Основные результаты
законченных фундаментальных и прикладных исследований
за 2006 год

Математические науки

Разработан и обоснован метод отделяющих плоскостей с ограниченной памятью для экстремальных задач. Данный алгоритм предгазначен для решения негладких выпуклых оптимизационных задач большой размерности и используется, в частности при решении вариационных и вариационно-подобных неравенств в составе метода локальных выпуклых мажорант. (Нурминский Е.А. Метод отделяющих плоскостей с ограниченной памятью для решения задач выпуклой негладкой оптимизации // Вычислительные методы и программирование. 2006. т. 7. С. 133-137.).

Исследованы новые перспективные направления развития параллельного декомпозиционного прямо-двойственного алгоритма для решения структурированных экстремальных задач большой размерности для многопроцессорных систем. В качестве альтернативных вычислительных стратегий рассматриваются стратегии "рестарта" и использования минимального набора отсечений в прямой и двойственной задачах алгоритма. Проведены тестовые расчеты для небольших размерностей на модельной задаче двуэтапного стохастического программирования. Рассмотрена прикладная задача равновесного распределения ресурсов в многорегиональной межотраслевой постановке, используемая при пространственном планировании развития региона. Показана блочность структуры ограничений задачи и возможные подходы к эффективной декомпозиции задачи в случае большой размерности. (Величко А.С. Об алгоритме двойственных отсечений для задачи двуэтапного стохастического программирования // Известия ВУЗов. Математика. 2006. №4. С. 78-81; Величко А.С. Параллельный прямо-двойственный алгоритм отсечений для решения структурированных линейных оптимизационных задач // Третья сибирская школа-семинар по параллельным вычислениям: сборник докладов / Томский государственный университет. 2006. С. 26-34.).

Проведено математическое моделирование влияния частоты периодического внешнего возмущения на скорость выноса частиц примеси из области баротропного топографического вихря. Показано, что зависимость степени хаотизации вихревой области имеет локальные экстремумы на частотах соответствующих вымиранию наиболее близкого к центру вихря нелинейного резонанса. На основе анализа частоты оборота частиц примеси относительно центра вихря предложено объяснение зависимости скорости выноса частиц от частоты внешнего возмущения. (Израильский Ю.Г., Кошель К.В, Степанов Д.В. Определение оптимальной частоты возмущения в задаче о хаотическом транспорте частиц // Доклады РАН, 2006. Т. 407, С. 1-4).

Теоретически обоснована рекурсивная процедура проектирования на многогранники в представлении выпуклой оболочки своих вершин. Получено теоретическое обоснование сведения проекции на конус с небольшим, не превосходящим размерности, числом гиперграней к задаче проекции на симплекс. При решении задачи проектирования использован метод подходящих аффинных подпространств, разработанный ранее. (Долгий Д.В., Нурминский Е.А. Ускоренный параллельный метод проекций для решения задачи о наименьшем расстоянии // Вычислительные методы и программирование. 2006. т. 7. С. 273-277.).

Механика

Показана возможность установления параметров упругопластического деформирования по измеренному в отдельных точках тела уровню остаточных напряжений. На примере одномерной задачи о пластическом течении материала в окрестности одиночного дефекта сплошности с последующей разгрузкой показана возможность восстановления параметров неизотермического упругопластического процесса по измерениям в разгрузочном состоянии значений остаточных напряжений. (Буренин А.А., Ковтанюк Л.В. К возможности установления упругопластического процесса по итоговому разгрузочному состоянию // Известия РАН. МТТ. 2006. № 3. С. 130 - 134).

Предложена вычислительная схема для модели динамики океана со свободной поверхностью, базирующейся на полной системе нелинейных уравнений термогидродинамики океана. В модели применяется обобщенная вертикальная координата, это позволяет настраивать вычислительную сетку применительно к характеристикам моделируемой акватории. Интегрирование по времени по методу расщепления ведется с применением фильтра Робера-Асселина. В численной модели сохраняются консервативные свойства исходной системы уравнений. Параллельная программная реализации модели выполнена для расчетов на вычислителе с кластерной архитектурой. (Левин В.А., Смирнов С.В. Об одной численной реализации модели динамики океана со свободной поверхностью // Математическое моделирование. 2006. Т.18. №4. c. 19-34)

