В настоящее время вопросы надежности при проектировании технических систем с подвижными границами требуют все более полного учета динамических явлений в них.

Цель. Целью исследования является разработка математической модели и приближенно–аналитического метода для изучения поперечных колебаний и резонансных свойств вязкоупругого каната переменной длины, лежащего на упругом основании, с учетом диссипации энергии. Актуальность работы обусловлена широким распространением технических систем с подвижными границами (подъемные механизмы, гибкие передачи, контактные сети железных дорог, рельсовые пути, ленточные конвейеры, бурильные колонны и т.д.), для которых динамические нагрузки и резонанс представляют опасность. Существующие методы не позволяют полностью учесть комплекс факторов: изменение длины объекта, сопротивление среды, упругие свойства основания и внутреннее трение.

Методы. Для решения задачи применен метод Канторовича–Галеркина, эффективный для системс движущимися границами. Исходная краевая задача для уравнения в частных производных была сведена к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Процедура решения включала переход к безразмерным переменным, выбор координатных функций в виде собственных форм и применение процедуры Галеркина. Для анализа нестационарных процессов использовался метод малого параметра. В рассмотренной модели сила сопротивления движению каната принимается пропорциональной скорости, а также учитывается изгибная жесткость конструкции.

Результаты. Приведены расчетные выражения для амплитуды колебаний, соответствующих n‑й динамической моде. Особое внимание уделено исследованию явлений установившегося резонанса и прохождения через резонанс. Решение охватывает наиболее распространенный на практике случай действия внешних возмущений на движущейся границе системы. Установлено, что амплитуда существенно зависит от скорости движения границы, параметров диссипации и жесткости основания. Определены условия установившегося резонанса при определен‑ ном соотношении частоты внешнего воздействия и собственной частоты системы. Исследовано явление прохождения через резонанс. Полученные аналитические выражения верифицированы сравнением с известными частными случаями, что подтвердило корректность метода с погрешностью до 5% для основных мод.

Выводы. Полученные аналитические выражения для амплитуды колебаний, условий установившегося резонанса и параметров прохождения через резонанс позволяют сформулировать ряд практических рекомендаций для инженеров–конструкторов, направленных на повышение надежности и долговечности технических систем с подвижными границами, предупреждение резонансных отказов в системах переменной длины. Ключевыми прикладными задачами, решаемыми с помощью данной модели, являются оценка усталостной долговечности, прогнозирование остаточного ресурса и предотвращение аварийных ситуаций. Учет диссипации и упругого основания критически важен для оценки резонансных свойств. Для предотвращения резонанса рекомендовано оптимизировать скорость движения границы, применять материалы с повышенным трением или демпферы, увеличивать жесткость основания. Результаты имеют прикладное значение для повышения надежности систем с подвижными границами. Перспективы исследований связаны с учетом нелинейных эффектов и негармонических воздействий.

Для принятия обоснованных решений по устранению сбоев и неисправностей, возникших на объектах железнодорожной инфраструктуры, необходим оперативный доступ к информации о ранее выявленных нарушениях и динамике их устранения. Технические журналы, такие как ДУ‑46, содержат ценные сведения о состоянии этих объектов (путей, стрелочных переводов, светофоров, фидеров, контактной сети и др.), однако в моменте они практически не используются при анализе причин вновь возникающих отказов.

Цель: разработка алгоритма обработки записей журнала ДУ‑46, позволяющего по запросу оператора получать сведения о предыдущих неисправностях или выполненных работах по конкретным объектам инфраструктуры.

Методы: предобработка текста, лемматизация с использованием морфологического анализатора М. Коробова, частотный анализ текста, TF‑IDF, L2‑нормализация, вычисление косинусного расстояния и сортировка результатов.

Результат: создан прототип приложения, позволяющий осуществлять поиск релевантных записей и отображать метрику сходства между запросом и найденными фрагментами, которые помимо всего прочего могут носить рекомендательный характер и использоваться для установления причин возникших сбоев.

Заключение: использование оперативных журналовосмотравсочетаниисметодамиинтеллектуальногоанализатекста(textmining) может стать основой для построения рекомендательных систем и систем поддержки принятия решений в техническом обслуживании объектов ж.д. инфраструктуры. 

