ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН : Журнал Труды НИИСИ РАН: Том 8 № 2

Журнал Труды НИИСИ РАН

Том 8 № 2

К списку номеров журнала

I. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В ФИЗИКЕ

Спектральная плотность для модели Изинга на гиперкубе

Б.В Крыжановский, Л.Б. Литинский

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Для модели Изинга на гиперкубе изучаются два способа аппроксимации спектральной плотности D(E)=exp(NΨ(E)), которая описывает вырожденность каждого значения энергии E. В первом подходе показатель экспоненты аппроксимируют полиномами четной степени, во втором – с помощью нашего метода n-окрестностей. Выяснилось, что графики свободной энергии мало зависят от способа аппроксимации. А ее производные, поведением которых и определяются фазовые переходы, зависят от способа аппроксимации существенно. С полиномиальной аппроксимацией оказывается неразрывно связанным то, что система попадает в основное состояние при конечной температуре – что противоречит основным физическим принципам. Аппроксимация с помощью метода n-окрестностей для малых размерностей решетки работает плохо, но для больших размерностей дает хорошее согласие с результатами численного эксперимента.

Ключевые слова: модель Изинга, свободная энергия, спектральная плотность, метод n-окрестностей.

Изменения свойств модели Изинга и её термодинамических характеристик при добавлении шума в матричные элементы

М.Ю. Мальсагов, Я.М. Карандашев, Б.В. Крыжановский

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Подсчёт вероятностей во многих задачах компьютерного зрения и машинного обучения сводится к подсчёту нормировочной константы (статистической суммы). В данной работе рассматривается двумерная модель Изинга с ближайшими соседями, когда взаимодействие между соседями имеет постоянное среднее значение с небольшим шумом. Проводятся численные эксперименты по вычислению нормировочной константы для случая, когда шум в матричных элементах плавно возрастает, приводится анализ полученных результатов и сравнение с решением Онсагера.

Ключевые слова: Нормировочная константа, двумерная решётка, взаимодействие между ближайшими соседями, критическая температура, зашумление матричных элементов.

Воздействие тепловой обратной связи на температуру кристалла микросхемы

А.Г. Мадера

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Потребляемая микросхемой мощность преобразуется в тепло, которое приводит к нагреванию микросхемы. В силу значительной зависимости электрических параметров микросхемы от температуры ее мощность потребления подвергается изменению, которое, в свою очередь, изменяет температуру и, как следствие, мощность потребления. Взаимно-обусловленное взаимодействие и влияние параметров электрического и теплового режимов друг на друга, возникающее в процессе работы микросхемы, называется тепловой обратной связью. Тепловая обратная связь присуща любым электронным полупроводниковым устройствам и неустранима. Воздействие тепловой обратной связи может как положительным, так и отрицательным. При положительной тепловой обратной связи потребляемая мощность и температура микросхемы увеличиваются, а при отрицательной уменьшаются. Результаты расчетов показывают, что адекватное моделирование электрических и тепловых параметров микросхем невозможно без учета воздействия тепловой обратной связи, и пренебрежение ею приводит к значительным погрешностям проектирования микросхем и созданию неконкурентоспособных электронных систем.

Ключевые слова: микросхема, тепловая обратная связь, саморазогрев, мощность потребления, температура.

Особенности аномальной подвижности в полностью обедненных КНИ транзисторах

Н. В. Масальский

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Обсуждаются вопросы моделирования аномальной подвижности, которая наблюдается в полностью обедненном полевом транзисторе со структурой «кремний на изоляторе» с толстым слоем подзатворного окисла фронтального затвора. Найдено, что аномальное поведение связано с доминированием заряда в канале у обратной поверхности в общем заряде. Это поведение описывается моделью с двумя подвижностями, которые соответствуют фронтальному каналу и каналу вдоль обратной поверхности. Эти две подвижности физически связаны при помощи взвешенной функции следующей из приближения зарядового разделения, и она экстрагируется из экспериментальных данных.

Ключевые слова: полностью обедненный полевой транзистор, структура кремний на изоляторе, подвижность, поверхностный потенциал.

II. ВОПРОСЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Тестирование инструментальных средств разработки ПО

В.А.Галатенко, К.А. Костюхин, М.Д.Дзабраев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Настоящая статья посвящена обзору инструментария автоматизированного тестирования DejaGnu, на основе которого в проекте GNU были разработаны тесты для GCC и GDB. Также в рамках данной статьи будут подробно рассмотрены тесты GCC и GDB, применяемые в ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН для проверки качества разрабатываемых программных изделий.

