machine Learning (TinyML). This paper presents a comprehensive study on the application of quantized TinyML models to various real-world tasks: patient health monitoring, intelligent energy management, predictive maintenance of industrial equipment, and automated monitoring of crop health. The research covers diverse quantization schemes, including uniform fixed-point (8-, 4-, and 2-bit), distribution-aware, mixed-precision, and quantization-aware training. Experiments were conducted using neural network architectures carefully tailored to each specific task: one-dimensional convolutional neural networks for time-series analysis, long short-term memory networks for precise forecasting, hybrid CNN-LSTM networks for comprehensive vibration analysis, and optimized mobile networks for efficient image classification. The results clearly demonstrate that 8-bit quantization provides an optimal balance between computational accuracy and resource efficiency, reducing model size by 75 % with only a minimal accuracy loss of 1–2 percentage points. Innovative mixed-precision schemes, such as top-down and progressive-depth quantization, show superior performance for certain architectures and specific tasks. Importantly, quantization also significantly accelerates inference and substantially reduces power consumption, which is critical for battery-powered autonomous devices. The study offers detailed practical guidelines for selecting optimal quantization schemes for various TinyML applications and outlines promising directions for future research in this rapidly evolving field.
Ключевые слова: квантование моделей, машинное обучение, микроконтроллеры, оптимизация нейронных сетей, встраиваемые системы, смешанная точность квантования, сжатие моделей, интернет вещей, TinyMLKeywords: model quantization, machine learning, microcontrollers, neural network optimization, embedded systems, mixed-precision quantization, model compression, Internet of things, TinyML
Просмотров: 2238
7. Применение квантованных моделей машинного обучения для встраиваемых систем в реальных задачах
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2238
Квантование является ключевым методом оптимизации моделей машинного обучения для устройств с ограниченными ресурсами в контексте миниатюрного машинного обучения (Tiny Machine Learning, TinyML). В данной статье представлено всестороннее исследование применения квантованных моделей TinyML в различных реальных задачах: мониторинге здоровья пациентов, интеллектуальном управлении энергопотреблением, предиктивном обслуживании промышленного оборудования и автоматизированном мониторинге состояния сельскохозяйственных растений. Исследование охватывает разнообразные схемы квантования: равномерное с фиксированной точкой (8-, 4- и 2-битное), с учетом статистического распределения параметров, смешанную точность и с учетом обучения. Для проведения экспериментов использованы архитектуры нейронных сетей, тщательно адаптированные к специфике каждой задачи: одномерные сверточные – для анализа временных рядов, с долгой кратко-срочной памятью – для точного прогнозирования, гибридные сверточные с долгой краткосрочной памятью – для комплексного анализа вибраций и оптимизированные мобильные – для эффективной классификации изображений. Полученные результаты убедительно показывают, что 8-битное квантование обеспечивает оптимальный баланс между вычислительной точностью и ресурсной эффективностью, уменьшая размер модели на 75 % при минимальном снижении точности всего на 1–2 %. Инновационные схемы смешанного квантования, такие как нисходящая и прогрессивно-глубинная, демонстрируют превосходную производительность для определенных архитектур и специфических задач. Важно отметить, что квантование также значительно ускоряет вычислительные процессы и существенно снижает энергопотребление. Это критически важно для автономных устройств с батарейным питанием. Исследование предлагает детальные практические рекомендации по выбору оптимальных схем квантования для различных приложений TinyML и определяет перспективные направления будущих исследований в этой динамично развивающейся области.
