Найти

Результаты поиска

• РЕАЛИЗАЦИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ДЕКОДЕРА ГЛУБОКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ КОДОВ СТАБИЛИЗАТОРА

  С. М. Гушанский , В. Н. Пуховский , В.С. Потапов

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
  ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
  механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
  в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
  3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
  решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
  мени. Данная работа является исследованием влияния среды на квантовую систему куби-
  тов и результаты ее выполнения. Разработан вероятностный декодер глубокой нейронной
  сети для кодов стабилизатора. Проанализированы и рассмотрены вопросы исправления
  ошибок для трехбитового кода без декодирования состояния. Актуальность данных иссле-
  дований заключается в математическом и программном моделировании и реализации кор-
  ректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок в рамках разра-
  ботки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач классического ха-
  рактера. Научная новизна данного направления выражается в исключении одного из не-
  достатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в
  первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых ис-
  следований по ряду направлений.

• ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОНОМНОСТИ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ДВУХКОЛЕСНОГО РОБОТА

  А. А. Ткаченко , Д.Д. Девяткин

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Управление с прогнозированием (Model Predictive Control) – это усовершенствован-
  ный метод управления процессами, который используется при соблюдении набора ограни-
  чений. С инженерной точки зрения MPC-метод проектирования систем управления явля-
  ется привлекательным, т.к. является сравнительно простым при проектировании, в том
  числе для решения сложных производственных задач. Данный метод схож с классическим
  синтезом системы управления на основе линейно-квадратичного регулятора (LQR). Ключе-
  вое различие между MPC и LQR заключается в том, что управление с прогнозированием
  решает задачу оптимизации в пределах скользящего временного горизонта, в то время как
  линейно-квадратичный метод используется для решения той же задачи фиксированное
  временное окно. В работе рассматривается способ построения системы управления для
  двухколесного мобильного робота с использованием Model Predictive Control. Приведен про-
  цесс построения математической модели механической системы робота, а также выпол-
  нена линеаризация полученной модели. Представлены основные принципы построения сис-
  темы управления на основе MPC для линейных систем без внешних возмущений, а также с
  использованием наблюдателя для оценки состояний модели при влиянии аддитивных белых
  гауссовских шумов. Рассмотрен вариант синтеза системы управления с накладываемыми
  ограничениями на входной сигнал. Также представлен способ определения положения двух-
  колесного робота в пространстве с помощью системы технического зрения, которая ос-
  нована на использовании искусственной нейронной сети. Приведена архитектура модели,
  использующаяся совместно со стереокамерой, с помощью которой реализуется построе-
  ние карты глубины изображения. В качестве архитектуры нейронной сети используется,зарекомендовавшая себя модель YOLOv3. В работе описываются модели, которые неспо-
  собны проводить обработку данных в режиме реального времени. Помимо вышеперечис-
  ленного в работе подробно описывается принцип работы модели глубокого обучения –
  YOLOv3, которая основана на нескольких блоках обработки входных данных. Представле-
  но подробное описание реализации стереокамеры в связке с моделью искусственной ней-
  ронной сети с помощью языка программирования Python и библиотек для работы с видео-
  данными и стереокамерой.

• РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ И РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В РАМКАХ КВАНТОВЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ

  С.М. Гушанский , В. С. Потапов , В.И. Божич

  2021-08-11

  Аннотация ▼

  В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компьюте-
  рам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-механических явле-
  ний, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных в выходные, которые
  реально смогут обеспечить эффективную производительность на 3–4 порядка выше, чем лю-
  бые современные вычислительные устройства, что позволит решать перечисленные выше и
  другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе времени. Данная статья посвящена ре-
  шению задачи исследования и разработки методов оптимизации квантовых вычислений в рам-
  ках применения квантовых ускорителей. Предложена структурная схема аппаратного ускори-
  теля для увеличения производительности моделируемых квантовых вычислений. Была проведе-
  на разработка структурной схемы модуля связи аппаратного ускорителя и программной моде-
  ли.Актуальность данных исследований заключается в математическом и программном моде-
  лировании и реализации корректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых
  ошибок в рамках разработки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач
  классического характера. Научная новизна данного направления выражается в исключении
  одного из недостатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного на-
  правления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля кванто-
  вых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явле-
  ний и особенностей слабо освещена в мире.

• ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ КОНСТРУКЦИИ И ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ МНОГОСТЕПЕННОГО КОЛЁСНО-ШАГАЮЩЕГО ШАССИ ЛУНОХОДА

  А.В. Васильев , И.В. Шардыко , Ю.А. Жуков

  2026-04-29

  Аннотация ▼

  Рассматривается задача построения шасси исследовательского лунохода, обладающего сверхвысокой проходимостью в условиях неопределённостей подстилающей поверхности и рельефа местности.  Прямое дистанционное и супервизорное управление современными сложными робототехническими системами в условиях недетерминированности окружающей среды накладывает повышенную нагрузку на оператора, особенно в случае применения высокопроходимых мобильных платформ, имеющих большое количество степеней подвижности требующих согласованного управления. В этом аспекте актуальной становится задача автоматизации движения такого многостепенного шасси, автоматизации тактики движения, принимаемой в тех или иных ситуациях на основе информации от датчиков. В настоящей статье предлагается концепция многостепенного колёсно-шагающего шасси (КШШ) исследовательского лунохода, включающая конструктивно-компоновочную схему шасси и способ его применения, т.е., алгоритмы движения на пересечённой местности различного типа. Предлагается методика построения алгоритмов управления и даётся краткое описание разработанных алгоритмов и компьютерных имитационных моделей КШШ для их теоретической отработки. Конечным результатом работы предполагается получение в ходе экспериментальных исследований ряда характеристик лабораторного макета шасси, проведение верификации разработанных компьютерных моделей и алгоритмов автоматического управления движением многостепенного КШШ. Выполнение этих задач позволит получить научно-технический задел в области управления движением колёсно-шагающими системами, повысить качество моделирования и проектирования луноходов. Полученные на данном этапе результаты позволяют перейти к этапу изготовления экспериментального макета и постановки физических экспериментов по исследованию КШШ с целью отработки разработанных алгоритмов и имитационных моделей. Экспериментальная проверка алгоритмов управления движением многостепенных шасси и отработка методики их построения позволит повысить уровень автономности будущих мобильных роботов, предназначенных для работы в экстремальных напланетных условиях.

• О ВЫЧИСЛЕНИИ СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ ИНФИЦИРОВАНИЯ В РАМКАХ ДИСКРЕТНОЙ МАРКОВСКОЙ ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В ОТСУТСТВИИ ЛЕЧЕНИЯ

  А.А. Магазев , А. Ю. Никифорова

  53-63

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Моделирование распространения вирусов является актуальной областью исследований. Существует множество «непрерывных» эпидемических моделей, основанных на использовании систем дифференциальных уравнений. Недостатком таких моделей является то, что они имеют погрешность при описании начальной стадии распространения вируса и не учитывают особенности связей между индивидуумами. «Дискретные» модели, в которых время и количество инфицированных и восприимчивых узлов являются дискретными величинами, дают более точную картину эпидемического процесса. В этой работе мы изучаем некоторую дискретную марковскую модель в случае, когда лечение отсутствует. Это важный случай, поскольку его можно рассматривать либо как приближение к начальной фазе эпидемии, либо как модель эпидемий вирусов, которые трудно поддаются лечению. В первом разделе мы подробно описываем свойства исследуемой марковской модели. Во втором разделе, используя марковский подход, мы определяем среднее время заражения, то есть количество временных шагов, затраченных на заражение всех особей в популяции. Однако расчет среднего времени заражения в популяциях с большим количеством особей (или в сетях с большим количеством узлов) является сложной вычислительной задачей, поэтому в третьем разделе мы предлагаем соответствующую приближенную формулу для этого параметра при условии, что связность сети и вероятность распространения вируса малы. В четвертом разделе мы используем метод имитационного моделирования для расчета среднего времени заражения, а затем сравниваем результаты, полученные различными методами. Для проведения вычислительного эксперимента нами было разработано консольное приложение, написанное на языке программирования C++. Анализ значений среднего времени инфицирования, определенных тремя методами: методом точного вычисления фундаментальной матрицы M, вычислением с применением приближенной формулы и методом имитационного моделирования, показал, что методы хорошо согласуются между собой при заданных нами условиях. Полученная приближенная формула для среднего времени заражения является более простым в использовании вариантом расчета данного параметра.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ МАСШТАБИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

  В.А. Павский, К. В. Павский

  2020-07-20

  Аннотация ▼

  Основной особенностью масштабируемых вычислительных систем является мо-
  дульность. Наращивание производительности в таких системах достигается за счет уве-
  личения однотипных элементов, элементарных машин (например, вычислительный узел).
  В результате отказов, производительность системы изменяется. Таким образом, мас-
  штабируемость вычислительных систем (ВС), с одной стороны, увеличивает производи-
  тельность, но с другой стороны, наращивание ресурса обостряет проблему надежности и
  увеличивает сложность организации эффективного функционирования. Анализ надежно-
  сти и потенциальных возможностей вычислительных систем по-прежнему остается ак-
  туальной задачей. Для количественного анализа функционирования масштабируемых вы-
  числительных систем используют показатели живучести, связанные с надежностью. На-
  пример, показатели потенциальной живучести ВС учитывают то обстоятельство, что
  при решении задач используются все исправные элементарные машины, количество кото-
  рых изменяется во времени в результате отказов и восстановлений. При анализе надежно-
  сти популярными в теории вычислительных систем, являются модели, основанные на тео-
  рии марковских процессов и теории массового обслуживания (ТМО). Большинство анали-
  тических моделей ТМО не учитывают время переключения (реконфигурации) в отдельном
  параметре, ввиду сложности решения. Обычно ограничиваются тем, что время восста-
  новления и переключения объединяют в один параметр. В работе, на примере одной модели
  ТМО, получены аналитические решения системы дифференциальных уравнений с тремя
  параметрами (отказ, восстановление и переключение) для расчета показателей надежно-
  сти и потенциальной живучести. Тем самым предоставляется возможность пользовате-
  лю самому определить, стоит ли учитывать временя переключения. Показано, что реше-
  ния трехпараметрической модели сводятся к решениям двух параметрической модели,
  если время переключения не берется в рассмотрение.