Проведен анализ обнаруженного явления неограниченного разогрева пористого тепловыделяющего объекта при докритических краевых условиях, при которых существует устойчивый стационарный режим газового охлаждения. Показаны возможные процессы, приводящие к такой катастрофической ситуации, а также указаны методы борьбы с описанным явлением. Для моделирования плоских нестационарных течений газа через пористые тепловыделяющие элементы разработан оригинальный численный метод. Найдено аналитическое решение стационарной задачи о фильтрации газа в поле силы тяжести через многослойную пористую среду, каждый слой которой отличается в общем случае толщиной и проницаемостью. (Левин В.А., Луценко Н.А. Численное моделирование двумерных нестационарных течений газа через пористые тепловыделяющие элементы // Вычислительные технологии. 2006. Т. 11. № 6. с. 45-59; Луценко Н.А., Мирошниченко Т.П. О фильтрационном течении газа через многослойную пористую среду // Горение и плазмохимия. 2006. Т. 4. (принята к печати.)

Дан теоретический вывод аналитической модели для определения интегральных параметров тропосферы (ИПТ) по многоканальным ИК измерениям, которая равно пригодна для окон прозрачности и зондирующих каналов с сильным поглощением. Применительно к данным геостационарных ИСЗ обсуждено использование модели для определения температуры поверхности, вертикального градиента температуры, интегрального содержания и экспоненциального масштаба (высоты) вертикального распределения водяного пара. Модель применима для атмосферной коррекции ИК изображений с ультра высоким пространственным разрешением, определения высоты облачного ветра, а также в задачах температурного и влажностного зондирования тропосферы. (А.В. Казанский. Физическая модель для определения интегральных параметров тропосферы по спутниковым ИК измерениям. Оптика атмосферы и океана, т.19, 2006, №5, стр.428-434)

Указаны возможные обобщения ранее разработанной теории больших упругопластических деформаций на случай учета реологических эффектов. Учет зависимости определяющих законов от скоростей деформирования (вязких свойств материалов) строится для двух различных случаев, когда такая зависимость проявляется на стадии пластического течения с одной стороны и, с другой стороны, на стадии деформирования предшествующей пластическому течению или при разгрузке. (Ковтанюк Л.В., Шитиков А.В. О теории больших упругопластических деформаций материалов при учете температурных и реологических эффектов // Вестник ДВО РАН. № 4 (128). 2006. С. 87 - 93; Буренин А.А., Ковтанюк Л.В., Мурашкин Е.В. Об остаточных напряжениях в окрестности цилиндрического дефекта сплошности вязкоупругопластического материала // Прикладная механика и техническая физика, 2006. Т. 47, №2. С. 110 - 119).

Поставлены и решены краевые задачи теории больших упруговязкопластических деформаций о продавливании материала сквозь цилиндрические матрицы в форме кооксиальных цилиндрических поверхностей. (Буренин А.А., Ковтанюк Л.В., Мазелис А.Л. Продавливание упруговязкопластического материала междужесткими коаксиальными цилиндрическими поверхностями // ПММ. 2006. Т. 70, вып. 3. С.481 - 489).

Проведены расчеты в автомодельной задаче о разгрузке упругопластического полупространства. Осуществлена постановка краевой задачи динамики упругопластической среды, допускающей большие деформации, о ступенчатой разгрузке необратимо продеформированного полупространства. (Буренин А.А., Дюйзен Д.Ю., Манцыбора А.А. Плоская автомодельная задача о разгрузке упругопластического полупространства // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И.Я. Яковлева № 1 (48) 2006. С. 47 - 52).

На примере антиплоского нестационарного движения несжимаемой упругой среды предложен приближенный метод решения краевых задач ударного деформирования в качестве варианта метода возмущений, сводящего краевую задачу к сингулярной задаче метода возмущений. Показано, что деформации изменения формы в своем распространении подчиняются эволюционному уравнению, отличному от уравнения квазипростых волн, описывающего нелинейные эффекты при распространении деформаций изменения объема. Решение отмеченного эволюционного уравнения выступает в качестве внутреннего разложения в сингулярной задаче двух масштабных разложений. (Иванова Ю.Е., Рагозина В.Е. Об ударных осесимметрических движениях несжимаемой упругой среды при ударных воздействиях // ПМТФ. Т. 47, № 6. С. 144-151).