Ачкасов А.В. (achkasov@list.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (профессор, доцент), доктор технических наук; Ягодкин А.С. (aas8026@rambler.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (доцент), кандидат физико-математических наук; Макаренко Ф.В. (phillipp@mail.ru) - Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (доцент), кандидат физико-математических наук;
8. Практические аспекты применения расстояния Дамерау – Левенштейна в задачах классификации текста
[№1 за 2026 год]Авторы: Татарникова Т.М. (tm-tatarn@yandex.ru) - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (доцент, профессор), доктор технических наук; Миляев Д.Р. (milyaev.dmitry00@mail.ru) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Аспирант ;
Аннотация: Предложен новый метод классификации текстов без необходимости применения машинного обучения и наличия обучающей выборки (датасета). Он основан на метрике редактирования – расстоянии Дамерау – Левенштейна в комбинации с семантической близостью слов, со взвешиванием операций редактирования и с порядком важности слов. В данной работе такой подход позволяет оценить близость обрабатываемого текста к эталонному, который заранее предопределен в заданный класс (категорию). Приведены метрики оценки качества методов классификации текстов, такие как точность работы классификатора, средняя абсолютная и среднеквадратичная ошибки, время выполнения и семантическая согласованность. Предложенный метод апробирован на приме-ре сферы ЖКХ для обработки жалоб граждан. Приведена последовательность этапов его применения с включением необходимых операций и процедур обработки текста с их подробным рассмотрением на примерах. Разработана структурно-функциональная схема сбора жалоб граждан из различных источников с описанием объектов информационного взаимодействия. Результаты сравнения предложенного метода с базовым, не учитывающим семантическое сходство слов, показали повышение точности, уменьшение времени поиска сходства слов в сравниваемых строках и значительное снижение средней абсолютной и среднеквадратичной ошибок. Данный подход может найти применение в реальных системах обработки небольших текстов, где не требуется применять ресурсоемкие методы искусственного интеллекта, например, в системах контроля и мониторинга обращений граждан.
Abstract: This paper proposes a novel text classification method that operates without the need for machine learning or a labeled training dataset. The approach is based on an edit distance metric – specifically, the Damerau – Levenshtein distance – combined with word semantic similarity, weighted edit operations, and term importance ordering. In this study, the proposed method evaluates the proximity of an input text to a reference text preassigned to a specific category. Standard evaluation metrics for text classification are reported, including classifier accuracy, mean absolute error, root mean square er-ror, execution time, and semantic coherence. The method is validated in the domain of public utility services for processing citizen complaints. A step-by-step implementation procedure is provided, covering essential text processing operations and illustrated with practical examples. A fully operational structural and functional diagram for collecting complaints from multiple sources is developed, accompanied by a description of information exchange objects. Comparative analysis with a baseline method that does not account for semantic word similarity demonstrates improved accuracy, reduced string similarity search time, and substantially lower mean absolute and root mean square errors. The proposed method holds potential for deployment in real-world systems that process short texts and where resource-intensive artificial intelligence techniques are not feasible – for instance, in systems for monitoring and handling citizen inquiries.
Ключевые слова: обработка текста, классификация текста, отсутствие датасета, метрика редактирования, семантическая согласованность, качество работы классификатораKeywords: text processing, text classification, absence of dataset, edit distance metric, semantic coherence, classifier performance
Просмотров: 2203
8. Практические аспекты применения расстояния Дамерау – Левенштейна в задачах классификации текста
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2203
Предложен новый метод классификации текстов без необходимости применения машинного обучения и наличия обучающей выборки (датасета). Он основан на метрике редактирования – расстоянии Дамерау – Левенштейна в комбинации с семантической близостью слов, со взвешиванием операций редактирования и с порядком важности слов. В данной работе такой подход позволяет оценить близость обрабатываемого текста к эталонному, который заранее предопределен в заданный класс (категорию). Приведены метрики оценки качества методов классификации текстов, такие как точность работы классификатора, средняя абсолютная и среднеквадратичная ошибки, время выполнения и семантическая согласованность. Предложенный метод апробирован на приме-ре сферы ЖКХ для обработки жалоб граждан. Приведена последовательность этапов его применения с включением необходимых операций и процедур обработки текста с их подробным рассмотрением на примерах. Разработана структурно-функциональная схема сбора жалоб граждан из различных источников с описанием объектов информационного взаимодействия. Результаты сравнения предложенного метода с базовым, не учитывающим семантическое сходство слов, показали повышение точности, уменьшение времени поиска сходства слов в сравниваемых строках и значительное снижение средней абсолютной и среднеквадратичной ошибок. Данный подход может найти применение в реальных системах обработки небольших текстов, где не требуется применять ресурсоемкие методы искусственного интеллекта, например, в системах контроля и мониторинга обращений граждан.
