Geum.ru

Отчет о работе программы в 2010 году Институты-исполнители

Вид материалаОтчет

Содержание


Алгоритмы и реализация системы визуализации.
Архитектура конвейеров операционных блоков для эффективного распараллеливания в задачах исследования генома.
Архитектуры современного программно-технического комплекса (ПТК) на основе однородной распределенной среды управления (РСУ).
Восприятие и отображение визуальной информации.
Поиск функциональных зависимостей для принятия решений о годности колесных пар железнодорожных вагонов.
Выделение существенных признаков и распознавание трехмерных объектов при сортировке алмазов.
Анализ поведения сложных биологических и экологических систем различных уровней в экстремальных условиях.
Управление в биолого-технической системе, содержащей популяции микроорганизмов.
Принципы краткосрочного прогнозирования землетрясений.
Принцип управления численностью популяций «нежелательных» видов в экосистемах.
Подобный материал:
1   2   3   4

Результаты сравнительного анализа алгоритмов управления группировкой роботов (моделирование и эксперимент). На базе созданного программно-аппаратного комплекса в составе трёх мини-роботов, разработанных в Лозаннском Университете (Швейцария), видеосистемы для точного определения координат подвижных объектов в реальном масштабе времени, управляемый персональным компьютером проведены сравнительные исследования разработанных в лаборатории децентрализованных алгоритмов управления группировками мобильных объектов. Результаты показали достаточно хорошее совпадение данных моделирования и натурного эксперимента.


Алгоритмы и реализация системы визуализации. Разработана унифицированная структура организации базы данных для построения интерактивной системы визуализации 3D сцен в реальном масштабе времени. Разработаны алгоритмы обмена с различными компонентами системы. Разработаны язык запросов XQL- скрипт (eXtended Query Language) и формат представления данных. Основные достоинства подхода: простота задания произвольных структур данных; унифицированный способ обмена с различными источниками мультимедийных данных; обработка запросов в реальном масштабе времени.


Архитектура конвейеров операционных блоков для эффективного распараллеливания в задачах исследования генома. Разработана архитектура платы на базе FPGA и создано устройство для ускорения решения задачи поиска олигонуклеотидного мотива (сигнала) в геномной последовательности, которая является весьма распространенной задачей в области выявления сайтов связывания транскрипционных факторов. Моделирование показало, что применение разработанного программно-аппаратного комплекса HDG позволит в 2 × 103  раз ускорить решение задачи по сравнению с универсальным ПК на базе процессора Core2Duo.


Архитектуры современного программно-технического комплекса (ПТК) на основе однородной распределенной среды управления (РСУ). Разработана архитектура отказоустойчивого программно-технического комплекса (ПТК) на основе одноранговой сети. Показана возможность реализации такой архитектуры с использованием существующей технологии сети FastEthernet и ее соответствие предъявляемым требованиям по обработке информации, отказоустойчивости, гибкости при модернизации и внесению изменений.

Применение РСУ с одноранговой архитектурой позволяет добиться практически неограниченных возможностей масштабирования систем управления, структурирования и конфигурирования. Это значительным образом облегчает процесс проектирования комплексов, их привязку, наладку и позволяет расширять их без влияния на уже существующую функционирующую часть. Объединение всех элементов комплекса на одном уровне – процессорных устройств (ПУ) и устройств сопряжения с объектом (УСО) позволяет достичь структурной оптимизации для решения каждой конкретной задачи без изменения аппаратной реализации и переделки комплексов путем гибкого перераспределения имеющихся вычислительных ресурсов за счет динамического перенаправления потоков информации и динамического перераспределения нагрузки на процессорные ресурсы.


Проект IV.29.1.5. Когнитивные информационные технологии и системы технического зрения. Институт: КТИ НП СО РАН, научный руководитель: д.т.н. А.М. Ковалев.