Ключевые слова: автоматическое тестирование, gcc, gdb, компилятор, отладчик.

Составление многопроцессорных расписаний с ограничениями на связи между процессорами

М.Г. Фуругян

ВЦ ФИЦ ИУ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Решается задача составления многопроцессорного расписания с прерываниями и ограничениями на связи между процессорами. Кроме того, учитываются затраты на обработку прерываний и переключений с одного процессора на другой. Разработаны алгоритмы, основанные на сведении исходной задачи к многопродуктовой потоковой задаче и целочисленной системе линейных ограничений.

Ключевые слова: многопроцессорная система, допустимое расписание с прерываниями, директивный интервал, многопродуктовый поток.

Разработка собственных управляющих конструкций в среде ДССП для троичной машины

А.А. Бурцев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Системы программирования со словарной организацией (ФОРТ и ДССП) предоставляют пользователю-программисту уникальную возможность путём наращивания словаря сотворить по сути свой собственный язык программирования. При этом в качестве новых в словарь можно добавлять и такие слова, которые предназначены для управления ходом исполнения программы. В статье подробно рассматриваются приёмы разработки в среде ДССП-ТВМ (версии ДССП для троичной машины) особых процедур для таких слов (команд), которые обеспечивают функционирование добавляемых в язык ДССП своих собственных управляющих конструкций.

Ключевые слова: структурированное программирование, словарная организация, ФОРТ, ДССП, троичный компьютер, сшитый код, управляющие конструкции.

Некоторые вопросы эффективности детерминированных алгоритмов распознавания образов с помощью библиотеки OpenCV

Н.О.Бесшапошников, М.А.Кузьменко, А.Г.Леонов, М.А.Матюшин

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Механико-математический факультет и ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» (МПГУ), Москва, Россия

Аннотация. В настоящее время технология распознавания образов с использованием нейронных сетей занимает существенную часть в программных системах, находящие применения в широких областях науки и техники. Однако, ограниченные компьютерные мощности не позволяют сделать эти решения массовыми. Для обеспечения эффективности алгоритмов распознавания и совмещения реальных и виртуальных объектов возможно использовать и детерминированные методы. В статье рассматривается исследование эффективности применения таких методов с использованием библиотеки OpenCV.

Ключевые слова: OpenCV, распознавание образов, нейронные сети.

III. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

Моделирование датчиков в системах виртуального окружения

М.В. Михайлюк, Е.В. Страшнов, Д.М. Логинов

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. В работе предлагаются методы реализации датчиков в системах виртуального окружения и имитационно-тренажерных комплексах управления сложными динамическими системами. Методы включают способы создания датчиков в конструкторе виртуальной среды, генерации показаний датчиков в подсистемах динамики или визуализации, использование показаний в функциональных схемах вычисления управляющих сигналов и передачу сигналов в подсистемы динамики и визуализации. Таким образом, реализуется обратная связь между виртуальной средой и подсистемой управления, которая повышает качество управления и адекватность системы виртуального окружения моделируемой действительности.

Ключевые слова: система виртуального окружения, датчики, обратная связь, система управления.

Синтез сценариев управления чрезвычайными ситуациями

Д.А. Кононов, Р.О. Пономарёв

ИПУ РАН и РГГУ, Москва, Россия

Аннотация. Предложен метод сценарного синтеза эффективного сценария для предотвращения чрезвычайных ситуаций в сложных организационно-технических системах на основе исследования базисных режимов их функционирования. Приведен пример сценарного синтеза в модели «городская инфраструктура». Разработаны вычислительные алгоритмы реализации метода. Обсуждаются результаты расчетов.

Ключевые слова: сценарный синтез, уязвимость, городская инфраструктура, вычислительный эксперимент.

Синтез сценариев управления чрезвычайными ситуациями

Д.А. Кононов, Р.О. Пономарёв

ИПУ РАН и РГГУ, Москва, Россия

Ключевые слова: сценарный синтез, уязвимость, городская инфраструктура, вычислительный эксперимент.

Определение коллизий аппроксимирующих цилиндров со сферами и плоскостью

Е.В. Страшнов, Д.В. Омельченко

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Определение коллизий (столкновений) трехмерных виртуальных объектов является важной задачей в системах виртуального окружения и видеотренажерах, в частности космических. В настоящей работе предлагаются алгоритмы определения коллизий аппроксимирующих цилиндров со сферами и плоскостью.