Татарникова Т.М. (tm-tatarn@yandex.ru) - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (доцент, профессор), доктор технических наук; Миляев Д.Р. (milyaev.dmitry00@mail.ru) - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Аспирант ;
9. Сегментация бинарных изображений на основе их кодирования отрезками разной длины
[№1 за 2026 год]Авторы: Краснов А.Е. (krasnovmgutu@yandex.ru) - Российский государственный социальный университет (профессор, доцент), доктор физико-математических наук; Турчинский К.А. (turchinskii.kirill@gmail.com) - Российский государственный социальный университет (инженер-программист), Аспирант ;
Аннотация: В данном исследовании описана разработка метода компрессии, позволяющего сокращать размер файлов без ухудшения точности сегментации. Научная новизна работы заключается в интеграции локальной адаптивной фильтрации и морфологической коррекции с четырьмя вариантами алгоритма сжатия RLE (классический, Foreground-Only, дифференциальный и Z-order) и в использовании оптимизационной функции Ctotal, одновременно учитывающей длину кода, время (де)кодирования и метрики качества (accuracy, IoU, Dice). Исследовано 50 гетерогенных масок (медицинских и синтетических). Перед кодированием применялись блочная пороговая фильтрация с автоматическим выбором порога и операции closing/opening, повышающие связность сегментов. Производительность схем сравнивали по средней экономии объема, IoU, Dice и CPU-времени. Оптимальное сочетание локальной фильтрации, морфологии и диференциального RLE уменьшило размер файлов на 25–40 % по сравнению с глобальной бинаризацией совместно со стандартным RLE, при этом контуры объектов сохранены (IoU = 0,85 – 0,92; Dice = 0,86 – 0,93). При редких объектах режим Foreground-Only давал наилучший компромисс, тогда как Z-order обеспечивал максимальное сжатие приблизительно в 3 % падения IoU. Методика применима в биомедицине, видеоаналитике и системах хранения карт глубины. Она позволяет настраивать параметры фильтрации и кодирования под конкретные ограничения пропускной способности и требований к точности.
Abstract: This research describes the development of a compression method that reduces file size without degrading segmentation accuracy. The scientific novelty of the work lies in the integration of local adaptive filtering and morphological correction with four variants of the Run-Length Encoding (RLE) algorithm (classical, Foreground-Only, differential, and Z-order) and in the use of an optimization function C_total, which simultaneously accounts for code length, (de)coding time, and quality metrics (accuracy, IoU, Dice). Fifty heterogeneous masks (medical and synthetic) were investigated. Prior to encoding, block-based threshold filtering with automatic threshold selection and closing/opening operations were applied to enhance segment connectivity. The performance of the schemes was compared based on average volume savings, IoU, Dice, and CPU time. The optimal combination of local filtering, morphological operations, and differential RLE reduced file sizes by 25–40% compared to global binarization combined with standard RLE, while preserving object contours (IoU = 0.85 – 0.92; Dice = 0.86 – 0.93). For sparse objects, the Foreground-Only mode provided the best compromise, while Z-order achieved the highest compression at the cost of approximately a 3% drop in IoU. The methodology is applicable in biomedicine, video analytics, and depth map storage systems. It allows for customizing filtering and encoding parameters to meet specific bandwidth constraints and accuracy requirements.
Ключевые слова: сегментация, бинарные изображения, кодирование отрезками переменной длины, локальная адаптивная пороговая фильтрация, морфологическая постобработка, оптимизация сжатияKeywords: segmentation, binary images, run-length encoding, local adaptive threshold filtering, morphological post-processing, compression optimization
Просмотров: 2133
9. Сегментация бинарных изображений на основе их кодирования отрезками разной длины
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2133
В данном исследовании описана разработка метода компрессии, позволяющего сокращать размер файлов без ухудшения точности сегментации. Научная новизна работы заключается в интеграции локальной адаптивной фильтрации и морфологической коррекции с четырьмя вариантами алгоритма сжатия RLE (классический, Foreground-Only, дифференциальный и Z-order) и в использовании оптимизационной функции Ctotal, одновременно учитывающей длину кода, время (де)кодирования и метрики качества (accuracy, IoU, Dice). Исследовано 50 гетерогенных масок (медицинских и синтетических). Перед кодированием применялись блочная пороговая фильтрация с автоматическим выбором порога и операции closing/opening, повышающие связность сегментов. Производительность схем сравнивали по средней экономии объема, IoU, Dice и CPU-времени. Оптимальное сочетание локальной фильтрации, морфологии и диференциального RLE уменьшило размер файлов на 25–40 % по сравнению с глобальной бинаризацией совместно со стандартным RLE, при этом контуры объектов сохранены (IoU = 0,85 – 0,92; Dice = 0,86 – 0,93). При редких объектах режим Foreground-Only давал наилучший компромисс, тогда как Z-order обеспечивал максимальное сжатие приблизительно в 3 % падения IoU. Методика применима в биомедицине, видеоаналитике и системах хранения карт глубины. Она позволяет настраивать параметры фильтрации и кодирования под конкретные ограничения пропускной способности и требований к точности.