Цель исследования заключается в разработке и апробации методики анализа данных из социальных сетей, которая позволит повысить надежность систем реагирования на чрезвычайные ситуации за счет оперативного выявления, оценки масштаба, локализации и прогнозирования кризисных событий с учетом региональных особенностей общественной активности. Для достижения этой цели была создана программа на Python, выполняющая автоматизированный сбор, предварительную обработку и комплексный анализ данных из социальной сети ВКонтакте. Программа была протестирована на данных двух городов – Архангельска и Екатеринбурга, чтобы продемонстрировать ее применимость для мониторинга ЧС в различных регионах.

Методы. В ходе исследования применялись методы сбора данных из открытых групп ВКонтакте, их предварительной обработки и комплексного анализа, который включал текстовый анализ (определение тональности комментариев и построение облаков слов), математический анализ (расчет энтропии и производной энтропии для оценки динамики активности) и анализ внешних факторов (влияние метеорологических условий, праздничных дней и выходных).

Результаты. Исследование выявило значительные региональные различия в уровне социальной активности по различным категориям чрезвычайных ситуаций. Уровень активности в Архангельске превышает уровень в Екатеринбурге минимум в два раза, несмотря на меньшее население города. Характер активности также существенно различается: в Екатеринбурге наблюдаются более резкие всплески активности, тогда как в Архангельске активность распределена более равномерно. Сезонность проявляется в увеличении активности в периоды технических работ или экстремальных погодных условий. В категории «Пожар» оба города демонстрируют высокую и устойчивую активность, однако в Екатеринбурге отмечаются более резкие всплески, особенно в конце марта и начале апреля, что может свидетельствовать о крупных инцидентах. В категории «Отключение воды» в Архангельске зафиксированы два значительных пика активности – в апреле и 31 июля–1 августа, что может указывать на массовые проблемы с водоснабжением. В Екатеринбурге активность в этой категории значительно ниже, но чаще, что может говорить о мелких перебоях или информационных сообщениях.

Выводы. Социальные сети представляют собой ценный источник данных для анализа общественной реакции на чрезвычайные ситуации. Выявленные региональные особенности поведения пользователей подчеркивают необходимость создания адаптированных систем мониторинга и прогнозирования, учитывающих специфику каждого региона. Использование данных из социальных сетей позволяет повысить надежность и эффективность систем реагирования за счет быстрого определения масштаба, местоположения и последствий инцидентов, а также выявления сезонных и локальных угроз. Полученные данные подтверждают необходимость внедрения автоматических инструментов анализа, способных оперативно оценивать ситуацию. Социальные сети могут служить индикатором сезонных и локальных угроз, что позволяет заранее готовиться к потенциальным рискам. Выявленные различия в уровнях активности между регионами подчеркивают важность учета местных условий при разработке стратегий информирования и управления кризисными ситуациями. Активное использование социальных сетей в качестве платформы для гражданского участия демонстрирует их потенциал для усиления взаимодействия между населением и органами управления в условиях кризиса.

В Российской Федерации функционирует обширная сеть транспортной инфраструктуры, включающая более 100 000 объектов различного назначения: мосты, тоннели, путепроводы, автомобильные и железнодорожные вокзалы. Каждый из этих объектов представляет стратегическую важность для обеспечения транспортной безопасности страны и требует комплексной защиты от потенциальных угроз различного характера. Полная физическая защита всех объектов транспортной инфраструктуры (далее по тексту – ОТИ) от всех возможных угроз является практически неосуществимой задачей, что обусловлено прежде всего экономической нецелесообразностью и колоссальными финансовыми затратами. В связи с этим первостепенной задачей становится определение приоритетных объектов, требующих усиленного внимания в плане обеспечения безопасности. Для эффективного управления безопасностью критически важных объектов предлагается разработка специализированной системы, которая позволит: отслеживать текущее состояние защищенности объектов; оперативно реагировать на изменение угроз безопасности; адаптировать меры защиты в соответствии с текущей обстановкой; планировать мероприятия по усилению безопасности на основе анализа новых рисков. Внедрение такой системы позволит создать гибкую и адаптивную систему защиты транспортной инфраструктуры, способную оперативно реагировать на появление новых угроз и обеспечивать необходимый уровень безопасности наиболее значимых объектов.

Цель. Разработка комплексной многоуровневой системы обеспечения безопасности ОТИ, способной эффективно противостоять современным угрозам и оперативно адаптироваться к изменяющимся условиям.

Методы. В процессе исследования применялись происходил анализ действующей системы категорирования ОТИ с последующей разработкой иерархической системы оценки защищенности объектов, создание математического аппарата для расчета показателей устойчивости.

