Основные результаты
законченных фундаментальных и прикладных исследований
за 2004 год

Механика, машиноведение и управление

Обобщены соотношения моделей упругого деформирования и неустановившейся ползучести. В рамках моделей неустановившейся ползучести при кусочно-линейных потенциалах получены аналитические решения задач о ползучести при сдавливании бесконечной полосы и о релаксации напряжений в бесконечной пластине с одиночным вырезом, контур которого подвергается внешнему воздействию так, что заданными считаются перемещения (задачи насадки), либо одна из компонент перемещения и напряжения. (Чуйко В.М., Ярушина В.М. // Прикладная механика и техническая физика. В печати; Лушпей А.В., Ярушина В.М. // Известия РАН. Механика твердого тела. В печати.)

Разработана теория больших термоупругопластических деформаций при определении обратимых и необратимых изменений формулированием для них соответствующих уравнений переноса. Предложен способ сведения разрешающей системы уравнений в частных производных, моделирующей процессы деформирования и разгрузки, к бесконечной системе обыкновенных дифференциальных уравнений. (Ковтанюк Л.В. // Дальневосточный математический журнал. Владивосток: Изд-во "Дальнаука", 2004. Т. 5, № 1. С. 107-117; Буренин А.А., Ковтанюк Л.В., Мурашкин Е.В. // Прикладная математика и техническая физика. В печати.)

Проведено обобщение лучевого метода построения приближенных решений краевых задач динамики деформирования на случай криволинейных и расходящихся лучей. (Буренин А.А, Рагозина В.Е. // Прикладная математика и механика. В печати.)

Предложены новые методы синтеза робастных адаптивных и самонастраивающихся систем, которые позволяют простыми средствами обеспечивать высокую динамическую точность управления сложными многосвязными нелинейными динамическими объектами с неизвестными и существенно переменными параметрами. В результате с учетом ограничений мощности усилительных и исполнительных элементов без идентификации параметров указанных объектов удалось обеспечить максимальную скорость уменьшения динамической ошибки управления, и тем самым более чем в четыре раза повысить динамическую точность их управления. (Michelini R., Cavallo E., Filaretov V. // Int. Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2004. Vol. 39. Р. 365-391.)

Разработаны методы и программные средства оценки достоверности результатов измерений параметров объектов теплоэнергетики (ОТЭ) при функционировании ОТЭ за пределами динамического диапазона измерений измерительных приборов. Новизна подхода определяется использованием аппарата регрессионного анализа применительно к ретроспективной информации, не содержащей данных о нештатных ситуациях. Полученные результаты расширяют возможности используемой на практике технологии аудита приборного учета тепловой энергии. (Бабенко В.Н., Виноградов А.Н., Малышко А.В., Михальцов А.С., Орлов С.И., Чипулис В.П. // Информатизация и системы управления в промышленности, ООО Издательский дом "ИнформИздат", Москва, 2004. № 1. С. 5-8.)

Разработаны методические рекомендации по регистрации собственных электромагнитных излучений (ЭМИ) высоковольтного оборудования, находящегося в режиме эксплуатации. Методика апробирована на действующих высоковольтных подстанциях РФ. Разработаны программы для формирования архива данных собственных ЭМИ высоковольтного оборудования для системы МВС-1000, обеспечивающие приведение к единому формату результатов экспериментов. (Belushkin M.Y., Klokov V.V., Silin N.V., Katanaev V.A., Popovich A.B. // Progress in Electromagnetics Research Symposium, Pisa, Italy, 2004. P. 839-842; Silin N.V., Popovich A.B., Belushkin M.Y., Katanaev V.A. // Euro Electromagnetics 2004, Magdeburg, Germany, 2004. P. 109-111.)