Монокулярный бифокальный дисплей с квазинепрерывным стимулом глубины. Глубина фокусной области определяет предельную пространственную частоту сигнала, которую различает наблюдатель. Чтобы объёмный дисплей смог воспроизвести такой сигнал, согласно теореме Котельникова–Найквиста потребуется вдвое большая частота дискретизации. Таким образом, планы–изображения необходимо разносить на расстояния, соответствующие дифракционной глубине фокуса (ДГФ). А чтобы восстановить сигнал после фильтрации и дискретизации, необходима интерполяция и фиксация глазом интенсивности изображений между соседними планами. При этом будет гарантировано и качество изображения в промежутке между планами, и визуальный комфорт восприятия.



Рис. 12. Бифокальный дисплей.

Экспериментальная установка снабжена двумя мониторами компьютера и светоделительным зеркалом (рис. 12). Мониторы установлены на расстоянии 0.8 и 1.0 м от глаза наблюдателя. Таким образом, расстояние между ними равно 0.25 дптр, что соответствует ДГФ для зрачка диаметром 3 мм. Для получения изображений в промежутке между мониторами используется линейная интерполяция интенсивностей пары изображений.


Восприятие и отображение визуальной информации. Исследованы вероятные механизмы аккомодации и глубины фокуса на трех схематических моделях глаза. Сделан вывод, что оптимизация фокусного расстояния по пространственно–частотному принципу может быть общим механизмом аккомодации для зрачков любой величины (рис. 13).



Рис. 13. a) фокусировка по критерию σmin; b) фокусировка по критерию АЧФ-16max.


Поиск функциональных зависимостей для принятия решений о годности колесных пар железнодорожных вагонов. Для обеспечения безопасности движения поездов разработан комплекс автоматического контроля колесных пар грузовых вагонов (рис. 14). В основу технического решения положен принцип самосканирования колеса с использованием набора триангуляционных датчиков – по два на каждую сторону. Разработаны помехоустойчивые алгоритмы реконструкции профиля колеса на основе сигналов триангуляционных датчиков (рис. 15).


Рис. 14. Принцип
самосканирования колеса
Рис. 15. Пример «карты» проекции сигналов.

Использование множественного анализа подобластей вместо обработки одномерных сигналов позволило в условиях сильно зашумленных сигналов снизить количество осей с некорректно реконструированным профилем с 22% до 12%.


Выделение существенных признаков и распознавание трехмерных объектов при сортировке алмазов. Определены типичные спектральные характеристики и диапазон значений насыщенности для алмазов разных категорий, позволяющие формировать требования к программно-аппаратным средствам, предназначенным для сортировки алмазов по цвету.

Разработаны быстродействующие алгоритмы цифровой обработки информации и распознавания образов в задачах, связанных с классификацией алмазов по цвету.

Создан быстродействующий метод измерения цвета мелких объектов, имеющих высокую прозрачность, высокий коэффициент преломления и случайную форму.

Изготовлены первые образцы отечественного автомата «АРЦ-10», предназначенного для скоростной сортировки алмазов по цвету. Автоматы используются на участке промышленной сортировки в «ЕСО АЛРОСА», г. Москва.


Проект IV.29.1.6. Математическое и экспериментальное моделирование мультиразмерных биологических и экологических систем. Организация: Международный научный центр исследований экстремальных состояний организма при Президиуме КНЦ СО РАН, научный руководитель: д.ф-м.н. Р.Г. Хлебопрос.


Анализ поведения сложных биологических и экологических систем различных уровней в экстремальных условиях. Разработан общий подход к моделированию и прогнозированию развития вспышек массового размножения насекомых как аналог фазовых переходов второго рода в физических системах. Для ряда видов лесных насекомых по данным многолетних учетов вычислены значения критических плотностей популяции, когда начинается вспышка массового размножения.

Управление в биолого-технической системе, содержащей популяции микроорганизмов. Сформулированы основные принципы поиска бактерий, образующих внеклеточные наноразмерные гидроксиды железа. Получены первые результаты по синтезу наноразмерных гидроксидов железа в интенсивной культуре бактерий Klebsiella oxytoca при периодическом культивировании в микроаэрофильных условиях.

