Прикладні аспекти інформаційних технологій

Модель бойових дій одиночної самохідної артилерійської системи для комп'ютерної гри ARMA 3

Володимир Едуардович Демиденко — 2024-09-20

Військові комп'ютерні ігри є важливим сегментом світової медіа культури та медіа бізнесу. Окрім розважального
аспекту, військові імітатори відіграють важливу роль у підготовці майбутніх військових фахівців. Проте досить часто
сценарний компонент військового геймінгу відстає від стрімкого розвитку реальної військової техніки. Світовий досвід
військових конфліктів ХХІ століття показує, що сегментом озброєння сухопутних військ, що найбільш інтенсивно
розвивається, є його артилерійська компонента. У цій роботі розроблено модель бойового застосування артилерійської
системи нового покоління. Модель призначена для модифікації військової гри ARMA 3. Артилерійська система нового
покоління є знаряддям великого калібру з високим рівнем автоматизації. Вона має високу скорострільність, маневреність,
точність стрілянини. Завдяки цим якостям артилерійська система нового покоління з бойової могутності підрозділу
традиційних знарядь і може здійснювати бойові дії в одиночному режимі. Розроблено методику динамічної оцінки поточної
боєздатності артилерійської системи з урахуванням витрат ресурсів у процесі вогневої діяльності, включаючи непрямі
влучення супротивника. Показано, що крім традиційних тактичних завдань контрбатарейної боротьби артилерійська
система може застосовуватися для знищення мети, що раптово проявилася, особливої небезпеки. Під метою особливої
небезпеки розуміється неартилерійська система, здатна протягом короткого проміжку часу завдати дуже великої шкоди. На
підставі методики динамічної оцінки поточної боєздатності збудовано дерево станів артилерійської системи. До нього
включені найбільш ймовірні стани артилерійської системи та відповідні цим станам розрахункові параметри. Отримано
співвідношення, що дозволяє відомого стану артилерійської системи оцінити кількість пострілів, необхідні поразки мети з
необхідної гарантованою ймовірністю. На розрахункових прикладах показано, що артилерійська система нового покоління
здатна знищити мету особливої небезпеки, іноді навіть власної втрати. Розроблена модель реалізована та тестується у
вигляді моди для військової гри ARMA 3.

Виявлення аномалій у місцях масового скупчення людей: технології, виклики та можливості

Руслан Євгенович Добришев — 2024-09-18

У статті обговорюються досягнення в області інтелектуальних систем відеоспостереження, зокрема, виявлення
аномалій у місцях масового скупчення людей. Ці системи спрямовані на підвищення громадської безпеки шляхом
автоматичного виявлення незвичайної поведінки та потенційних загроз у режимі реального часу. Традиційне
відеоспостереження, яке значною мірою покладається на людський моніторинг, стикається з такими обмеженнями, як
знижена концентрація уваги і повільний час реакції. На відміну від нього, інтелектуальне відеоспостереження використовує
алгоритми машинного навчання і штучного інтелекту для обробки величезних обсягів відеоданих, виявляючи патерни, які
відхиляються від нормальної поведінки. Виявлення аномалій у натовпі має важливе значення в густонаселених районах,
таких як транспортні вузли, стадіони та громадські площі. Різноманітність аномалій, від незначних порушень до серйозних
загроз, таких як крадіжки або терористичні атаки, є викликом для цих систем. Аномалії буває важко виявити через їхню
непередбачувану природу, а те, що є аномалією, залежить від контексту. У статті підкреслюється потреба в надійних
системах, які можуть адаптуватися до різних умов навколишнього середовища і розрізняти нормальні відхилення від
реальних загроз. Хоча керовані моделі машинного навчання є багатообіцяючими, вони часто вимагають великих обсягів
маркованих даних, які важко отримати в реальних умовах. Неконтрольовані моделі та методи глибокого навчання, такі як
згорткові нейронні мережі, виявилися ефективними в аналізі поведінки натовпу та виявленні аномалій. Однак ці методи все
ще стикаються з проблемами, включаючи масштабованість, високий рівень помилкових спрацьовувань і необхідність
обробки в реальному часі у великомасштабних середовищах. У статті розглядаються обмеження сучасних методів
виявлення аномалій у натовпі, такі як обчислювальні витрати, етичні проблеми та нездатність виявляти нові аномалії.
Запропоновано напрямки майбутніх досліджень, зокрема інтеграцію передових методів навчання для покращення
продуктивності та масштабованості системи.