Разработаны методы синтеза систем переменной структуры с адаптивной деформацией поверхностей скольжения, представляющей собой качественно новый способ настройки. Они позволяют существенно улучшить быстродействие (приблизить к оптимальному) и точность системы управления. Разработанные алгоритмы управления могут быть применены в системах управления сложными динамическими объектами, функционирующими в условиях структурно-параметрической неопределенности. (Маркин В.Е. // Дальневосточная математическая школа-семинар имени академика Е.В. Золотова: Тезисы докладов. Владивосток: Изд-во Дальневосточного ун-та, 2004. С. 128-129; Dyda A., Os'kin D. // Preprints of the Conference "Computer Applications in Marine Systems", Ancona, Italy, 2004. Р. 427-432; Dyda A., Os'kin D. // Preprints of the Conference "Computer Applications in Marine Systems", Ancona, Italy, 2004. Р. 427-432.)

Разработаны алгоритмы принятия решений в задачах структурной идентификации в условиях неопределенности на основе многовариантного анализа. Сокращение временных затрат достигается за счет использования параллельных вычислений на современных многопроцессорных компьютерах. (Бернацкий Ф.И., Диго Г.Б., Диго Н.Б. // Параллельные вычисления и задачи управления (PACO'2004.): Труды международной конференции. М.: Институт проблем управления, 2004. С. 197-201.)

Исследовано движение газа через пористую тепловыделяющую среду. Обнаружено, что учет температурной зависимости вязкости газа существенно влияет на решение: расход газа значительно уменьшается, происходит более сильный разогрев, значительно увеличивается критическое значение давления газа на входе в тепловыделяющий элемент, ниже которого стационарный режим охлаждения не существует. При анализе движения газа с вязкостью, зависящей от температуры по формуле Сазерленда, обнаружено два стационарных режима охлаждения. Один из них является устойчивым и аналогичен стационарному режиму при движении газа с постоянной вязкостью. Другой режим, соответствующий малому расходу газа, является неустойчивым. Описан переходный процесс от состояния покоя при отсутствии тепловыделения к состоянию режима принудительной фильтрации при мгновенном включении подвода тепла. (Левин В.А., Луценко Н.А. // Инженерная физика. В печати.)

Информатика

Проведены исследования по использованию данных полярно-орбитального спутника FY-1D для мониторинга полей океана и атмосферы. Решена проблемы коррекции бортовых часов спутника, созданы средства коррекции ориентаций датчиков каналов, проведена интер-калибровка инфракрасных каналов, показана возможность использования каналов цветности спутника для мониторинга полей хлорофилла-а в океане. (Алексанин А.И., Дьяков С.Е., Громов А.В., Наумкин Ю.В., Фомин Е.В. // Тезисы докладов второй открытой Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)" 16-18 ноября 2004 г., Москва: [мат. конф.]. Москва: ИКИ РАН, 2004. С. 34.)

По результатам опытной эксплуатации алгоритмов для построения композиционных полей термических структур океана созданы три варианта расчета термических структур океана по спутниковой информации в форме карт доминантных ориентаций термических контрастов яркости. Созданы алгоритмы и проведены исследования по оценке времени жизни доминант. Показано хорошее соответствие карт термических структур с данными гидроакустического зондирования океана. Созданы методы расчета интегральных кривых полей доминантных ориентаций. (Шевцов В.П., Алексанина М.Г. // Океанология. 2004. № 1. С. 1-8.)

Для обучения нейронной сети, решающей томографическую задачу, возникающую при контроле состояния твёрдых тел волоконно-оптической измерительной системой, предложен алгоритм, основанный на добавке шумовой компоненты в обучающие образы. Качество и скорость обучения данным способом подробно исследованы. (Kamenev O. T., Kulchin Yu. N., Panov A.V., Petrov Yu. S. // Proc. SPIE, 2005. В печати.)

Разработаны принципы организации и функционирования системы мониторинга распределенных температурных полей на основе волоконно-оптических микроизгибных датчиков, а также устройств моделирования и контроля для реализации режима обучения нейроподобной вычислительной системы. Разработано и практически реализовано экспериментальное волоконно-оптическое поле для апробации системы мониторинга распределенных физических полей, реализованы системы ввода-вывода оптического излучения в волоконно-оптическую измерительную сеть на основе стандартных элементов интегрированных в специальной разработанной конструкции. (Денисов И.В. // Владивосток: Изд-во МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2004. С. 232; Denisov I.V. and Sedov V.A. // Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices - MIOMID-VI. Book of abstracts. St. Petersburg, 2004. P. 155-156.)