Анализ методом ЭПР показал, что полученные биогенные гидроксиды железа обладают суперпарамагнитными свойствами: при понижении температуры снижается резонансное поле и уширяется линия, что соответствует блокировке магнитного момента частицы, g-фактор соответствует частицам железа.

Получаемые нанокристаллиты передаются для исследований в учреждения РАН.


Принципы краткосрочного прогнозирования землетрясений. Особенности энергетической структуры сейсмических процессов в очаговых зонах писать качественно, используя математическую модель нелинейного осциллятора. Установлено, что на накопление энергии оказывают влияние, в частности, земные приливы, связанные с гравитацией в системе Земля – Луна – Солнце.

На основе анализа мировых сейсмических каталогов [NEIC и др.] и оценки гравитационного влияния Луны и Солнца на литосферу Земли, выявлена связь между сильными землетрясениями (М≥7.0) и характерными изменениями параметров положения орбиты Земли относительно Луны и Солнца.


Принцип управления численностью популяций «нежелательных» видов в экосистемах. В основу подхода положена закономерность популяционной динамики и особенность их взаимодействия с другими популяциями. Построенная математическая модель и предварительные эксперименты показывают, что существует пороговая плотность мышевидных грызунов, ниже которой иксодовый клещ исчезает из экосистемы.

Другой способ элиминации иксодовых клещей из экосистем заключается в использовании их потенциальных врагов, например, в увеличении численности муравьев, чьи особенности питания и хищническая активность оказывают на всю экосистему существенное влияние. Таким образом, исходя из условий каждой конкретной экосистемы (плотности популяции муравьев, плотности популяции грызунов, биотических и абиотических компонентов экосистемы), можно подбирать такие значения численностей популяций грызунов и муравьев, при которых иксодовый клещ будет исключен из экосистемы.




Рисунок 16. Пути влияния популяций муравьев на мальтузианский параметр размножения иксодовых клещей.


ПРИЛОЖЕНИЕ 1


Публикации по программе


Монографии
  1. Yu.N. Grigoriev, N.H. Ibragimov, V.F. Kovalev, S.V. Meleshko. Symmetries of integrodifferential equations and their applications in mechanics and plasma physics. – Springer , 2010. – 317 p.
  2. С.И. Карпов, И.Л. Исаев, А.П. Гаврилюк, А.С. Грачев, В.С. Герасимов. Кристаллические и фрактальные структуры в наноколлоидах и их приложение в нанофотонике // в кн. «Фотонные кристаллы и нанокомпозиты: структурообразование, оптические и диэлектрические свойства». – Изд-во СО РАН, Новосибирск. 2009. – ISBN 978-5-7692-1096-9 (вып.21). – 257 с. (С. 151-195).
  3. Isaev A.S., Khlebopros R.G., Kiselev V.V., Kondakov Yu.P., Nedorezov L.V., Soukhovolsky V.G. Forest insects population dynamics. Приложение к Евразийскому энтомологическому журналу, Новосибирск: 2009, 115 с.