Кластерний підхід увідповіднення компетентностей фахівців з даних до затребуваних навичок на ринку праці

Віталій Миколайович Кобець — 2024-09-18

Стаття присвячена проблемі увідповіднення компетентностей фахівців з даних із навичками, затребуваними на ринку
праці в галузі науки про дані, що стрімко розвивається. Використовуючи відкритий набір даних з 3744 вакансій у сфері ІТ, у
дослідженні застосовано кластеризацію за методом K-середніх для визначення ключових груп навичок для позицій спеціалістів
з обробки даних. Оптимальна кількість кластерів визначається за допомогою методу ліктя, в результаті чого отримано чотири
окремі кластери: аналітик та інженер даних, інженер платформи даних, спеціаліст з науки про дані та інженерії, а також
інженер хмарних даних.
Методологія дослідження використовує методи навчання без учителя, зокрема кластеризацію за методом K-середніх, для
аналізу розподілу навичок у вакансіях. Кластери візуалізуються за допомогою t-розподіленого включення стохастичних сусідів
(t-SNE), що дає змогу зрозуміти взаємозв'язок між різними наборами навичок. Дослідження показує, що назви посад не завжди
однозначно визначають необхідні навички, що підкреслює важливість фокусування уваги на конкретних наборах навичок, а не
лише на назвах посад. Для подолання розриву між фаховими компетентностями освітніх програм і вимогами галузі в роботі
запропоновано новий підхід до порівняння частки навичок у кластерах робочих місць із часткою фахових компетентностей в
освітніх програмах. Цей метод продемонстровано на прикладі магістерської програми «Інформаційні системи та технології»
Херсонського державного університету. Тест ксі-квадрат застосовано для підтвердження статистичної подібності між
структурою навичок кластеру «Data Science & Engineering Specialist» та структурою компетентностей освітньої програми.
Отримані результати підкреслюють важливість постійної адаптації профайлу освітніх програм до потреб галузі, що постійно
змінюються. Запропонований підхід надає закладам вищої освіти основу, що ґрунтується на даних, для узгодження їхніх
програм з потребами ринку праці, покращуючи можливості працевлаштування випускників у галузі науки про дані.
Дослідження також підкреслює необхідність персоналізованих навчальних траєкторій, які можна адаптувати до індивідуальних
кар'єрних цілей та прогалин у навичках. Майбутні напрямки досліджень включають розробку системи штучного інтелекту для
формування індивідуальних освітніх траєкторій на основі навичок, необхідних для конкретних кластерів робочих місць. Це
може сприяти подальшому узгодженню між освітою та потребами галузі, що дозволить ефективніше готувати здобувачів до
динамічного ринку праці в галузі науки про дані.

Моделювання температурного поля в ґрунтовому масиві для різних режимів роботи ґрунтового теплового насоса

Алла Євсіївна Денисова — 2024-09-20

У цій статті виконано моделювання впливу режимів роботи ґрунтового теплового насоса систем опалення та
кондиціонування з використанням геотермального джерела енергії зі свердловини на температуру ґрунтового пласта
навколо свердловини з урахуванням кліматичних умов України. Запропонована методологія моделювання ґрунтового
теплового насоса, з урахуванням реверсивного напрямку теплового потоку для режимів роботи опалення та охолодження, є
внеском у методи моделювання енергетичних систем. Кінцевою ціллю є отримання критеріальних залежностей для
розрахунку робочих параметрів геотермальної свердловини та розробка методики проектування геотермальних свердловин
з урахуванням їх тривалої експлуатації в циклічному режимі. Ідея, що лежить в основі методу, передбачає високу
просторову та часову роздільну здатність, а також включення технічних деталей системи живлення та формування
температури ґрунтового масиву ґрунту навколо свердловини для кліматичних умов України та Півдня. Східні регіони
Європи. Новизна цього методу полягає в тому, що для аналізу різних оборотних режимів роботи ґрунтового теплового
насоса для опалення та охолодження обрано використання параметричного підходу. Це дає уявлення про систематичні
ефекти роботи ґрунтового теплового насоса з регенерацією з обмеженням досягнення негативних температур на дні
свердловини, що може призвести до утворення льоду, збільшення об’єму ґрунтового масиву при промерзанні та руйнування
трубопроводи. У статті описано зміну температури ґрунтового масиву за умов роботи теплового насоса в двох режимах –
стаціонарному та зі змінним «теплопостачання – охолодження (кондиціонування)» для тривалої роботи. На основі
отриманих результатів виявлено, що при роботі геотермальної свердловини зі змінним напрямком теплового потоку (з
регенерацією) зменшуються віддалені наслідки експлуатації, пов’язані з відхиленням температури ґрунтового масиву від
фонового значення. Отримано додаткову новизну моделювання робочих параметрів геотермального джерела енергії з
урахуванням тривалого оборотного режиму роботи теплового насоса. Модель енергетичного балансу добре підходить для
аналізу температури в придонній частині геотермальних свердловин, виявлено для систем опалення та кондиціонування
повітря через нестаціонарні теплові навантаження, що визначаються кліматичними умовами України та південно-східних
регіонів. Європи. Отримані результати можуть слугувати новим підходом до оптимізації техніко-економічних показників
геотермальних свердловин при експлуатації ґрунтового теплового насоса, що працює з урахуванням реверсивного напрямку
теплового потоку для режимів роботи опалення та охолодження, для постійного підвищення енергоефективності.

