Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління»

Осесиметрична термопружна деформація багатошарової плити з неідеальним тепловим контактом між шарами

2021-10-12T15:11:44+00:00

Інтегральне перетворення Ганкеля та метод функцій податливості застосовано до розв’язання осесиметричної задачі термопружності для багатошарової плити з неідеальним тепловим контактом між шарами. У матричній формі побудовано рекурентні співвідношення, що пов’язують функції податливості сусідніх шарів плити. Чисельні розрахунки проведено для двошарової плити, що перебуває під дією теплових навантажень. Проаналізовано вплив коефіцієнта теплового опору на розподіл температури в точках нижньої межі верхнього шару і точках верхньої межі нижнього шару, а також на розподіл нормальних напружень на стику шарів плити.

Прогнозування стаціонарного розподілу носіїв заряду в активній області p-i-n структур методами теорії збурень

2021-10-12T15:39:54+00:00

Розроблено методику прогнозування стаціонарного розподілу концентрації електронно-діркової плазми в і-області поверхнево-орієнтованих p-i-n структур, яка забезпечує можливість з достатнім ступенем адекватності описувати стан плазми не тільки всередині активної області діода (відтворюючи результати застосування наближення амбіполярної дифузії), але й, що важливо, поблизу зон p-i- та n-i- контактів. Відповідна математична модель сформована у вигляді нелінійної сингулярно збуреної крайової задачі для системи рівнянь неперервності струму носіїв заряду та Пуассона. Отримано її наближений розв’язок у вигляді відповідних асимптотичних рядів за степенями малого параметра. Проведено комп’ютерний експеримент.

Комп'ютерне моделювання - новий метод досліджень у природничіх науках

2021-10-12T20:53:10+00:00

На даний час комп’ютери, зв’язані мережею, почали активно використовуватись для наукових досліджень. Це суттєво збільшило можливості дослідника, який проводить аналіз процесів та виконує розрахунки. Таке збільшення кількості доступних операцій призвело до якісних змін у наукових дослідженнях: вчені отримали нові можливості для дослідження процесів та пристроїв. Різко збільшилась швидкість проведення досліджень та аналізу їх результатів. Збільшення на порядки темпів всіх дослідницьких процедур, починаючи від постановки проблеми та закінчуючи детальним аналізом отриманого рішення та внесенням змін до структури досліджуваних моделей призвели до того, що в результаті чисельних експериментів стало можливим знаходити нові, раніше невідомі рішення, відкривати нові ефекти та явища. Персональний комп’ютер дозволив на багато порядків посилити індивідуальні можливості людини. Це дало можливість обробляти величезну кількість інформації, забезпечивши доступ через мережу до великої кількості наукових та технічних даних, до різноманітних літературних джерел, а також дозволило досліднику швидко знаходити експертів в різних галузях, незалежно від відстані. З’явились нові методи та технології розрахунків, розширились можливості діагностики отриманих результатів, суттєво зросли темпи аналізу як аналітичних конструкцій так і числових рішень, значно поліпшився доступ до великого масиву наукових даних, різко пришвидшилось усвідомлення дослідниками результатів своїх експериментів. Все це свідчить про новий характер наукових досліджень. Так, з’явились такі дисципліни, як “комп’ютерна хімія”, що змогла швидко створювати необхідні речовини із заданими властивостями, “комп’ютерна фізика”, що дозволяє отримувати складні рішення, діагностувати їх, вносити зміни та вибирати параметри для моделей. Виникла нова реальність наукових досліджень - «людина-комп'ютер-мережа». В статті на прикладі результатів роботи наукової групи кафедри штучного інтелекту та програмного забезпечення Харківського Національного університету імені В.Н. Каразіна наведено результати нових підходів до наукових досліджень. Показано, як завдяки проведеному комп’ютерному моделюванню колективних процесів взаємодії заряджених частинок з полями та інших процесів було виявлено ряд фізичних явищ, що раніше не були відомі дослідникам.