Результаты. По итогам исследования были достигнуты следующие результаты: разработана многоуровневая иерархическая система оценки защищенности объектов, создан комплексный математический аппарат для расчета показателей устойчивости, предложено программное решение для управления безопасностью, определены ключевые показатели эффективности системы. Практическая значимость исследования заключается в создании системы, позволяющей: в режиме реального времени отслеживать состояние защищенности объектов; оперативно выявлять уязвимости и принимать меры по их устранению; формировать приоритетный список объектов для модернизации систем безопасности; оптимизировать распределение ресурсов на обеспечение безопасности; создавать единую систему мониторинга безопасности. Разработанная система обеспечивает: повышение уровня защищенности транспортной инфраструктуры; сокращение времени реагирования на угрозы; оптимизацию затрат на обеспечение безопасности; улучшение координации между различными службами безопасности; возможность оперативного планирования мероприятий; прозрачность управления безопасностью.

Заключение. Внедрение предложенной системы позволит создать динамичную систему управления транспортной безопасностью, способную оперативно адаптироваться к новым угрозам и обеспечивать необходимый уровень защищенности критически важных ОТИ. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации существующих систем безопасности и создании новых систем защиты ОТИ, а также как инструмент для принятия управленческих решений в условиях угроз природного и техногенного характера.

Излагаются теоретические и прикладные аспекты компьютерного моделирования с учетом современных методов построения информационно‑измерительных и управляющих систем (ИИиУС) летательных аппаратов (ЛА) при их эксплуатации. Объекты ЛА и ИИиУС являются высокотехнологическими и сложными техническими системами (СТС), требующими комбинированных подходов к их оценке. Показаны пути формирования основных блоков информационных моделей для получения основных показателей надежности и безопасности ЛА. Приводятся формулы к использованию адекватных процессам информационных технологий и методов оценки технического уровня создаваемых образцов как одноуровневых, так и многоуровневых иерархических систем в сочетании с известными методиками, действующими алгоритмами и программным обеспечением, являющиеся более полными по информативности с вероятностными характеристиками. Теоретические аспекты в работе и формулировки подкреплены вычислительным экспериментом, в ходе которого осуществлялась доставка груза ЛА в заданную область. Результаты работы могут быть полезными разработчикам беспилотных авиационных систем и специалистам в сфере проектирования объектов СТС при прогнозировании их технического состояния с оценкой функциональной безопасности и обеспечения желаемой эффективности.

Общепринятая методика расчета показателей безотказности радиоэлектронной аппаратуры, предлагаемая российскими и зарубежными стандартами по оценке надежности, не учитывает изменение температуры окружающей среды во времени. Для радиоэлектронной аппаратуры, непрерывно эксплуатируемой в течение года или нескольких лет в меняющихся климатических условиях (например, на улице), данный подход может быть неточным. Это связано с тем, что коэффициент температуры, учитывающий термическую нагрузку, зависит от температуры нелинейно. Поэтому для более точной оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры необходимо учитывать в расчетах вариации температуры.

Цель. Предложить метод оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации на улице, учитывающий изменения температуры во времени.

Методы. В статье применяются методы статистической теории надежности, математического анализа и численные методы.

Результаты. Предложена методика оценки безотказности радиоэлектронной аппаратуры, учитывающая изменения температуры во времени. Представлена математическая модель, описывающая изменения температуры окружающей среды в течение года, на основе которой можно рассчитать интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации в уличных условиях. С использованием предложенного метода рассчитана эксплуатационная интенсивность отказов микросхемы ПЗУ объемом 16 Мегабит, выполненной по NMOS‑технологии, при эксплуатации непрерывно на улице в течение года. Проведена количественная оценка неточности результатов расчета интенсивности отказов при применении методики, не учитывающей вариации температуры. Показана зависимость расхождения результатов от значений энергии активации и рабочей температуры.

Заключение. Предлагаемый в статье подход позволяет рассчитывать безотказность радиоэлектронной аппаратуры с учетом изменения температуры во времени. На основе предложенной методики можно более точно рассчитать интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры при непрерывной эксплуатации в уличных условиях.

Цель. Целью работы является повышение качества многоклассовой классификации для систем обнаружения вторжений (IDS) в среде Интернета вещей (IoT). Целью исследования является определение влияния предварительной фильтрации бинарного трафика и применения ансамблевых моделей на точность прогнозирования, особенно для меньшинства классов атак, с учетом вычислительных ограничений сред IoT.