Аналіз методів та алгоритмів фільтрації і покращення якості зображень

Віктор Олександрович Сперанський — 2024-09-21

Стаття описує актуальну проблему зашумленості зображень і методи її вирішення. Проведено аналіз, тести та опис
різних фільтрів, зокрема сфери їх застосування. Методи фільтрації розподілено на дві групи: лінійні, такі як фільтр Гауса та
середнього значення, а також нелінійні, такі як медіанна фільтрація, швидке перетворення Фур'є (ШПФ), метод нелокальних
середніх (НЛС) та анізотропна дифузія. Кожен фільтр описано математично, реалізовано з використанням мови
програмування Python та протестовано на RGB-зображеннях. Робота описує критерії оцінювання, їх переваги та недоліки.
Середньоквадратична помилка (СКП) та пікове співвідношення сигнал/шум (ПССШ) використовуються як критерії для
аналізу ефективності алгоритмів. Також взято до уваги швидкість роботи кожного алгоритма. Загалом, експериментальні
дані свідчать про те, що лінійні фільтри працюють швидше, але дають гірші результати і краще за все використовуються на
підготовчому етапі. Нелінійні фільтри є більш надійними і можуть бути застосовані для різних типів шуму, хоча мають
недолік у вигляді необхідності тонкого налаштування параметрів. Дослідження показує, що анізотропну дифузію можна
використовувати як для ручної обробки зображень, так і для застосувань у реальному часі, оскільки вона забезпечує
хороший компроміс між швидкістю обробки та якістю очищеного від шуму зображення. НЛС підходить для високоякісної
обробки окремих зображень через свою низьку швидкість та високу якість обробленого зображення. Насамкінець, ШПФ
виділяється своєю ефективністю у видаленні періодичного шуму. Ця стаття матиме продовження у вигляді розвитку та
використанні методів фільтрації в різних реальних реалізаціях та автономних системах.

Безпілотні літальні апарати в галузі моніторингу здоров'я та доставці медикаментів із застосуванням ройових алгоритмів

Дмитро Ілліч Угрин — 2024-09-21

Досліджений сучасний підхід до інноваційних технологій, розроблених для моніторингу здоров'я військовослужбовців
за допомогою безпілотних апаратів, а також оцінюється його потенціал для доставки ліків у бойових умовах. Розглянутий
широкий спектр датчиків і технологій, які дозволяють дистанційно вимірювати життєво важливі показники, зокрема
тепловізійні камери, фотоплетизмографічні сенсори та радіочастотні датчики, підкреслюючи їхню ефективність у різних
оперативних контекстах. У статті також аналізуються численні реальні приклади застосування дронів у медичних та
гуманітарних проектах, що демонструють їхній трансформаційний вплив на своєчасне надання медичної допомоги та
підтримки в районах, де традиційна медична інфраструктура може бути відсутньою. Крім обговорення практичних переваг
використання безпілотних апаратів для медичного обслуговування, у статті також розглядаються методи, пов'язані з їхньою
інтеграцією у військові операції, такі як логістичні, технічні та нормативні. Окрім того, наведений детальний приклад того,
як ці інноваційні системи можуть бути ефективно поєднані для покращення медичного обслуговування
військовослужбовців, особливо під час бойових дій, коли традиційний доступ до медичних послуг часто обмежений або
ускладнений. У статті запропоновано кілька ключових напрямків для подальших досліджень та розвитку, підкреслюючи
важливість постійного технологічного прогресу для повного використання потенціалу безпілотних апаратів у медичних
цілях у військовому секторі. Серед цих напрямків – підвищення точності сенсорів, розробка кращих систем зв'язку та
створення більш автономних і ефективних механізмів доставки. Приклади, наведені в статті, свідчать про те, що безпілотні
апарати можуть відігравати ключову роль у революційних змінах у сфері медицини на полі бою та військової логістики,
пропонуючи нові рішення для надання медичної допомоги в складних умовах.