Статьи в рецензируемых российских журналах
  1. Ковалев А.М. О мультифокальных дисплеях, дифракционной глубине фокуса и визуальном комфорте // Автометрия. – 2010. – Т. 46, №3. – С. 86–94.
  2. Байбаков А.Н., Кучинский К.И., Патерикин В.И., Плотников С.В., Сотников В.В. Опыт разработки и эксплуатации лазерных автоматизированных диагностических комплексов для бесконтактного контроля параметров колес грузовых вагонов // Измерительная техника. – 2010. – № 8. – С. 61-64.
  3. Банников Д.В., Черный С.Г., Чирков Д.В., Скороспелов В.А., Турук П.А. Оптимизационное проектирование формы проточной части гидротурбины и анализ течения в ней // Вычислительные технологии. – 2010. – Т.15, № 5. –
    C.73-94.
  4. Банников Д.В., Есипов Д.В., Черный С.Г., Чирков Д.В. Оптимизационное проектирование ротора гидротурбины по критериям эффективность-прочность // Теплофизика и аэромеханика. – 2010. – Т. 17, № 4. – C. 651-658.
  5. Воропаева О.Ф., Черных Г.Г. Численные модели динамики зоны турбулентного смешения в пикноклине // Математическое моделирование. – 2010. – Т. 22, № 5. – С. 69-87.
  6. Воропаева О.Ф., Черных Г.Г. Численное моделирование взаимодействия зоны турбулентного смешения и локального возмущения поля плотности в пикноклине // ПМТФ. – 2010. – Т. 51, № 2. – С. 49-60.
  7. Golushko S.K., Yurchenko A.V. Solution of boundary value problems in mechanics of composite plates and shells // Russian J. Numer. Anal. Math. Model. . – 2010. – Vol. 25, No. 1. – P. 27-55.
  8. Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. Энергетическая оценка критических чисел Рейнольдса в сжимаемом течении Куэтта. Влияние объемной вязкости // Ж. прикл. мех. и техн. физики. – 2010. – Т.51, № 5. – С.59-67.
  9. Григорьев Ю.Н., Ершов И.В., Зырянов К.И. Численное моделирование инерционной неустойчивости в колебательно неравновесном двухатомном газа // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15, № 6. – С.42-56.
  10. Kovenya V.M., Slunyaev A.Yu. Factorization and splitting methods for numerical solution of Euler and Navier-Stokes eguations // Russ.J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2010. – Vol.25, No. 1. – P. 57-78.
  11. Kearfott R.B., Nakao M.T., Neumaier A., Rump S.M., Shary S.P., van Hentenryck P. Standardized notation in interval analysis // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15, № 1. – С. 7-13.
  12. Chernykh G.G., Baev M.K. Numerical simulation of the structure of fully developed turbulent flow in a small-scale zone // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2010. – Vol. 25, No. 4. – P. 289-302.
  13. Зудин А.Н., Черных Г.Г. О численном моделировании динамики локального возмущения поля плотности в устойчиво стратифицированной среде // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15, № 4. – C. 95-111.
  14. Shokin Yu.I., Shtyrina O.V., Fedoruk M.P. Mathematical modeling of nonlinear effects in optical fiber // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. – 2010. – Vol. 25, No. 1. – P. 93-104.
  15. Рычков А.Д., Шокин Ю.И., Милошевич Х. Применение импульсной аэрозольной системы пожаротушения для борьбы с пожарами в угольных шахтах // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15, № 3. – С. 126-134.
  16. Гейдаров Н.А., Захаров Ю.Н., Шокин Ю.И. Решение стационарной задачи о течении вязкой жидкости в канале, вызванном заданным перепадом давлений, при наличии внутренних источников // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15,
    № 5. – С. 14-23.
  17. Денисенко В.В., Помозов Е.В. Расчет глобальных электрических полей в земной атмосфере. // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15, Вып. 5. – С. 34-50.
  18. Васильев Е.Н., Деревянко В.В. Математическая модель процессов теплообмена в сотовой панели с тепловыми трубами // Вестник СибГАУ, 2010. – Вып. 2. – С. 4-7.