На основе точного решения для одномерной цепочки гармонических осцилляторов вычислены механические характеристики модели на различных масштабных уровнях. Получено представление для модуля Юнга как функции числа частиц на данном масштабе и стационарное распределение температуры. (Гузев М.А., Израильский Ю.Г., Шепелов М.А. Молекулярно-динамические характеристики одномерной точно решаемой модели на различных масштабах // Физическая мезомеханика 9(5), 2006.)

Физика

Исследовано динамическое поведение легированного магического кластера атомного масштаба в системе In/Si(100). Было установлено, что кластер состоит из шести атомов кремния и семи атомов индия и имеет асимметричную структуру. В таком кластере один атом индия достаточно подвижный и может попеременно занимать одно из четырех эквивалентных положений внутри кластера (1-1', 2-2') (Рис. 1). Определены величины энергетических барьеров для каждого типа перескоков. Благодаря таким свойствам, легированный кластер можно рассматривать как перспективный элемент наноэлектроники (переключатель, логический затвор или элемент памяти атомного масштаба).

Рис. 1. Атом индия, обозначенный красным цветом, может находиться в четырех эквивалентных состояниях, что при величине энергетического барьера 0.7 эВ позволяет наблюдать переход атома между этими состояниями при комнатной температуре.


(A.A. Saranin, A.V. Zotov, I.A. Kuyanov, M. Kishida, Y. Murata, S. Honda, M. Katayama, K. Oura, C.M. Wei and Y.L. Wang. Atomic dynamics of the In nanocluster on Si(100). Physical Review B 2006. Vol. 74, N12, P. 125304-1 - 125304-6.)

Детально исследованы процессы взаимодействия световых волн с разным типом поляризации в фоторефрактивных кристаллах для обеспечения адаптивной обработки фазово-модулированных оптических сигналов. Определены тип фоторефрактивного кристалла, его физические параметры, а также параметры взаимодействующих волн (Рис. 2), при которых высокая эффективность демодуляции фазы световой волны на динамической голограмме в комбинации с малым временем ее формирования могут быть достигнуты в отсутствии внешнего электрического поля, обычно прикладываемого в известных к настоящему времени адаптивных системах фазовой демодуляции на основе нелинейных оптических кристаллов. Полученные результаты позволяют создавать эффективные высокочувствительные волоконно-оптические интерферометры, надежно работающие в реальных условиях, напр. в задачах мониторинга инженерных сооружений и технических конструкций.

Рис. 2. Зависимость относительного предела детектирования фазовых изменений объектной волны от периода голографической решетки, сформированной в кристалле CdTe:V в пропускающей (ПГ) и отражательной (ОГ) геометриях записи.


(Р.В.Ромашко, Ю.Н.Кульчин, А.А.Камшилин. Адаптивный интерферометр на основе анизотропной дифракции на фоторефрактивной отражательной голограмме // Известия РАН: Серия физическая. - 2006. - Т.70. - №9. - С.1296-1300. S. Di Girolamo, R.V.Romashko, Yu.N.Kulchin, J.-C.Launay, A.A.Kamshilim. Fast adaptive interferometer on dynamic reflection hologram in CdTe:V // Optics Express. - 2006. (в печати)).

Разработана физико-математическая модель процессов измерения параметров линейных перемещений контролируемых объектов и сред на основе принципа оптоэлектронной обработки стохастических оптических полей, формируемых многомодовыми волоконными световодами. На этой основе разработан оптоэлектронный цифровой корреляционный способ обработки сигналов одноволоконных многомодовых интерферометров и выявлены оптимальные условия обработки, обеспечивающие максимальную эффективность при извлечении количественной информации о внешних физических воздействиях на ОМИ и дающих возможность автоматического определения и компенсации погрешности измерений, связанной с температурными перепадами, старением источника излучения и другими неконтролируемыми факторами. (Ю.Н. Кульчин, О.Б. Витрик, А.Д. Ланцов. Корреляционный метод обработки спекловой картины сигналов одноволоконных многомодовых интерферометров с использованием приборов с зарядовой связью. Квантовая Электроника, Том 36, № 4, c. 339 - 342, Апрель 2006).