• РАЗРАБОТКА КОРРЕКТИРУЮЩИХ КОДОВ ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ КВАНТОВЫХ ОШИБОК

  С.М. Гушанский , В. С. Потапов, В. И. Божич

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
  ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
  механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
  в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
  3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
  решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
  мени. Данная статья посвящена решению задачи исследования и разработки корректи-
  рующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок, появляющихся при вы-
  числительных процессах в квантовых алгоритмах и моделях квантовых вычислительных
  устройств. Целью работы является изучение существующих методов исправления различ-
  ных видов и типов квантовых ошибок и создание 3-кубитного корректирующего кода для
  квантового исправления ошибок. Работа затрагивает задачи исследования и разработки
  методов функционирования квантовых схем и моделей квантовых вычислительных уст-
  ройств. Актуальность данных исследований заключается в математическом и программ-
  ном моделировании и реализации корректирующих кодов для исправления нескольких видов
  квантовых ошибок в рамках разработки и выполнения квантовых алгоритмов для решения
  классов задач классического характера. Научная новизна данного направления выражается
  в исключении одного из недостатков квантового вычислительного процесса. Научная но-
  визна данного направления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и до-
  полнении поля квантовых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция
  квантовых физических явлений и особенностей слабо освещена в мире. Целью работы явля-
  ется компьютерное моделирование квантового вычислительного процесса с использовани-
  ем метода исправления фазовых типов ошибок, который позволяет оценить собственную
  фазу унитарного гейта, получившего доступ к квантовому состоянию, пропорционально
  собственному вектору.

• РАЗРАБОТКА МИКРОКОМАНД И ОСНОВНЫХ БЛОКОВ АППАРАТНОГО УСКОРИТЕЛЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

  С. М. Гушанский, В. С. Потапов , Ю.М. Бородянский

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  На всех этапах развития информационных технологий уделялось и уделяется в на-
  стоящее время большое внимание вопросам моделирования функционирующих специализи-
  рованных высокопроизводительных вычислительных систем, позволяющих обеспечивать
  необходимые показатели по быстродействию в сочетании с минимизированными затра-
  тами программных ресурсов и потребляемой энергии. Разработанная информационная
  система, ориентированная на человеко-машинное взаимодействие, позволяет наглядно
  увидеть сильные и слабые стороны разрабатываемого квантового вычислительного уст-
  ройства, доказать преимущества его использования. Разрабатываемая моделирующая
  информационная система является наглядным пособием для понимания основных методов
  взаимодействия информационных процессов и информационных ресурсов. Ряд важнейших
  задач не может быть решен с помощью классических вычислительных машин, в том чис-
  ле, классических суперкомпьютеров, за разумное время. В последнее время наблюдается
  стремительный рост интереса к квантовым компьютерам. Данная статья посвящена
  решению задачи исследования и разработки схемы и методики симуляции аппаратного
  ускорителя квантовых вычислений. Работа затрагивает задачи исследования и разработ-
  ки методов функционирования квантовых схем и моделей квантовых вычислительных уст-
  ройств. Актуальность данных исследований заключается в математическом и программ-
  ном моделировании и реализации основополагающих компонентов моделей квантовых вы-
  числений. Научная новизна данного направления выражается в оптимизации квантового
  вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в первую очередь выра-
  жается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых исследований по ряду на-
  правлений. Целью работы является реализация методики построения аппаратного уско-
  рителя. Реализовано техническое обеспечение информационной квантовой системы и про-
  цессов, в том числе новые программные средства передачи и представления информации.
  Использование информационной системы квантовых вычислений отличается от своих
  аналогов существенным увеличением скорости решения вычислительных задач и, самое
  главное, экспоненциальным увеличением скорости решения NP-полных задач, которые на
  классических машинах могут решаться за неприемлемое время. В следствии того, что
  класс NP задач широк, применимость и значимость разработанной методики построения
  модульной системы квантовых вычислений не вызывает сомнения.