Збірник наукових праць "Кібернетика та комп'ютерні технології"

Permanent URI for this community

https://dr.csbc.edu.ua/handle/123456789/1811

Browse

Now showing 1 - 6 of 6

Fast Integer Sine-Cosine Transforms of Order 4 and Simplified Sine-Cosine Transforms of Order 8
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Луц, Ярослав
Вступ. Розроблено матричний метод побудови однонормових синус-косинусних перетворень типу II порядку 4, який має кращу ефективність порівняно з відомим синусним перетворенням типу II. Запропоновано цілочисельне однонормове синус-косинусне перетворення типу II порядку 4, а на його основі розроблено цілочисельне однонормове спрощене синус-косинусне перетворення порядку 8 із низькою обчислювальною складністю. Розглянуто швидкі алгоритми обчислення для запропонованих перетворень. Обчислювальна складність спрощеного синус-косинусного перетворення типу II порядку 8 становить лише 40 операцій, що втричі менше за обчислювальну складність відомого синусного перетворення типу VII порядку 8, а коефіцієнт стиснення на 1,5–2,3 % нижчий, як показують представлені експериментальні результати. Запропоноване цілочисельне однонормове спрощене синус-косинусне перетворення 8-го порядку може бути використане для задач аналізу та кодування зображень та сигналів, зокрема для роздільних адаптивних перетворень як альтернатива синусному перетворенню VII типу для високошвидкісних та екстремальних режимів кодування. Запропоновано два спрощені режими для адаптивних роздільних перетворень: режим A, який використовує дві комбінації з чотирьох загальних, а саме 2D косинус та косинус/синус; режим B, який використовує три комбінації з чотирьох, виключаючи варіацію синус/синус. Як альтернатива синусного перетворення типу VII у схемі роздільних перетворень для адаптивного застосування в швидкодійних режимах пропонується модифіковане синусне перетворення типу II, яке стабільно на 0,3 % краще стискає за класичне синусне перетворення типу II, і на 1,2–1,4 % відстає від синусного перетворення типу VII.
On the Formation of the Class Schedule at Universities with the Bologna Credit-Modular System of Education
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Ісмібейлі, Решад; Рзаєва, Сона
Вступ. Невід'ємною складовою Болонського процесу є кредитно-модульна система навчання (ECTS – Європейська система трансферу і накопичення кредитів). У межах цієї системи формується два типи розкладів: розклад викладача та розклад студента. Кожен студент має можливість формувати індивідуальний персональний розклад відповідно до власних можливостей, уподобань і побажань з урахуванням часу проведення занять. Розклад викладачів у кредитно-модульній системі навчання має низку особливостей порівняно з традиційною організацією освітнього процесу. Це зумовлено принципом модульності, а також поділом дисциплін на блоки (обов'язкові дисципліни; дисципліни за вибором у межах спеціальності; дисципліни вільного вибору студентів, вивчення яких не є обов'язковим для конкретної освітньої програми). Однак найважливішими показниками якості розкладу в умовах кредитно-модульної системи навчання є ефективність формування тимчасових навчальних груп і можливості студентів записатися на обрані курси. Мета. Розробити та описати процес оцінювання якості розкладу занять з урахуванням усіх "м'яких" вимог і додаткових факторів, а також запропонувати відповідну математичну модель. Результати. Запропоновані методологія, математична модель та алгоритм оцінювання якості розкладу враховують "м'які" вимоги, зокрема, уподобання викладачів, рівномірність навчального навантаження, мінімізацію прогалин у розкладі та додаткові фактори. Це дозволяє кількісно визначити ступінь оптимальності розкладу в університетах, що функціонують за кредитно-модульною системою навчання. Висновки. Запропонований підхід до оцінювання якості розкладів занять в університетах, що працюють у межах Болонського (кредитно-модульного) процесу, дає змогу виявити ключові чинники, які впливають на ефективність освітнього процесу, а також окреслити напрямки його вдосконалення. Визначено та проаналізовано характеристики розкладів, що безпосередньо впливають на якість організації навчання. Особливу увагу приділено двом важливим аспектам, які часто виникають під час планування освітнього процесу в умовах кредитно-модульної системи: формуванню навчальних груп і доступності навчальних курсів. Неповні навчальні групи можуть порушувати перебіг освітнього процесу та призводити до неефективного використання ресурсів, таких як викладацького складу та аудиторного фонду, тоді як студенти нерідко не мають змоги записатися на бажані курси, що спричиняє появу не використаних часових проміжків, які могли б бути задіяні для більш затребуваних дисциплін. Такі проблеми підвищують навантаження на викладачів, адміністративний персонал і студентів, створюють конфлікти в розкладі та знижують загальну ефективність освітнього процесу. У дослідженні запропоновано багатокритеріальний підхід до оцінювання якості розкладу з використанням системи штрафних коефіцієнтів. Цей підхід забезпечує кількісну оцінку різних видів порушень, зокрема, перевантаження і недовантаження викладачів, невдоволеності студентів та проблеми із доступністю навчальних курсів. Розглядаючи ці фактори цілісно,запропонована система оцінювання забезпечує більш цілісний підхід до оцінки аналізованого розкладу. Цей підхід дозволяє визначити складові розкладу, які не оптимальні, та надає практичні рекомендації щодо покращення процесу планування.