Разработана физико-математическая модель процессов измерения параметров угловых перемещений контролируемых объектов и сред на основе методов волоконной оптики. Определены принципы построения и алгоритмы обработки сигналов адаптивных волоконно-оптических измерительных систем, обеспечивающих возможность контроля величин угловых перемещений, параметров процессов трещинообразования контролируемых объектов, а также дающих возможность автоматического определения и компенсации погрешности измерений, связанной с температурными перепадами, старением источника излучения и другими неконтролируемыми факторами. На основе проведенных исследований создан метод мониторинга абсолютного угла наклона элементов строительных сооружений. (Ю.Н. Кульчин, О.Б. Витрик, Дышлюк А.В. Адаптивный волоконно-оптический измерительный преобразователь абсолютного углового положения. Измерительная техника. 2006, №4, с.41-44, Кульчин Ю.Н., Витрик О.Б., Дышлюк А.В. Стабилизированный волоконно-оптический датчик для дистанционного измерения абсолютного угла наклона. Автометрия. - №6, с. 113-118, 2006.)

Разработана методика повышения чувствительности метода лазерной искровой спектроскопии при многоимпульсном возбуждении лазерной плазмы. Экспериментально показано, что в течение первых сотен наносекунд в области взаимодействия фронтов лазерных плазм от встречных лазерных пучков наблюдается область повышенной светимости и контраста эмиссионных линий на фоне непрерывного излучения лазерной плазмы. Применение методов пространственной и временной селекции эмиссионных линий в сочетании с методом многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы позволяет увеличить чувствительность лазерной искровой спектроскопии не менее чем в 10 раз по сравнению с прямым методом. (О.А. Букин, А.Н. Павлов, А.А. Ильин, И.Г. Нагорный, А.В. Буланов.Особенности взаимодействия встречных плазменных фронтов при лазерном пробое в атмосфере/ Письма Журнал Технической Физики. 2006, т.32. №13. с.32-36.).

С помощью метода сканирующей туннельной микроскопии было изучено формирование нанокластеров идентичного размера (магических кластеров) в системе Tl/Si(111). Обнаружено, что эта система обладает уникальной особенностью, а именно в ней в зависимости от условий роста формируются упорядоченные массивы магических нанокластеров нескольких структурных типов. Во всех известных до сих пор системах, где наблюдается формирование магических кластеров (например, In/Si(111), Ga/Si(111), Al/Si(111), Cu/Si(111) и т.д.), формируются магические кластеры только одного типа. Проведена классификация наблюдаемых кластеров, определены условия их формирования, предложены модели их атомной структуры. (A.V. Zotov, A.A. Saranin, V.G. Kotlyar, O.A. Utas, Y.L. Wang. Diverse magic nanoclustering in submonolayer Tl/Si(111) system// Surface Science Vol. 600, P. 1936 - 1941 (2006).)

Методом сканирующей туннельной микроскопии изучено формирование массива нанокластеров In на поверхности si(100)c(4x12)-Al в диапазоне покрытий до 1.0 моноатомного слоя и температурах от комнатной до 150оС. Показано, что рост идет по механизму Вольмера-Вебера. Определена кристаллографическая структура образовавшихся нанокристаллов In. (D.V. Gruznev, D.A. Olyanich, V.A. Avilov, A.A. Saranin and A.V. Zotov. Growth of In nanocrystallite arrays on the Si(100)c(4x12)-Al surface// Surf. Sci. Vol. 600, N 22, P. 4986 - 4991 (2006).)

Исследованы фазовые переходы в псевдоморфной моноатомной пленке In на поверхности Si(111). Обнаружено, что псевдоморфный слой In, имеющий при комнатной температуре квази-гексагональную структуру ?7??3, при охлаждении в диапазоне температур от 265 до 225 К приобретает структуру ?7??7, а охлаждение до более низких температур приводит к формированию в пленке набора длиннопериодических структур. (A.A. Saranin, A.V. Zotov, M. Kishida, Y. Murata, S. Honda, M. Katayama, K. Oura, D.V. Gruznev, A. Visikovskiy and H. Tochihara. Reversible phase transitions in the pseudomorphic ?7??3-hex In layer on Si(111). Physical Review B 2006. Vol.74, N3, P. 035436-1 - 035436-7.)

На выращенных мультислойных кремниевых структурах со встроенными в р-слой кремния нанокристаллитами полупроводникового дисилицида железа ( -FeSi2) сформированы меза-диоды. Установлено, что транспорт носителей в меза-диодах определяется током, ограниченным пространственным зарядом, который зависит от наличия глубоких ловушечных уровней в запрещенной зоне кремния. Для образца с десятью встроенными слоями нанокристаллитов -FeSi2 был обнаружены один ловушечный уровень, локализованный на 402 мэВ выше потолка валентной зоны кремния. (A. Tsormpatzoglou, D. H. Tassis, C.A. Dimitriadis, L. D?zsa, N.G. Galkin, D.L. Goroshko, V.O. Polyarnyi, and E.A. Chusovitin. "Deep levels in silicon Schottky junctions with embedded arrays of -FeSi2 nanocrystallites" // Journal of Applied Physics, 2006, V. 100, 074313).

