Аннотация: При решении задач системной инженерии к системам различного функционального назначения предъявляются требования обеспечения интероперабельности. Под интероперабельностью согласно ГОСТ Р 55062-2021 понимается способность двух или более систем или компонентов к обмену необходимой информацией и к использованию информации, полученной в результате такого обмена. Цель работы состоит в обзорном представлении существующих моделей и методов системного анализа интероперабельности для определения существенных угроз и условий при решении практических задач системной инженерии. По ходу обзора даются отдельные поясняющие примеры.

Аннотация: Построение многосвязной системы управления манипуляционным роботом, основанной на решении его обратной задачи динамики, является эффективным подходом к устранению взаимовлияний степеней подвижности. Один из главных факторов, ограничивающих его применение, заключается в высокой вычислительной сложности, связанной со значительной степенью нелинейности динамической модели манипулятора. В этой связи можно говорить об актуальности применения интеллектуальных подходов обработки знаний, способных обеспечивать аппроксимацию нелинейных функций многих переменных. Задачи такого рода эффективно решаются нейро-нечеткими системами, из которых наибольшее распространение на сегодняшний день получили адаптивные нейро-нечёткие системы вывода (АННСВ, ANFIS). Настоящая работа посвящена построению на их основе многосвязной системы управления манипуляционным роботом. В качестве объекта управления рассматривается трехзвенный манипулятор с кинематикой типа PUMA (Programmable Universal Manipulation Arm), поскольку данная кинематика получила широкое распространение в промышленной робототехнике. На основе аналитических данных выполнено обучение десяти ANFIS-структур, которые в совокупности аппроксимируют решение обратной задачи динамики рассматриваемого манипулятора. В работе представлено два типа многосвязных систем управления: с прямой динамической компенсацией взаимовлияний степеней подвижности и с линеаризацией объекта с помощью обратной связи. Аппроксимация решения обратной задачи динамики, требуемого в обоих системах, обеспечивается реализованными ANFIS-структурами. Произведено сравнение разработанных нейро-нечетких систем управления с системой на базе пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов (ПИД-регуляторов). В среде математического моделирования проведены экспериментальные исследования по оценке ошибки слежения при отработке заданной траектории. Согласно полученным результатам, прямая динамическая компенсация позволила добиться десятикратного, а линеаризация обратной связью тысячекратного повышения точности по сравнению с системой управления на базе ПИД-регуляторов.

Аннотация: Проведен анализ современного состояния регулирования и стандартизации технологий искусственного интеллекта в дорожно-транспортном комплексе Российской Федерации. Исследование выявляет существенный разрыв между формально развитой нормативной базой, включающей стратегические документы, федеральное законодательство и утвержденные национальные стандарты, и ее ограниченным практическим применением в отраслевых процессах. На основе комплексного мониторинга, включающего в себя научную коммуникацию, государственные закупки, экспертные оценки, нормативно-правовое поле, патентную активность и общественный дискурс, идентифицированы ключевые системные проблемы. Для их преодоления сформулирована дорожная карта поэтапной интеграции искусственного интеллекта в дорожно-транспортном комплексе Российской Федерации. В краткосрочной перспективе ключевыми этапами реализации дорожной карты определены создание испытательной лаборатории для валидации и сертификации технологий искусственного интеллекта и углубленная стандартизация по двум направлениям: интеллектуальная дорожная инфраструктура и автотранспортные средства. В среднесрочной перспективе приоритетом является формирование законодательных основ ответственности за решения, принимаемые системами искусственного интеллекта, что требует имплементации моделей солидарной ответственности и обязательного аудита алгоритмов. В долгосрочном периоде стратегической целью выступает учреждение отраслевого центра компетенций для консолидации экспертизы, гармонизации стандартов в рамках Евразийского экономического союза и обеспечения интероперабельности и устойчивого развития интеллектуального транспорта. Предлагаемый подход направлен на трансформацию фрагментарной модели регулирования искусственного интеллекта в целостную систему. Её основу составляет синергия трёх ключевых элементов: технических стандартов, обеспечивающих интероперабельность и безопасность; правовых рамок, распределяющих ответственность; и экспертной платформы для методического сопровождения. Интеграция данных компонентов формирует устойчивую систему, которая обеспечивает не только безопасное внедрение инноваций, но и долгосрочную конкурентоспособность отрасли за счёт сбалансированного и упреждающего регулирования.