Задачі побудови спеціалізованих маршрутів на прикладі «винного шляху» Відень – Венеція
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Єгер, Максим Дмитрович; Лефтеров, Олександр Володимирович
Вступ. «Винні шляхи» слугують одним зі стратегічних механізмів формування та зміцнення репутації регіонів, виступаючи формою колективних дій для просування як локальних продуктів, так і територій у цілому. Тому задача побудови оптимальних спеціалізованих маршрутів як для туристів, так і для туристичних компаній є актуальною та становить наочний приклад практичного застосування методів оптимізації. Мета роботи – розробити математичну модель для побудови спеціалізованого маршруту з мінімальним часом проходження та маршрутів з максимальним рейтингом винарень або з найбільшою кількістю відгуків, і підтвердження коректності моделей за допомогою результатів обчислювальних експериментів. Результати. В статті наведено змістовну поставку задачі побудови спеціалізованих маршрутів на прикладі «винного шляху» Відень – Венеція. Маршрут поділяється на три ділянки: Відень – Марібор, Марібор – Горіція та Горіція – Венеція. Задається відповідність винарень з ділянками (кожна винарня належить певній ділянці), а також визначається кількість винарень, через які маршрут обов’язково має проходити на кожній ділянці. Для розв’язання задачі запропоновано дві математичні моделі: модель для маршруту з найменшим часом, яка базується на моделі пошуку k-вершинного циклу для задачі комівояжера з обмеженнями Міллера – Такера – Земліна, та модель на основі методу послідовних уступок для побудови маршрутів з максимальним рейтингом винарень або з найбільшою кількістю відгуків. Запропоновані моделі протестовано на тестовому прикладі, що містить 23 винарні, з яких 11 належать до першої ділянки та по 7 – до другої й третьої. Для кожної ділянки кількість винарень, обов’язкових для відвідування, задано рівною одиниці. Отримані розрахунки підтверджують коректність розроблених моделей та перспективність їх подальшого практичного застосування. Висновки. В подальших дослідженнях планується визначити всі оптимальні маршрути мінімального часу, максимального рейтингу та найбільшої кількості відгуків; розширити математичну модель обмеженнями, що враховують якість вина та часові вікна (години роботи винарень); побудувати спеціалізовані маршрути з використанням методів штучного інтелекту (зокрема Gemini, Copilot тощо) та порівняти їх з оптимальними розв’язками.
Комплексна концепція енергетичного моделювання бездротових сенсорних мереж
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Антонова, Ганна Валеріївна
У роботі запропоновано комплексну концепцію енергетичного моделювання бездротових сенсорних мереж. Запропоновано структурну модель робочого циклу вузла з поділом на повний і неповний цикли, що дозволяє чітко виділяти фонове та активне енергоспоживання і дозволяє підвищити точність моделювання. Розроблено нову багатофакторну математичну модель енергоспоживання БСМ за вегетаційний період, яку одночасно формалізовано у скалярному та матричному вигляді. Це забезпечуює уніфікований опис вузлів, масштабованість мережі та врахування змінних режимів роботи. На основі багатофакторної моделі розроблено програмний застосунок для прогнозування енергоспоживання бездротової сенсорної мережі "Аналізатор енергоспоживання". Спеціалізовано формулу Фріса та відкалібровано модифіковану модель Вейсбергера для опису ослаблення сигналу у рослинному середовищі. На базі цих моделей запропоновано практично придатну модель ослаблення сигналу для рослинного середовища типу "фруктовий сад", адаптовану до впливу саме цього типу рослинного середовища на радіосигнал. Виконано емпіричне моделювання на основі експериментальних даних та синтез теоретичної й емпіричної моделей, що дозволило розв’язати обернену задачу визначення мінімально необхідної потужності передавання для забезпечення заданого QoS і отримати аналітичну модель адаптивного керування потужністю. Розроблено динамічну модель енергоспоживання БСМ, яка встановлює взаємозв’язок між енерговитратами та якістю зв’язку. Запропоновано коефіцієнт добової оптимізації для ієрархічного керування потужністю, що є основою для побудови методу підвищення енергоефективності БСМ.
Математична модель адаптивного управління потоками даних у каналах зв'язку безпілотних літальних апаратів
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Ластівка, Олександр Іванович; Нечипорук, Олена Петрівна