С помощью метода сканирующей туннельной микроскопии и расчетов из первых принципов изучены структурные превращения в монослойной системе Au/Si(111), индуцированные адсорбцией атомов In. Установлено, что адсорбция In приводит к трансформации исходной структуры ?-?3??3-Au к структуре ?3??3-(Au,In). При комнатной температуре эта трансформация происходит только внутри доменов фазы и не затрагивает доменные границы. Отжиг при 600оС приводит к устранению доменных границ и на поверхности формируется высокоупорядоченная фаза ?3??3-(Au,In), практически свободная от структурных дефектов. (D.V. Gruznev, I.N. Filippov, D.A. Olyanich, D.N. Chubenko, I.A. Kuyanov, A.A. Saranin, A.V. Zotov, V.G. Lifshits. Si(111)- ?-?3??3-Au phase modified by In adsorption: Stabilization of the homogeneous surface by stress relief. Physical Review B 2006. Vol. 73, N11, P. 115335-1 - 115335-7).

Исследованы оптические свойства кремния со встроенными мультислоями нанокристаллитов полупроводникового силицида магния методами оптической спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Рассчитаны оптические функции выращенных образцов с различным количеством слоев встроенных нанокристаллитов силицида магния и определен вклад силицида магния в электронную структуру мультислойных образцов в диапазоне энергий фотонов 1.5-3.0 эВ. Установлен вклад двухфононных резонансов (412, 432 и 470 см-1) в спектрах пропускания и диффузного отражения как пленок Mg2Si, так и мультислойных структур (МС). Показано, что в спектрах КР МС-структур проявляются как однофононные (228-275 см-1), так и двухфононные пики (432 см-1). (К.Н. Галкин, А.М. Маслов, В.А. Давыдов. "Оптические свойства мультислойных материалов на основе кремния и наноразмерных кристаллитов Mg2Si" // Журнал прикладной спектроскопии, 2006, т.73 , № 2 с.204-209. K.N. Galkin, A.M. Maslov, V.A. Davydov. Optical properties of multilayer materials based on silicon and nanosize crystallites of Mg2Si. // Journal of Applied Spectroscopy, 2006, V.73, № 2 p.227-233).

Выполнены эксперименты по исследованию методами ОЭС, СХПЭЭ, ДМЭ и АСМ роста и электронной структуры монослоев Co и Fe на Si(111), которые были получены с использованием холодного высокоскоростного осаждения. Для роста Fe на чистой поверхности Si(111) показано, что электронная плотность в одном-двух монослях кобальта на кремнии существенно ниже, чем в объемном металле и частично перераспределена в приповерхностный слой подложки кремния. Показано, что увеличение тепловой мощности потока оказывает существенное влияние на преодоление поверхностного энергетического барьера для перемешивания атомов железа с подложкой и приводит к активации послойного роста моносилицида железа на кремнии. (V.M.Il'yashenko, S.A.Kitan', S.V.Krylov, N.I.Plusnin, Formation of Fe and FeSi Nano-Heterostructures on Si(111), Physics of Low-Dimensional Structures, 2006, № 2, p. 42-46. Н.И. Плюснин, В.М. Ильященко, С.В. Крылов, С.А. Китань, Влияние мощности, переносимой атомарным пучком, на формирование границы раздела Fe/Si(111)7?7, Письма в ЖТФ. N.I.Plusnin, V.M.Il'yashenko, S.A.Kitan', S.V.Krylov, Formation of Co multilayers on Si(111): Growth Mechanisms, Electronic Structure and Transport, Appl. Surf. Sci. (to be published)).