Аннотация: В статье представлен системный анализ трансформации творческого процесса художника-монументалиста при интеграции технологий искусственного интеллекта (ИИ) в его профессиональную деятельность. Целью исследования стало построение и обоснование модели эффективного взаимодействия художника и ИИ на всех этапах профессиональной деятельности — от формирования концепции до материального воплощения. С использованием методов системного анализа творческий процесс декомпозирован на семь взаимосвязанных этапов, для каждого определены функции, вклад и ограничения ИИ. Результатом стала модель, включающая графическую блок-схему, таблицу функционального распределения и структурную схему «входы–процесс–выходы–критерии». Научная новизна заключается в системном описании творческого процесса монументалиста как человеко-машинной системы и в выявлении зон продуктивного синергетического взаимодействия. Показано, что ИИ эффективен в аналитико-подготовительных задачах (сокращение времени, расширения визуального диапазона и снижения когнитивной нагрузки), но не заменяет творческую интуицию, художественный замысел и мастерство.

Аннотация: Современные телекоммуникационные системы требуют высокоскоростных и энергоэффективных оптических коммутаторов для обработки сигналов в условиях динамически изменяющихся нагрузок. Существующие решения, такие как механические, электрооптические, акустооптические и термооптические коммутаторы, обладают ограничениями по быстродействию и управлению, что делает их непригодными для задач оптической пакетной коммутации (OBS) и работы в сетях 5G/6G. Цель работы: Разработка волоконно-оптического устройства быстрой нереляционной коммутации на основе двухрезонаторного интерферометра Фабри-Перо (ДИФП) с гребенчатой структурой выходного зеркала, обеспечивающего высокую скорость переключения и возможность управления непосредственно через оптический сигнал. Используемые методы: В работе применены методы компьютерного моделирования (с использованием пакета HFSS) для оптимизации конструкции гребенчатого зеркала и анализа интерференционной картины в смесителе ДИФП. Также использованы аналитические подходы для расчета параметров устройства, включая градиент показателя преломления и резкость интерференционной картины. Новизна: Предложение конструкции ДИФП с гребенчатой структурой зеркала, обеспечивающей многопортовое переключение сигналов. Использование градиентного смесителя для компенсации искажений интерференционной картины. Реализация нереляционного управления, где управляющая информация передается через сам оптический сигнал. Результаты: Разработанное устройство демонстрирует возможность коммутации оптических сигналов с временем переключения до долей наносекунд, что соответствует требованиям современных высокоскоростных сетей. Моделирование подтвердило эффективность ступенчато-скошенной гребенчатой структуры для разделения сигналов с различными длинами волн. Практическая значимость: Устройство может быть применено в центрах обработки данных (ЦОД), сетях 5G/6G, а также в системах радиочастотной передачи (RoF) для управления антенными решетками. Реализация технологии позволит снизить энергопотребление и повысить скорость обработки данных, что особенно актуально для задач оптической пакетной коммутации и динамической маршрутизации.

Аннотация: В статье проведён всесторонний анализ текущих подходов к испытаниям и калибровке микроэлектромеханических (МЭМС) акселерометров и гироскопов в составе инерциальных навигационных систем (ИНС). В свою очередь, ИНС используются в авиации, автомобильном транспорте, робототехнических комплексах, а также в бытовой электронике и устройствах дополненной реальности. Рассмотрены действующие международные и российские стандарты (ISO 16063, IEEE 1293, IEEE 2700, IEC 60068, ГОСТ Р 8.820–2013, ГОСТ Р 52931–2008), выявлены их возможности и ограничения при применении к современным МЭМС-сенсорам. Систематизирована классификация ошибок МЭМС-датчиков — смещение нуля (bias), масштабная погрешность, неортогональность осей, температурные зависимости, шумовые характеристики (ARW/VRW, bias instability и др.) — и показана роль методов, таких как Allan variance и PSD, для идентификации шумовых составляющих. Проанализированы практические проблемы отрасли: фрагментарность методик у различных производителей и лабораторий, недостаток специализированной метрологической базы (шестипозиционные стенды, многоосевые поворотные платформы, термокамеры), несопоставимость результатов при различной обработке сигналов и игнорирование перекрёстных эффектов при раздельной калибровке акселерометров и гироскопов. Выполнено сравнение МЭМС с альтернативными технологиями (FOG, RLG), подчёркнуты компромиссные преимущества МЭМС по цене, габаритам и энергоэффективности при ограничениях по точности. Предложена многоуровневая система стандартизации, включающая унифицированные сценарии статико-динамических испытаний, согласованные модели ошибок, единый машиночитаемый формат отчётов (JSON/XML) и набор метрических процедур (Allan deviation, PSD, бюджет неопределённости по GUM). Описаны методики статических и динамических испытаний, совместной калибровки ИНС и примеры обязательных полей для паспортов датчиков. В заключении обоснована необходимость разработки национального стандарта, согласованного с международными документами, как средства обеспечения воспроизводимости испытаний, сопоставимости результатов и повышения доверия к отечественным ИНС на мировом рынке.