Разработаны принципы и методы построения оптимальной конструкции элементов оптоэлектронной матрицы связей нейронной сети на основе фотодиодных элементов, интегрированных с волоконно-оптическими измерительными линиями; разработана методика согласования фотодиодной матрицы связей нейронной сети с входными данными от распределённых измерительных сетей и с устройствами приёма; разработана методика обучения элементов матрицы связей оптоэлектронной нейронной сети. (Кульчин Ю.Н., Денисов И.В. // Вестник ДВО РАН. 2004. Т. 5. С. 46-52; Kulchin Yu.N., Drozdov R.S., Denisov I.V., Sedov V.A. // Laser-Assisted Micro- and Nanotechnologies 2003. Proc. of SPIE, 2004. V. 5399. P. 133-138.)

Разработаны параллельные численные методы решения многоэтапных задач стохастического линейного программирования сценарного типа. Предложен параллельный метод решения задачи поиска элемента минимальной нормы в полиэдре. Предложен и экспериментально апробирован эффективный способ проекции на симплексы, имеющий практическую полиномиальную вычислительную сложность. (Величко А.С., Нурминский Е.А. // Автоматика и вычислительная техника. 2004. С. 170-178.)

Разработана система воксельной графики для визуализации объемов. Система адаптирована к визуализации пространственных скалярных полей океанологических параметров. Алгоритмическая база, ориентированная на эффективную обработку октантных структур данных, обеспечивает режим интерактивной и анимационной визуализации. Для повышения вычислительной производительности используются существующие графические аппаратные возможности в среде WINDOWS и параллельные вычисления на многопроцессорной вычислительной системе МВС-1000. (Бобков В.А., Роньшин Ю.И., Мельман С.Ю. // Информационные технологии. В печати.)

Разработана модель конструирования правильных доказательств в современных аксиоматических системах; компонентами модели являются модель математического диалекта, содержащая средства для формального представления математических и метаматематических утверждений, модель исчисления, содержащая правила применения математических и метаматематических утверждений при конструировании полных формальных доказательств, модель стратегии применения этих правил, модель интуитивных доказательств и модель объяснения интуитивных доказательств. (Гаврилова Т.Л., Клещев А.С. // Проблемы управления. В печати.)

Разработана модель онтологии предметной области "реструктурирующие преобразования программ"; компонентами модели являются модель онтологии структурных программ, модель онтологии реструктурирующих преобразований программ (описания контекстных условий и правил трансформации, корректность программ), модель онтологии потокового анализа программ. (Князева М.А. // Искусственный интеллект. 2004. Т. 3. С. 179-186.)

Разработана модель процесса формирования выразительных средств интерфейса в средствах его автоматической генерации, основанных на онтологиях; cпециализированная онтология выразительных средств интерфейса представляется как совокупность значений (конкретизация) терминов универсальной онтологии графического пользовательского интерфейса, которая описывает все знания, связанные с визуальной составляющей пользовательского интерфейса, не зависящие от конкретной реализации; каждому элементу универсальной онтологии сопоставляется подмножество его свойств из множества возможных. (Грибова В.В. // Искусственный интеллект. 2004. Т. 3. С. 626-635.)

Разработана модель онтологии разделов предметной области "Органическая химия", используемых при решении задач классификации и планирование химического эксперимента; даны постановки задач в терминах модели онтологии органической химии, проведено их исследование и проанализированы методы решения. (Артемьева И.Л., Рештаненко Н.В. // Информатика и системы управления. 2004. № 2; Лицис Н.О. // Информатика и системы управления. 2004. № 2; Артемьева И.Л., Рештаненко Н.В. // Искусственный интеллект. 2004. Т. 1. С. 235-244.)