Расчеты изменения мнимой части диэлектрической проницаемости и функции отклика сверхтонких пленок силицидов хрома и железа показали, что увеличение скорости атомов железа увеличивает концентрацию атомов кремния, растворенных в FeSi, и ухудшает кристаллическое качество FeSi, а в процессе осаждения хрома на Si(111) при комнатной температуре наблюдаются четыре стадии роста. Первая стадия (0 - 0.025 нм) соответствует разрушению реконструкции (7х7). Остальные стадии (0.025 - 0.26 нм) соответствуют формированию CrSi-подобных силицидов. (S.A. Dotsenko, N.G. Galkin, L.V. Koval', and V.O. Polyarnyi. In situ differential reflectance spectroscopy study of solid phase epitaxy in Si(111)-Fe and Si(111)-Cr systems. // e-Journal of Surface Science and Technology, 2006, V. 4 p. 319-329).

С помощью метода дифракции быстрых электронов изучен процесс взаимодействия потока оксида бора (В2О3) с поверхностью Si(100)2х1 в диапазоне температур 650-800?С. Найдено, что результатом этого взаимодействия является разрушение поверхностной структуры 2х1 и формирование поверхностной фазы Si(100)4х4-В, которое завершается при накоплении бора до величины равной 0.5 МЛ, где 1МЛ = 6.5х1014 ат./см2. Процесс накопления атомов бора лимитируется скоростью поставки адатомов Si к местам закрепления продуктов диссоциации молекул В2О3 (-В=О или - О-В=О). На основе структурного анализа, с использованием метода кривых качания, установлено, что поверхностная фаза Si(100)4 4-B состоит из доменов двух типов: -c(4 4) и -(4 4) (V.V. Korobtsov, V.V. Balashev, Kh. Bazarsad "B2O3 decomposition on Si(100) surface", Physics of Low-Dimensional Structures, N2, 2006, 34-41).

Проблемы управления

Создан принципиально новый метод быстрой (в реальном масштабе времени) подстройки параметров адаптивных нейронных сетей, используемых для высокоточного управления сложными нелинейными динамическими объектами в условиях быстрого изменения их параметров. Значительное (на несколько порядков) повышение скорости подстройки параметров этих сетей достигнуто за счет применения принципа предикативного управления, позволившего резко сократить объем обучающей выборки, используемой в процессе настройки нейронных сетей. Применение указанного метода позволяет реализовать высокоточные регуляторы для любых многосвязных объектов. (Филаретов В.Ф., Палис Ф., Цепковский Ю., Юхимец Д.А. Применение нейрофаззи сетей для управления сложными нелинейными динамическими объектами с переменными параметрами // Мехатроника, автоматизация, управление, №3, 2006, С.25-33. Палис Ф., Филаретов В.Ф., Цепковский Ю., Юхимец Д.А. Особенности синтеза прогнозирущих систем с нейрофаззи сетями для управления нелинейными динамическими объектами с переменными параметрами // Мехатроника, автоматизация, управление, № 12, 2006).

Предложен и исследован метод устойчивого решения задачи 3D-гравиметрии на негоризонтируемой инерциальной платформе, свободный от электромеханических преобразований и ориентированный на полное погружение задачи в вычислительную среду. При плохой разрешимости задачи, характеризуемой спектральным числом обусловленности , и доступных точностях ньютонометров ( 10-2 м/c2) и гироскопов ( 10-3 град/час) в численном суточном эксперименте достигнуты точности оценок аномалии силы тяжести и ориентации платформы соответственно 10-6 м/с2 и 10-5 рад. (Девятисильный А.С. О задаче векторной вычислительной гравиметрии. // Журнал технической физики. 2006, т. 76, вып. 7, с. 121-123. Девятисильный А.С., Числов К.А. К задаче выставки инерциальной навигационной системы на неподвижном основании в условиях гравитационной неопределенности // Проблемы управления, 2006, №4, с.54-58).

В рамках создания программного моделирующего комплекса для исследования методов управления движением автономных подводных аппаратов (АПА) разработан подход к ориентированию АПА по потоку видеоизображений. Поход основывается на применении фильтра Калмана и оригинального алгоритма поточечной реконструкции среды для калиброванных изображений. Проведены вычислительные эксперименты на синтетических данных, подтверждающие потенциальную эффективность предложенного подхода. (Бобков В.А., Борисов Ю.С. Восстановление траектории подводного аппарата и структуры среды по изображениям // Мехатроника, автоматизация, управление, №9, 2006, C. 25-31).