Методы. Были изучены три архитектурных подхода: прямая многоклассовая классификация, прямая многоклассовая классификация (включая класс «нормальный») и иерархическая архитектура, основанная на начальном бинарном обнаружении с последующей классификацией по типу атаки. Были оценены восемь алгоритмов машинного обучения, а так‑ же три ансамблевых метода (мягкого голосования (Soft Voting Classifier (SVC)), жесткого голосования (Hard Voting Classifier (HVC)) и Stacking Classifier (SC)). Эксперименты проводились на наборе данных UNSW-NB15 с использованием таких метрик, как Precision, Recall и F1-score.

Результаты. Результаты показывают, что прямая классификация обеспечивает лучшее общее покрытие атак (средняя оценка F1-score до 63% для градиентного бустинга (GBC)), но может потребовать больших затрат времени на обучение (более 2000 секунд для GBC). Иерархическая бинарная фильтрация значительно сокращает время вычислений, но может снизить производительность на некоторых редких классах. Алгоритмы GBC, случайный лес (RF) и дополнительные деревья (ET) выделяются своей производительностью. Среди ансамблевых методов наилучшие результаты (оценка F1-score 73,87%) демонстрирует SC, превосходящий индивидуальные классификаторы, но при этом требует очень много времени на обучение.

Заключение. Данное исследование показывает, что внедрение бинарной фильтрации является актуальной стратегией для снижения вычислительных затрат, но необходимо найти компромисс между производительностью, охватом и эффективностью. GBC остается наиболее эффективным методом для редких атак, но из‑за своей стоимости плохо подходит для встраиваемых систем. ET и RF представляют собой отличный компромисс между точностью и скоростью. SC, хотя и наиболее эффективен, требует значительных ресурсов. Научная новизна исследования заключается в систематической оценке иерархических и ансамблевых подходов к IDS в Интернете вещей, что открывает путь к созданию более надежных архитектур, адаптированных к задачам кибербезопасности IoT.

Цель. Дать анализ современного состояния работ в России в области применения методов искусственного интеллекта для обеспечения надежности в технике, а также предложить новые перспективные направления исследований и разработок в этой области.

Методы. Использованы методы контекстного поиска информации, системного анализа и теории надежности.

Результаты. Проведен обзор отечественных публикаций в рассматриваемой области, который показал возможность применения разнообразных методов искусственного интеллекта, в частности машинного обучения, для повышения надежности различных технических объектов. Выявлены две основные решаемые при этом задачи: выявление предотказных состояний с целью предотвращения возникновения отказов путем проведения предупредительного технического обслуживания или ремонта; быстрое обнаружение уже происшедших отказов и их локализация. Приведены примеры уже внедренных и работающих подобных решений. Проанализированы возможные пути преодоления нехватки исходных данных, требуемых для обучения, возникаю‑ щей при малом числе отказов. Для более точного прогнозирования отказов предложено собирать и использовать не только параметры, характеризующие сам контролируемый объект, но и параметры окружающей среды, которые также могут влиять на состояние объекта. Показана целесообразность проведения обобщающих и систематизирующих исследований, результатом которых станут практические рекомендации, указывающие области предпочтительного применения тех или иных методов искусственного интеллекта. Указаны новые перспективные области применения искусственного интеллекта: выявление возможных общих причин в случаях возникновения множественных отказов, что будет способствовать сокращению времени восстановления, и проведение анализа коренных причин отказов с целью принятия мер по их устранению или уменьшению влияния в будущем.

Заключение. Проведенный анализ и данные рекомендации будут способствовать межотраслевому обмену опытом, расширению и углублению работ по применению искусственного интеллекта для обеспечения надежности и приданию им большей практической направленности.

Статья посвящена жизни и научному наследию Хаима Борисовича Кордонского (1919–1999) – выдающегося советского ученого, основателя научной школы в области прикладной статистики и теории надежности. Рассмотрены ключевые направления его деятельности: пионерские работы по статистическому контролю качества, создание научных основ обеспечения надежности авиационной техники, фундаментальный вклад в теорию цензурированных выборок и несмещенного оценивания сложных систем. Особое внимание уделено его роли в разработке первой в мире компьютерной системы составления расписания полетов для гражданской авиации. Отмечен его вклад как педагога, подготовившего более 50 кандидатов и докторов наук. Научные работы Кордонского сохраняют актуальность и продолжают цитироваться в международных исследованиях.