Нейроні мережі в сучасну епоху

2021-10-12T21:24:34+00:00

Показана ідея застосовувати уявлення про роботу людського мозку як математичні моделі, які можна використовувати в безлічі прикладних задачах. Показано, що математичні та фізіологічні моделі по суті мають досить мало спільного, але основну ідею - застосовувати нейрони, як деякі самостійні обчислювальні вузли і комбінувати їх в шари - залишили і розвинули. Наведено історичні підгрунтя розвитку науки нейронних мереж, згадані основні дослідники, чиї роботи впливали на вектор і темп розвитку технологій найсильніше. Показано, що нейронні мережі мали різну підтримку з боку інвесторів за час свого розвитку і пік масового інтересу до них був залежний від виникнення необхідних обчислювальних потужностей або проривний архітектури мережі. Такими були свого часу персептрони, мережі з наявністю зворотного зв'язку, мережі, які застосовують операцію згортки для аналізу і класифікації зображень. Показано, що так зване глибоке навчання розвинулося на базі методів оптимізації ваг градієнтним спуском. Проведено огляд відомих рішень мереж навчання без учителя, зі зворотним зв'язком і мовні моделі. Генеративні моделі виглядають, як найбільш перспективний напрямок у розвитку наукової думки і створенні інтерпретованих рішень на базі нейронних мереж.

Аналіз атаки деавтентифікації в мережах IEEE 802.11 та пропозиція по її виявленню

2021-10-12T21:52:09+00:00

Безпроводові мережі використовують радіоефір та широкомовну природу фізичного рівня і через це надзвичайно вразливі до можливих атак і несанкціонованого доступу. У статті розглянуті питання, пов'язані з технологією IEEE 802.11, докладно описана вразливість, яка дозволяє зловмиснику виконувати DoS-атаку у ситуації, коли не використовуються захищені кадри управління Protected Management Frames (PMF). Аналіз і практичні експерименти довели, що існуюча вразливість технології Wi-Fi до сих пір залишається небезпечною для кінцевих користувачів, і використовуючи її зловмисник може відправляти підроблені кадри деавтентифікації, що призводить до порушення зв’язку між клієнтами та точками доступу, до яких вони підключені. Дану атаку реалізовано на реальному випробувальному стенді безпроводової мережі і проведені обширні експерименти по вивченню поведінки мережних вузлів в нормальних умовах та під час атаки. Для реалізації атаки були використані: операційна система Kali Linux, інструмент Aircrack-ng для запуску атаки і Wireshark для захоплення і аналізу кадрів IEEE 802.11. Експериментальні дослідження дозволили виділити аномалії під час атаки і на підставі цього запропоновано алгоритм виявлення атак деавтентифікаціі. Пропонується використовувати детектор атаки деавтентифікації (Detector of Deauthentication Attack DDA), який буде сканувати та аналізувати безпроводовий мережний трафік, і видавати попередження у разі виявлення атаки. Запропоноване рішення використовує комбінації з трьох параметрів (код причини reason code, часова мітка timestmap, рівень потужності сигналу RSSI), що на наш погляд дозволить знизити частоту помилкових спрацьовувань.

Метод інтегральних рівнянь в задачах дослідження коливань оболонок, частково заповнених рідиною

2021-10-12T22:09:26+00:00

Перевантаження на активних ділянках польоту впливають на стійкість ракети-носія та досягають величини у кілька g. Для дослідження стійкості рідинних ракет-носіїв щодо дії поздовжніх коливань на активній ділянці польоту застосовуються методи математичного моделювання. В статті наведено моделювання малих коливань руху рідини у жорсткій, частково заповненій оболонці обертання на основі розробленої математичної моделі: рідина ідеальна та нестислива, рух рідини є безвихровим, градієнт потенціалу швидкості є швидкістю рідини. Визначені умови для потенціалу швидкості на границях розрахункової області. Виконуються кінематична та динамічна умови на вільній поверхні та умова непротікання на днищі та бокових поверхнях резервуару. Отримано розв’язок системи диференційних рівнянь з виконанням граничних умов. Досліджені коливання рідини в умовах низької гравітації та узагальнено граничні умови. В динамічній граничній умові здійснено врахування поверхневого натягу. Для розв’язання задач про власні та вимушені коливання оболонкових конструкцій з відсіками, що містять рідину, розроблено метод заданих форм. Отримано систему диференційних рівнянь відносно пружних переміщень конструкції та діючого тиску рідини, для розв’язання якої використано три набори базисних функцій. Виконано урахування гравітаційної складової у системі сингулярних рівнянь в задачі коливань рідини в жорсткій оболонці. При цьому розглянуті випадки положення контрольних точок на вільній поверхні рідини та на поверхні оболонки. Розв’язок системи рівнянь визначає потенціал швидкостей. Досліджено умови, при яких вплив поверхневого натягу стає несуттєвим. Отримані результати свідчать про те, що при значних параметрах перевантаження вплив поверхневого натягу стає несуттєвим. Але зі зменшенням цього параметру (при низьких рівнях гравітації) поверхневий натяг стає домінуючим.