Разработан новый метод синтеза высокоточного комбинированного позиционно-силового управления электроприводами постоянного тока на основе квадратичного критерия качества. Этот метод позволяет создать системы управления многозвенными манипуляторами, которые обеспечивают не только точное перемещение рабочих инструментов по сложным пространственным траекториям, но и создают при этом требуемое усилие (давление) на объекты работ. В результате появляется возможность создать принципиально новый компактный и дешевый инструмент для качественной обработки сложных профилей и пространственных поверхностей без использования сложных агрегатных механизмов. (Филаретов В.Ф., Зуев А.В. Позиционно-силовое управление электроприводом манипулятора // Мехатроника, автоматизация, управление, № 9, 2006, С.20-24).

На основе доказанной теоремы о псевдоспектре возмущенного оператора и разработанных численно-аналитических процедур сформированы гарантирующие условия устойчивого наблюдения околостационарных орбит ИСЗ при ограничениях вычислительной среды. (Девятисильный А.С., Кислов Д.Е. Исследование разрешимости задач определения спутниковых орбит по измерениям // Проблемы управления, 2006, №4, с.50-53. Девятисильный А.С., Кислов Д.Е. Устойчивость динамических алгоритмов определения орбит квазистационарных ИСЗ // Космические исследования (принята к печати)).

Информатика

Создан автоматический алгоритм нахождения сбоя в строке данных геостационарных спутников (FY-2С, MTSAT-1R) и восстановления информации при приеме зашумленного изображения (Рис. 3а), который состоит из двух основных процедур. Первая определяет сбой на уровне элементов структуры кадра, вторая - внутри элемента структуры кадра (изображение в отдельном спектральном диапазоне (Рис 3б)). Впервые показано, что запорченные данные являются результатом пропуска бит при приеме и с точностью до нескольких байт возможно восстановление исходных данных из строки, которую до сих пор считали шумом.

Рис. 3. Пример изображения, содержащего сбой из-за потери битов (а) и восстановленное изображение (б). Спутник FY-2B, видимый канал.


(Боловин Д.А. Автоматическое выделение полосовых шумов геостационарного спутникового изображения с восстановлением поврежденной информации. // Исследование Земли из космоса, 2006, №3, с. 41-48).

Проведен подробный теоретический анализ возможных эволюционно-генетических последствий промысла на примере наиболее простой модельной ситуации, в которой проявляются закономерности взаимосвязанных изменений динамики генетической структуры и численности популяции, вызванные взаимодействием эволюционных (в основном селективных) и экологических (ограничивающих популяционный рост) факторов. (E.Ya. Frisman, O.L. Zhdanova A Mathematical model of the discontinuous genetic structures fixation process. In: Bioinformatics of Genome Regulation and Structure II. (Eds. N.Kolchanov and R. Hofestaedt) Springer Science+Business Media, Inc. 2006, pp. 499-509.

Разработаны методы анализа биомедицинской информации. Применение комплекса методов многомерной статистики позволило создать методы дифференциальной диагностики деятельности сердца человека. (Новгородцева Т.П., Сорокина Л.В., Абакумов А.И. Система обработки биомедицинской информации. Владивосток: Дальнаука, 2006. 136 с.)

Разработана синтаксическая модель аналогии между математическими доказательствами в контексте расширяемой модели математической практики. Полное доказательство обобщается до метадоказательства за счет введения глобальных синтаксических переменных. Инвариантами обобщения являются использованные в исходном доказательстве пропозициональные тавтологии и метаматематические аксиомы, а также унифицируемые части доказательства. Модель аналогии позволяет решить задачи обнаружения аналогии, построения аналогичного доказательства, генерации лемм, необходимых для построения аналогичного доказательства и генерации аналогичных теорем. Модель может использоваться в компьютерных системах автоматического и интерактивного доказательства теорем. (Гаврилова Т.Л., Клещев А.С. Внутренняя модель математической практики для систем автоматизированного конструирования доказательств теорем. Проблемы управления, 2006, №4, с. 32-35, №5, с. 68-73, № 6 . Клещев А.С. Модель аналогии между математическими доказательствами. Проблемы управления - в печати).

Разработана модель управления диалогом, основанным на графических статических сценах. Данная модель необходима для разработки инструментального средства, реализующего графический тип диалога. В настоящее время инструментальных средств для генерации графических диалогов не существует. Основная идея подхода - освободить разработчика от кодирования интерфейса, предоставив ему редактор, управляемый онтологией, для описания графической сцены в произвольной предметной области и автоматически генерировать по ней исполнимый код интерфейса. (Грибова В.В. Управление графическим диалогом на основе модели онтологии // Известия РАН. Теория и системы управления, 2006, №4, 100-109).