Краснов А.Е. (krasnovmgutu@yandex.ru) - Российский государственный социальный университет (профессор, доцент), доктор физико-математических наук; Турчинский К.А. (turchinskii.kirill@gmail.com) - Российский государственный социальный университет (инженер-программист), Аспирант ;
[№1 за 2026 год]
Авторы: Мицук С.В. (directorat-iemitn@yandex.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат физико-математических наук; Скуднев Д.М. (skudnev_dm@lspu-lipetsk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат технических наук; Кустов Д.Н. (fifty.drive@bk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (бакалавр);
Аннотация: В статье исследована проблема внедрения интерактивных модулей для взаимодействия с цифровыми устройствами и управления ими. Разработка модуля основана на считывании пространственного положения перчатки управления для позиционирования взаимосвязанных элементов, например, компьютерной мыши. Особенностями решаемой задачи являются применение беспроводных технологий и структурирование программы обмена информацией между устройствами. Данная структура включает в себя определение пространственного положения модуля управления в виде перчатки, обработку пользовательских событий по нажатию кнопки, например, сброс точек отсчета осей координат акселерометра, применение световой индикации для быстрого выявления критических ошибок функционирования устройства. Устройство имеет встроенные кнопки, позволяющие запускать калибровку акселерометра MPU6050. Актуальность разработки обусловлена внедрением ИТ в процесс обучения. Разработано функциональное ПО для модуля на языке программирования Python3. Оно имеет графический интерфейс пользователя и включает в себя несколько разделов: настройка параметров управления, проверка параметров запуска, проверка подключений. Конечный пользователь получает возможность гибкой настройки программы под собственные параметры экрана, выбора источника данных, задания параметров сглаживания движений, осуществления мониторинга проблем при работе акселерометра, например ситуаций, когда датчик неправильно обрабатывает данные и отправляет нулевые значения. Элементы графического интерфейса позволяют подключать ноутбук к перчатке, а программа выполняет реализацию пользовательских действий в соответствии с положением перчатки и пользовательскими командами. Приведены примеры использования функциональных возможностей устройства в графическом виде. Проведен анализ коммерциализации проекта в образовательной сфере. На основе данных исследования сформулированы перспективы разработки с позиции как самого устройства, так и направления в целом.
Keywords: modeling, interactive module, software control, data exchange, spatial position of a control glove, positioning system, wireless interaction
Просмотров: 2124
Авторы: Мицук С.В. (directorat-iemitn@yandex.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат физико-математических наук; Скуднев Д.М. (skudnev_dm@lspu-lipetsk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат технических наук; Кустов Д.Н. (fifty.drive@bk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (бакалавр);
Аннотация: В статье исследована проблема внедрения интерактивных модулей для взаимодействия с цифровыми устройствами и управления ими. Разработка модуля основана на считывании пространственного положения перчатки управления для позиционирования взаимосвязанных элементов, например, компьютерной мыши. Особенностями решаемой задачи являются применение беспроводных технологий и структурирование программы обмена информацией между устройствами. Данная структура включает в себя определение пространственного положения модуля управления в виде перчатки, обработку пользовательских событий по нажатию кнопки, например, сброс точек отсчета осей координат акселерометра, применение световой индикации для быстрого выявления критических ошибок функционирования устройства. Устройство имеет встроенные кнопки, позволяющие запускать калибровку акселерометра MPU6050. Актуальность разработки обусловлена внедрением ИТ в процесс обучения. Разработано функциональное ПО для модуля на языке программирования Python3. Оно имеет графический интерфейс пользователя и включает в себя несколько разделов: настройка параметров управления, проверка параметров запуска, проверка подключений. Конечный пользователь получает возможность гибкой настройки программы под собственные параметры экрана, выбора источника данных, задания параметров сглаживания движений, осуществления мониторинга проблем при работе акселерометра, например ситуаций, когда датчик неправильно обрабатывает данные и отправляет нулевые значения. Элементы графического интерфейса позволяют подключать ноутбук к перчатке, а программа выполняет реализацию пользовательских действий в соответствии с положением перчатки и пользовательскими командами. Приведены примеры использования функциональных возможностей устройства в графическом виде. Проведен анализ коммерциализации проекта в образовательной сфере. На основе данных исследования сформулированы перспективы разработки с позиции как самого устройства, так и направления в целом.