Ключевые слова: определение коллизий, аппроксимирующие контейнеры, точки контакта, системы виртуального окружения.

Модель автономного агента, строящего и использующего когнитивную карту

Т. И. Шарипова, В. Г. Редько, Г. А. Бесхлебнова

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. В статье построена модель автономного агента, который формирует когнитивную карту двумерного пространства и использует эту карту при поисковом поведении. Используется метод нейронного газа, в котором нейронная сеть формируется при обучении агента, память каждого нейрона запоминает определенную точку в пространстве. Исследуется поисковое поведение автономного агента в двумерном лабиринте. Показана возможность резкого сокращения размеров нейронной сети, в которой достаточно запоминать только те точки пространства, в которых сильно меняется окружающая ситуация.

Ключевые слова: когнитивная карта, автономный агент, метод нейронного газа, поисковое поведение.

Исследование процессов самоорганизации в эволюционной модели прозрачной децентрализованной экономики

З. Б. Сохова, В. Г. Редько

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. В статье предлагается модель взаимодействия инвесторов и производителей в децентрализованной прозрачной экономической системе. Анализируются процессы эволюции и самоорганизации в данном сообществе. Предложен конкретный механизм распределения капитала инвесторов между производителями. Важной особенностью модели является прозрачность и децентрализация. Инвесторы и производители открыто обмениваются информацией о своих капиталах, эффективностях и намерениях с помощью легких агентов-посланников. Модель исследована с помощью компьютерного моделирования, результаты которого демонстрируют эффективность рассматриваемого механизма.

Ключевые слова: децентрализация, многоагентные системы, коллективное поведение, сотрудничество, эволюция, прозрачная экономика.

Использование метода последовательных приближений при композиционном моделировании разработки месторождений углеводородов для определения концентраций компонентов

И.В. Афанаскин, С.Г. Вольпин, А.В. Королёв

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Рассмотрена система уравнений сохранения для моделирования многокомпонентной фильтрации и обобщенное уравнение состояния. Подробно описан алгоритм определения концентраций компонентов в фазах с помощью метода последовательных приближений. Рассмотрен пример реализации указанной схемы для моделирования попеременной закачки газа и воды при разработке нефтяного месторождения. Получено косвенное подтверждение корректности модели.

Ключевые слова: композиционная модель, многокомпонентная фильтрация, фазовые переходы.

Развитие методики оценки фазового состояния парафинов в пластовых нефтях

К.Д.Ашмян, А.К.Пономарёв, О.В.Ковалёва

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН и АО «ВНИИнефть», Москва, Россия

Аннотация. В процессе разработки нефтяных месторождений выпадение «парафина» (асфальто- смоло-парафиновые отложения) может происходить как в пластах, так и скважинах. Для предотвращения образования отложений парафина или борьбы с этими отложениями необходимо знать условия, при которых происходит образование твердой фазы «АСПО», т.е. необходимо определить температуру насыщения нефти парафином при снижении пластового давления.

Ключевые слова: нефть пластовая, фазовое состояние, температура насыщения нефти парафином, пластовое давление, давление насыщения, газосодержание.

Методы стереовизуализации результатов моделирования неустойчивого вытеснения нефти из пористых сред

М.В. Михайлюк, А.В. Мальцев, П.Ю. Тимохин

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. В работе предлагаются методы и алгоритмы стереовизуализации данных, полученных в результате пошагового моделирования процесса неустойчивого вытеснения нефти из пористых сред. Задача рассматривается на примере рендеринга изменяющейся от шага к шагу трехмерной виртуальной модели изоповерхности насыщенности вытесняющей жидкости. Описываются подходы для реализации нескольких различных типов стерео. Также рассматривается режим многопортовой визуализации данной виртуальной модели.

Ключевые слова: визуализация, стерео, многопортовый режим, нефть, пористая среда, моделирование.

IV. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВОПРОСЫ ЧИСЛЕННОГО АНАЛИЗА

О множестве вида A/A для плотных подмножеств интервала [1, n]

Ю.В. Кузнецов, М.М. Петрунин, Ю.Н. Штейников

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация. Изучается плотность множеств A/A для подмножеств интервала [1,n] и вычисляются некоторые его характеристики.

Ключевые слова: плотность, функция Эйлера.

Том 8 № 2

Любое копирование и воспроизведение текста, в том числе частичное, в том числе в любой форме без письменного разрешения ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН запрещено.
Цитирование текста разрешено с соответствующей ссылкой на ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.