Разработана модель автоматической генерации кода пользовательского интерфейса на основе онтологий. Модель генерации кода пользовательского интерфейса и методы ее реализации описывает множество отображений терминов онтологии на различные конструкции языка программирования, а также пошаговое описание процесса автоматического формирования программного кода на различные языки программирования. (Грибова В.В., Клещев А.С. Управление проектированием и реализацией пользо-вательского интерфейса на основе онтологий // Проблемы управления, 2006, №2. C. 58-62. Грибова В.В. Тарасов А.В. Управление процессом автоматической генерации программного кода пользовательского интерфейса по его модели// III Междунар. конф. "Параллельные вычисления и задачи управления" [Электронный ресурс]. - Тр. конф. 2006 - (CD-ROM)).

Идентифицированы структурные свойства онтологий с учетом анализа онтологий таких предметных областей, как "графические пользовательские интерфейсы", "современный сольный танец", "анатомические элементы и стадии развития модельного растения" и других, исследованы взаимосвязи между различными онтологиями предметных областей и установлены общие виды структурных связей, присущих онтологиям разных предметных областей. Впервые структурные свойства таких онтологий классифицированы, разработан подход к их определению. Идентифицированные свойства вместе с подходом к их определению и измерению применимы для практического оценивания любых онтологий. (Шалфеева Е.А. Каталог структурных свойств owl-, oil-, kif-онтологий // Искусственный интеллект, 2006, т. 4, с.66-74).

Дано определение модульных многоуровневых моделей предметных областей. Показано, что модульная многоуровневая модель предметной области состоит из модульной многоуровневой модели онтологии предметной области, модульной модели знаний и модели действительности. Определен класс математических моделей для представления модульных многоуровневых моделей предметных областей - многоуровневые системы логических соотношений. Введенный класс моделей будет использоваться при разработке многоуровневых моделей сложно структурированных предметных областей. Использование таких моделей позволит создавать программные системы, адаптируемые к изменениям онтологий и знаний предметных областей. (Артемьева И.Л. Многоуровневые математические модели предметных областей // Искусственный интеллект, 2006, т. 4, с.85-94).

Разработана модель онтологии второго уровня, охватывающая раздел рентгено-флуоресцентного анализа аналитической химии. С использованием данной модели построена вторая версия модели онтологии первого уровня для данного раздела. Модель онтологии второго уровня будет использована при разработке моделей онтологии других разделов аналитической химии. С использованием данной модели разработана система, основанная на знаниях для решения задачи рентгенофлуоресцентного анализа. (Артемьева И.Л., Мирошниченко Н.Л, Старовойтов И.В. Интеллектуальная система для рентгенофлуорисцентного анализа // Информатика и системы управления, № 2, 2006, с.54-61).

Разработана административная система Многоцелевого компьютерного банка знаний. Административная система предоставляет пользователям Многоцелевого компьютерного банка знаний через сеть Интернет возможность делать запросы на получение полномочий по созданию новых специализированных банков знаний и новых информационных ресурсов, и по использованию сервисов этого банка, а администраторам банка удовлетворять или отклонять эти запросы. Система поддерживает процесс коллективного развития и использования информационных ресурсов в сети Интернет. (Клещев А.С., Орлов В.А. Компьютерные банки знаний. Многоцелевой банк знаний // Информационные технологии, 2006, №2, с.2-8. Клещев А.С., Черняховская М.Ю., Артемьева И.Л., Гаврилова Т.Л., Грибова В.В., Князева М.А., Никифорова Н.Ю., Орлов В.А., Шалфеева Е.А. Мультидисциплинарная система управления информационными ресурсами различных уровней общностей // Проблемы управления, 2006, №4, с. 64-68).

Разработан макет инструментального комплекса для автоматической генерации интерфейса на основе онтологий. На основе разработанной модели генерации кода и методов ее реализации разработан прототип Интегрированной среды для разработки пользовательских интерфейсов Onto Dev. Интегрированная среда Onto Dev предназначена для интерактивного формирования модели пользовательского интерфейса, автоматической генерации по ней программного кода и его связывания с кодом прикладной программы. (Грибова В.В., Тарасов А.В. Инструментальное средство ONTO DEV для проектирования и автоматической генерации пользовательского интерфейса // Информатика и системы управления, 2006, № 1. C. 152-158).