Представлено концепцію побудови математичної моделі адаптивного управління потоками даних у каналах зв’язку безпілотних літальних апаратів (БпЛА). Запропонований підхід грунтується на принципах самоорганізації, пріоритетності інформації та розподілу ресурсів у режимі реального часу. У роботі визначено основні параметри адаптивності каналів зв’язку - швидкість передавання даних, затримку, втрату пакетів, стабільність сигналу та рівень навантаження. Розглянуто структуру інформаційних потоків між бортовими, наземними та мережевими компонентами системи управління, що дозволяє формалізувати взаємозв’язки між підсистемами. Мета роботи – розробка математичної моделі адаптивного управління потоками даних у каналах зв’язку БпЛА для забезпечення стійкої, синхронізованої та цілісної передачі інформації. Результати. На основі аналізу сучасних методів управління трафіком розроблено математичну модель, яка описує динамічну взаємодію між потоками даних і каналами зв’язку. Модель враховує обмеженість ресурсів, пріоритетність типів інформації та варіативність стану каналів. Здійснено формалізацію процесів адаптації шляхом введення змінних коефіцієнтів розподілу трафіку, що оновлюються залежно від поточних параметрів якості зв’язку. Побудована структурна схема інформаційної технології відображає етапи моніторингу, аналізу параметрів, прийняття рішень і корекції коефіцієнтів розподілу. Результати моделювання показали, що застосування адаптивного підходу забезпечує зменшення середньої затримки передачі та підвищення стійкості зв’язку при перевантаженні. Висновки. Отримані результати свідчать, що формалізація механізму самоорганізованого перерозподілу потоків у багатоканальних системах зв’язку БпЛА забезпечує підвищення стабільності каналів і ефективності використання ресурсів мережі. Запропонована модель може бути інтегрована у системи реального часу для оптимізації розподілу пропускної здатності, підвищення якості обслуговування та збереження цілісності переданої інформації навіть за умов змінного навантаження або впливу завад.
Метод прогнозування пропускної здатності каналу зв’язку безпілотних літальних апаратів на основі телеметричних даних
(Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, 2026) Кашкевич, Світлана Олександрівна; Марченко, Надія Борисівна; Дегтяр, Юрій Віталійович
У статті представлено підхід до побудови математичної моделі прогнозування пропускної здатності каналу зв’язку безпілотних літальних апаратів на основі аналізу телеметричних логів SITL. Запропонована методика враховує динамічну природу інформаційного потоку, нерівномірність інтервалів між пакетами, ймовірність втрат та коливання параметрів каналу під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. У роботі визначено ключові характеристики, що впливають на стійкість каналу, - швидкість надходження пакетів, обсяг корисної інформації, рівень втрат та швидкість деградації пропускної здатності. Розглянуто структуру інформаційних потоків у системі управління БпЛА та формалізовано взаємозв'язки між параметрами каналу, що дозволяє здійснювати прогноз його майбутнього стану. Мета роботи – розробити математичну модель прогнозування пропускної здатності каналу зв’язку БпЛА з використанням телеметричних логів SITL для забезпечення завчасного виявлення деградації каналу й підвищення надійності обміну даними. Результати. На основі аналізу особливостей пакетних протоколів та поведінки каналу в різних режимах навантаження побудовано математичну модель, що описує часову динаміку пропускної здатності й залежності між поточними параметрами та прогнозним значенням. Модель включає нормалізацію даних, згладжування часових рядів, оцінювання локальної швидкості зміни пропускної здатності та визначення очікуваної ефективної пропускної здатності з урахуванням втрат пакетів. Проведено моделювання у Mission Planner, в якому реалізовано різні сценарії навантаження: зміна частоти телеметрії, штучні завади, коливання SNR та збільшення інтенсивності потоків. Результати експериментів показали відповідність прогнозних даних фактичним значенням і підтвердили, що модель здатна завчасно виявляти наближення каналу до критичного стану. Особливо інформативним виявився показник похідної пропускної здатності, який різко зменшується перед виникненням пікових втрат. Висновки. Отримані результати свідчать, що математичне прогнозування пропускної здатності каналу зв’язку БпЛА на основі телеметричних логів дозволяє завчасно ідентифікувати критичні стани каналу та підвищити ефективність використання ресурсів інформаційної системи. Запропонована модель може бути інтегрована у системи реального часу для адаптації параметрів телеметрії, підвищення стійкості каналів зв’язку та забезпечення надійності передачі інформації навіть за умов нестабільного середовища та змінного навантаження.

Browse

Browsing Збірник наукових праць "Кібернетика та комп'ютерні технології" by Subject "MATHEMATICS::Applied mathematics"

Results Per Page

Sort Options