Предложен релаксационно - контурный метод определения ветра водяного пара по последовательности спутниковых изображений. Метод основывается на выделении размытых контуров, как сгущений изотерм, с последующим прослеживанием перемещения похожих участков контуров (трассеров) на двух изображениях. Сравнительный анализ показал преимущество предлагаемого метода, как по количеству генерируемых векторов скоростей, так и по их точности. (Бобков В.А., Казанский А.В., Морозов М.А., Мельман С.В. // Иссл. Земли из космоса. 2004. № 3. С. 52-59.)

Разработана система анализа биомедицинской информации методами многомерной математической статистики и нейронных сетей. Выявлены статистически значимые связи между сердечно-сосудистыми заболеваниями и концентрациями жирных кислот в крови человека. Создана система дифференциальной диагностики. Установлены закономерности семейной кардиопатологии. (Абакумов А.И. совм. С Новгородцевой Т.П. и Сорокиной Л.В., готовится к изданию монография в 2005 году.)

Исследованы стохастические свойства метода оценки эффективной численности популяции по генетическим данным. Показана возможность определения эффективной численности популяции (порядка 100 особей) по избытку гетерозигот в поколении потомства. (Frisman E. Ya., Zhdanova O. L. // Russian Journal of Genetics. Moskow: MAIK "Nauka/Interperiodica", 2004. Vol. 40, № 5. P. 574-579; Жданова О.Л., Фрисман Е.Я. // Дальневосточный математический журнал, 2004. В печати.)

Физика

Разработано устройство контроля рабочей точки волоконно-оптических интерферометров для оценки состояния твёрдых тел. В качестве устройства контроля использован пьезоэлектрический модулятор вводимого в интерферометр лазерного излучения опорной частотой. (Кульчин Ю.Н., Каменев О.Т., Петров Ю.С. // Вестник ДВО РАН. 2004. № 5. С. 39-45; Kamenev O.T., Kulchin Yu.N., Panov A.V., Petrov Yu. S. // Proc. SPIE, 2005. В печати.)

Установлено, что максимальное значение коэффициента усиления/ослабления когерентного светового пучка, дифрагированного на отражательной динамической голограмме, сформированной в фоторефрактивном кристалле, наблюдается при минимальном дополнительном повороте плоскости поляризации светового пучка, что позволило использовать раздельно как механизм модуляции интенсивности сигнального нестационарного светового пучка на отражательной решетке, так и модуляцию его поляризационного состояния. Исследована поляризационная зависимость коэффициента усиления и дополнительного вращения плоскости поляризации. (Kulchin Yu.N., Romashko R.V., Shandarov S.M., Burimov N.I., Kargin Yu.F., Volkov V.V. // Pacific Science Review, 2004. V. 6. В печати.)

Предложена схема релятивистского ньютонометра (акселерометра), в основу принципа действия которого положено циклическое прохождение оптического излучения в двух средах с различными показателями преломления, что обусловливает появление наблюдаемого "красного" (или "синего") смещения частоты, и показано, что такой оптический прибор в слабых гравитационных полях (например, в поле Земли) является измерителем удельных сил негравитационной природы, что не отличает его от чисто механических (например, маятникового типа) или оптических интерферометрических ньютонометров. (Девятисильный А.С. // Журнал технической физики. 2004, Т. 74, вып. 9. С.141-142; Девятисильный А.С. // Измерительная техника. 2004. № 10. С. 31-33.)

Методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) было исследовано формирование сверхтонких слоев Tl на поверхности Si(100)2 1. Обнаружено, что адсорбция атомов Tl вызывает перенос заряда, что приводит к формированию статичного диполя, под действием поля которого происходит миграция адсорбированных атомов Tl на поверхности. При положительном знаке напряжения на игле СТМ атомы Tl разбегаются от области поверхности, находящейся под кончиком иглы. При отрицательном напряжении атомы Tl накапливаются под иглой. Обнаружено четыре упорядоченных реконструкции Tl/Si(100): три реконструкции 2 2 (покрытие адсорбата 0,25 монослоя (МС), 0,5 МС и 0,75 МС) и 2 1 с покрытием адсорбата 1 МС. С помощью расчетов из первых принципов была оценена кристаллическая структура этих реконструкций. (Kishida M., Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Nishida A., Murata Y, Okado H, Katayama M., Oura K. // Appl. Surf. Sci. 2004. Vol. 237, № 3. P. 110-114.)