Abstract: This article investigates the challenge of implementing interactive modules for interfacing with and controlling digital devices. The module's design is based on reading the spatial position of a control glove to position interconnected elements, such as a computer cursor. Key features of the addressed task include the application of wireless technologies and the structuring of the program for information exchange between devices. This structure encompasses defining the spatial position of the glove-shaped control module, processing user button-press events (e.g., resetting the accelerometer's coordinate axis reference points), and utilizing light indicators for rapid identification of critical device malfunctions. The device features integrated buttons that initiate calibration of the MPU6050 accelerometer. The relevance of this development is driven by the inte-gration of IT into the educational process. Functional software for the module was developed in the Python3 programming language. It features a graphical user interface (GUI) and includes several sections: control parameter configuration, launch parameter verification, and connection testing. The end-user gains the ability to flexibly configure the program for their specific screen parameters, select a data source, set motion smoothing parameters, and monitor issues during accelerometer operation, such as situations where the sensor processes data incorrectly and sends zero values. GUI elements enable connecting a laptop to the glove, and the program implements user actions in accordance with the glove's position and user commands. Examples illustrating the device's functional capabilities are presented graphically. An analysis of the project's commercialization potential in the educational sector is provided. Based on the research data, development prospects are formulated from both the perspective of the device itself and the broader field.
Ключевые слова: моделирование, интерактивный модуль, программное управление, обмен данными, пространственное положение перчатки управления, система позиционирования, беспроводное взаимодействиеKeywords: modeling, interactive module, software control, data exchange, spatial position of a control glove, positioning system, wireless interaction
Просмотров: 2124
[№1 за 2026 год]
Просмотров: 2124
В статье исследована проблема внедрения интерактивных модулей для взаимодействия с цифровыми устройствами и управления ими. Разработка модуля основана на считывании пространственного положения перчатки управления для позиционирования взаимосвязанных элементов, например, компьютерной мыши. Особенностями решаемой задачи являются применение беспроводных технологий и структурирование программы обмена информацией между устройствами. Данная структура включает в себя определение пространственного положения модуля управления в виде перчатки, обработку пользовательских событий по нажатию кнопки, например, сброс точек отсчета осей координат акселерометра, применение световой индикации для быстрого выявления критических ошибок функционирования устройства. Устройство имеет встроенные кнопки, позволяющие запускать калибровку акселерометра MPU6050. Актуальность разработки обусловлена внедрением ИТ в процесс обучения. Разработано функциональное ПО для модуля на языке программирования Python3. Оно имеет графический интерфейс пользователя и включает в себя несколько разделов: настройка параметров управления, проверка параметров запуска, проверка подключений. Конечный пользователь получает возможность гибкой настройки программы под собственные параметры экрана, выбора источника данных, задания параметров сглаживания движений, осуществления мониторинга проблем при работе акселерометра, например ситуаций, когда датчик неправильно обрабатывает данные и отправляет нулевые значения. Элементы графического интерфейса позволяют подключать ноутбук к перчатке, а программа выполняет реализацию пользовательских действий в соответствии с положением перчатки и пользовательскими командами. Приведены примеры использования функциональных возможностей устройства в графическом виде. Проведен анализ коммерциализации проекта в образовательной сфере. На основе данных исследования сформулированы перспективы разработки с позиции как самого устройства, так и направления
в целом.
Мицук С.В. (directorat-iemitn@yandex.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат физико-математических наук; Скуднев Д.М. (skudnev_dm@lspu-lipetsk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (доцент), кандидат технических наук; Кустов Д.Н. (fifty.drive@bk.ru) - Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского (бакалавр);