  19. Научно-технический отчет «Разработка математической модели теплового режима модуля специальных нагрузок» // Этап 9.1. – 2010. – 35 с.
  20. Научно-технический отчет «Разработка математической модели бортового стандарта температуры» // Этап 9.2. – 2010. – 30 с.
  21. Крушенко Г.Г. Модифицирование алюминиево-кремниевых сплавов никелем и кобальтом // Ремонт. Восстановление. Модернизация. – 2010. – № 2. – С. 41-43.
  22. Кашубский А.Н., Крушенко Г.Г. Применение неразрушающих методов для контроля качества и исправления дефектов металлопродукции ответственного назначения// Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 3. – С. 13-16.
  23. Крушенко Г.Г. Порошковые технологии» в металлургическом машиностроении // Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 3. – С. 27-30.
  24. Крушенко Г.Г. Технологии повышения механических свойств алюминиево-магниевого литейного сплава // Технология металлов.- 2010.- № 3.- С. 9-10.
  25. Кpаев В.В., Кpушенко Г.Г. Pасчет пpипусков на механическую обpаботку с учетом технологической наследственности // Технология металлов. – 2010. – № 4. –
    С. 38-41.
  26. Крушенко Г.Г. Оценка модифицирующей способности лигатур, применяемых при полунепрерывном литье алюминиевых слитков // Ремонт. Восстановление. Модернизация. – 2010. – № 7. – С. 38-39.
  27. Талдыкин Ю.А., Крушенко Г.Г. Применение сталей системы Fe-Cr-Mn и технологии упрочнения для литья деталей печей глиноземного производства, работающих при высоких термо-абразивных нагрузках // Тяжелое машиностроение. – 2010. – № 7. – С. 24-25.
  28. Крушенко Г.Г., Фильков М.Н. Использование нанопорошков химических соединений для изготовления алюминиевых профилей с волокнистой структурой // Конструкции из композиционных материалов. – 2010. – № 3. – С. 8-12.
  29. Крушенко Г.Г., Кашубский А.Н. Применение рентгенографии для выявления и заварки дефектов в отливках ответственного назначения из алюминиево-кремниевых сплавов // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2010. – № 8. –
    С. 47-49.
  30. Степанов В.В., Крушенко Г.Г. Мониторинг состояния трубопровода высокого давления теплоэлектростанции с целью повышения надежности его
    эксплуатации. I // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2010. – №10. – С. 28-33.
  31. Степанов В.В., Крушенко Г.Г. Мониторинг состояния трубопровода высокого давления теплоэлектростанции с целью повышения надежности его
    эксплуатации. II // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2010. – №11. –
    С. 21-25.
  32. Степанов В.В., Крушенко Г.Г. Оптимизация сроков технического обслуживания трубопроводов высокого давления на тепловых электростанциях // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2010. – № 12. – С. 11-16.
  33. Krushenko G.G. Testing of aluminum-silicon alloys mechanical properties on separately casted specimens // Вестник СибГАУ. – 2010. – Вып. 3. – С. 158-160.
  34. Stepanov V.V., G. G. Krushenko G.G. The assessment of high pressure pipelines of thermal stations state by nondestructive methods // Вестник СибГАУ. – 2010. – Вып. 3. – С. 160-162
  35. Крушенко Г.Г. Некоторые экспресс-способы определения качества литейных алюминиево-кремниевых и алюминиево-магниевых сплавов // Технология металлов. – 2010. – № 9. – С. 44-47.
  36. Крушенко Г.Г., Фильков М.Н. Предотвращение образования пригара на стальных и чугунных отливках при окраске форм и стержней красками, содержащими нанопорошки тугоплавких химических соединений // Экология промышленного производства. – 2010. – Вып. 4. – С. 43-46.
  37. Vyatkin A.V., Shaidurov V.V., Shchepanovskaya G.I. Numerical Spherically-Symmetric Simulationof Deep-Seated Geodynamics // Journal of Applied and Industrial Mathematics. – Springer. – 2010. – V. 4, No. 2. – P. 290-297.
  38. Куликов В.А., Иванов В.А., Киричук В.С. Моделирование и анализ движения биологических объектов по последовательности изображений, полученных при исследовании двигательной активности // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 1. – С. 79–85.