С помощью СТМ исследована поверхность кремния Si(111)7 7 после напыления субмонослойных покрытий бериллия. Было обнаружено формирование упорядоченных рядов наноструктур, исследована их кристаллическая структура. Обнаружено, что состав, размеры и свойства наноструктур Be/Si(111) соответствуют теоретическим данным, согласно которым система представлена в виде кремниевых нанотрубок с инкапсулированными атомами бериллия. (Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., I.A., Kasyanova T.V., Utas O.A., Okado H., Katayama M., Oura K. // Nano Lett. 2004. Vol. 4, № 8. P. 1469-1473.)

Разработана технология роста сверхтонких (полупрозрачных) сплошных пленок силицида иттербия. Эти пленки могут быть использованы для создания фотодетекторов на кремнии в области энергий 0.5 - 2.0 эВ. (Galkin N.G., Maslov A.M. and Polyarnyi V.O. // Proceedings of Fourth Asia-Pacific Conference "Fundamental problems of Opto- and Microelectronics", Khabarovsk, Russia, September 13-16, 2004. Р. 360-367. (SPIE Proceedings, 2004, in print.)

Исследован рост кремния поверх островков силицидов железа ( -FeSi2 и -FeSi2) на Si(111)7x7 и на поверхностных фазах (ПФ) Si(111)-Cr методом МЛЭ (молекулярно-лучевая эпитаксия) показали, что по данным дифракции медленных электронов (ДМЭ) эпитаксия кремния при температуре подложки 800 оС наблюдается во всех случаях, однако интенсивность рефлексов максимальна для случая осаждения на ПФ Si(111)7x7-Сr. По данным АСМ (атомно-силовая микроскопия) обнаружено, что толщина слоя кремния 100 нм не полностью закрывает сформированные в кремнии захороненные кластеры при данной температуре, что соответствует их частичному "всплыванию" и выходу на поверхность. Для всех подложек наблюдается шестигранная огранка не полностью захороненных кластеров с размерами 60-80 нм, что соответствует ориентации (001) -FeSi2/(111)Si и переходу всех островков в фазу -FeSi2 после взаимодействия с покрывающим кремнием. Обнаружено увеличение плотности проколов в пленке кремния и плотности незахороненных кластеров -FeSi2 при осаждении кремния на ПФ Si(111) 3x 3/30o-Cr. Исследована роль поверхностных фаз хрома на кремнии на рост и кристаллизацию островков дисилицида железа и эпитаксиальный рост кремния поверх данных островков. (Galkin N.G., Goroshko D.L., Polyarnyi V.O., Gouralnik A.S., Louchaninov I.V., Ole'nik V.V. and Novikov A.V. // Proceedings of Fourth Asia-Pacific Conference "Fundamental problems of Opto- and Microelectronics", Khabarovsk, Russia, September 13-16, 2004. Р. 373-383. SPIE Proceedings, 2004, in print; Galkin N.G., Goroshko D.L., Gouralnik A.S., Polyarnyi V.O., Louchaninov I.V., and Vavanova S.V. // e-SSNT, 2004, article in print.)

Разработана методика твердофазного роста тонких эпитаксиальных пленок силицида магния (Mg2Si) из мультислоев магния и кремния на предварительно сформированном затравочном слое Mg2Si. Определена оптимальная температура роста (Т=550оС) эпитаксиальных пленок Mg2Si. Предложен подход к получению сведений об их электронной структуре. (Galkin N.G., Vavanova S.V., Maslov A.M. and Galkin K.N. // Proceedings of Fourth Asia-Pacific Conference "Fundamental problems of Opto- and Microelectronics", Khabarovsk, Russia, September 13-16, 2004. Р. 428-433. (SPIE Proceedings, 2004, in print.)