  39. Ефимов В.М., Резник А.Л., Торгов А.В. Отсчетные функции при неравномерной дискретизации периодического сигнала // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 6. –
    C.16-31.
  40. Ефимов В.М., Резник А.Л., Торгов А.В., Тузиков А.В. Использование алгоритма компенсации линейных искажений для решения систем линейных алгебраических уравнений с ленточными матрицами // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 6. – C. 23-33.
  41. Резник А.Л., Ефимов В.М., Соловьев А.А. Оценивание надежности считывания случайных дискретных изображений с применением средств компьютерной аналитики // Вестник НГУ, Серия: Физика. – 2010. – Т. 5, вып.2. – C.104-110.
  42. Ковалев А.М. О мультифокальных дисплеях, дифракционной глубине фокуса и визуальном комфорте // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 3. – С. 86–94.
  43. Золотухин Ю.Н., Нестеров А.А. Управление перевёрнутым маятником с учётом диссипации энергии // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 5. – C. 3-10.
  44. Сердюков О.В., Дорошкин А.А. Программно-технические комплексы на базе шины Ethernet // Автоматизация и IT в энергетике. – 2010. – № 2. – С. 38-40.
  45. Сердюков О.В., Дорошкин А.А. Структурные особенности ПТК на базе единой цифровой сети // Информатизация и системы управления промышленности (ИСУП) . – 2010. – № 1. – С. 34-36.
  46. Сердюков О.В., Нестуля Р.В., Кулагин С.А., Скворцов А.Н. Современные ПТК для теплоэнергетики и перспективы их развития // Теплоэнергетика. – 2010. – № 10. – С. 58-61.
  47. Берман А.Ф., Николайчук О.А. Модели, знания и опыт для управления техногенной безопасностью // Проблемы управления. – 2010. – №2. – С. 53 – 60.
  48. Николайчук О.А., Павлов А.И. Применение компонентного подхода для создания системы автоматизации исследований // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2010. - №4. - C.23-32.
  49. Николайчук О.А., Павлов А.И., Юрин А.Ю. Компонентный подход: модуль продукционной экспертной системы // Программные продукты и системы. – 2010. – №3. – С.41-44.
  50. Николайчук О.А., Павлов А.И., Юрин А.Ю. Система имитационного моделирования динамики состояний сложных технических систем на основе агентного подхода // Автоматизация в промышленности. - 2010. - №7. - C.44-48.
  51. Берман А.Ф. Свести к минимуму элемент случайности // Технадзор. – 2010. – №9. – C.74-75.
  52. Гавриков В.Л., Хлебопрос Р.Г. Континуальность типов научения: динамическое моделирование на основе теории катастроф // Вестник Томского государственного университета. – 2010. – № 331. – С. 163-170.
  53. Добрецов К.Г., Лопатин А.С., Столяр С.В., Сипкин А.В., Ладыгина В.П. Наночастицы в лечении послеоперационных процессов носа и околоносовых пазух // Российская оториноларингология. – 2010. - № 4 (47). – С. 13-19.
  54. Добрецов К.Г., Сипкин А.В., Столяр С.В.,.Инжеваткин Е.В., Ладыгина В.П., Ищенко Л.В., Столяр И.А., Винник Ю.С., Лопатин А.С. Адресная доставка антибиотика при лечении хронического риносинусита. // Российская ринология. – 2010. – № 3. – С. 24-25.
  55. Исаев А.С., Суховольский В.Г., Хлебопрос Р.Г. Метамодельные подходы к описанию критических явлений в лесных экосистемах// Лесоведение. – 2010. – № 2. – С. 3 -13.
  56. Райхер Ю.Л., Степанов В.И., Столяр С.В.,. Ладыгина В.П. и др. Магнитные свойства биоминеральных наночастиц, продуцируемых бактериями Klebsiella oxytoca // ФТТ. – 2010. – Т. 52. – Вып. 2. – С.277-284.
  57. Суховольский В.Г., Суховольский А.В., Нестеренко Е.В. Нормативно-правовая геоэкология: исторические закономерности генерации нормативных документов в СССР и РФ// Инженерная экология. – 2010. – № 4. – С. 52-61.
  58. Суховольский В.Г., Шилина Н.Г., Ковалев А.В., Резниченко Н.С. Качество тестовых заданий и тестов // Сибирский педагогический журнал. – Новосибирск, Изд. ООО Зет. – 2010. – С. 82-90.