Аннотация: В статье рассматривается семантико-ориентированный метод формирования целевого набора тестовых данных для мутационного тестирования (фаззинг-тестирования) синтаксических анализаторов (парсеров) структурированных форматов. Под мутационным тестированием понимается автоматизированная генерация и систематическая модификация входных данных с целью провоцирования сбоев (отказов) и выявления дефектов в тестируемой программе. Синтаксический анализатор (парсер) рассматривается как компонент, выполняющий разбор входной последовательности по правилам формальной грамматики и построение структурированного представления входа. Подход основан на формальном представлении анализируемой программы в виде аннотированного графа потока управления, где каждому условному оператору сопоставляется логический предикат. Эти предикаты решаются средствами SAT/SMT-решателей, что позволяет формировать входные данные, направленные на редко достигаемые ветвления программы. Такой механизм повышает вероятность выявления ошибок, связанных с граничными условиями, глубокой вложенностью и сложными логическими зависимостями. В систему метода включена количественная оценка покрытия ветвлений и остаточного риска по методу Гуда–Тьюринга, обеспечивающая формализованный критерий завершённости тестовой кампании. Практическая применимость подхода продемонстрирована на ряде парсеров (cJSON, RapidJSON, tinyxml2, yaml-cpp) при использовании инструментального средства American Fuzzy Lop++ (AFL++). При идентичных условиях компиляции и параметрах инструментирования зафиксировано устойчивое увеличение доли покрытых ветвлений и числа уникальных переходов на 8–10 % по сравнению с базовой конфигурацией, а также ускорение достижения редких ветвлений. Для дополнительных программ, обрабатывающих структурированные данные, прирост составил около 11–13 %, что подтверждает переносимость метода. Учитывались вариации запусков, влияние сложности входов и ограничения решателей, что повышает достоверность выводов. Показано, что оценка остаточного риска количественно описывает вероятность выявления новых ветвлений на поздних этапах тестирования. В заключение обосновано, что включение семантической информации о структуре программы при формировании набора тестов повышает эффективность фаззинг-тестирования и рекомендуется для парсеров глубоко вложенных и грамматически насыщенных форматов.

Аннотация: В приложениях виртуальной реальности (VR) некоторые пользователи испытывают киберукачивание. Для части пользователей, которые легко переносят погружение в VR, вызывает дискомфорт сочетание некоторых видов движений и перемещений. При разработке программного обеспечения VR-приложений необходимо обоснованно выбирать для реализации те комбинации перемещения, которые вносят минимальный дискомфорт. Поскольку у разных групп пользователей разный уровень подготовки и стрессоустойчивости (например, пилоты практически не испытывают киберукачивания, высокий уровень у киберспортменов, студенты и пользователи VR-тренажеров имеют разный уровень устойчивости к киберболезням), то актуальной является задачи разработки инструментов анализа киберукачивания для конкретной группы пользователей. Разработано программное обеспечение, включающее различные комбинации перемещения используемые в VR-играх. Проведено исследование для двух выборок пользователей (студентов). В рамках исследования выявлены наиболее предпочтительные комбинации перемещений и их технические характеристики, которые можно рекомендовать при разработке VR-игр или тренажеров для студентов.

Аннотация: В работе предложен алгоритм вещественной однокритериальной оптимизации, объединяющий потенциал квантово-инспирированных вычислений с механизмом контекстно-зависимой самонастройки. В основе нового алгоритма лежит модифицированный квантово-инспирированный генетический алгоритм, использующий многоуровневые квантовые системы и физически обоснованную модель декогеренции, имитирующую условия эпохи NISQ. В отличие от существующих квантово-инспирированных алгоритмов оптимизации, основанных на ручной калибровке или фиксированных эвристиках, предложенный алгоритм автоматически регулирует ключевые управляющие параметры, такие как угол поворота в квантовых вентилях и вероятность мутации, на основе анализа собственного опыта с использованием истории успеха и взвешенного среднего Лемера второго порядка. Это позволяет динамически адаптировать баланс между глобальным исследованием и локальной эксплуатацией в соответствии с особенностями ландшафта целевой функции. Комплексная оценка на основе набора эталонных функций из бенчмарка по эволюционным вычислениям показала, что предложенный алгоритм обеспечивает высокую надёжность и устойчивость на мультимодальных, а также сложных гибридных и композитных функциях. Полученные результаты подчёркивают перспективность синтеза квантово-инспирированных оптимизационных моделей и адаптивных стратегий управления для создания робастных инструментов решения задач оптимизации в условиях «чёрного ящика».

Аннотация: Цели. В статье рассмотрена задача нелинейного снижения размерности данных с применением алгоритма PaCMAP (Pairwise Controlled Manifold APproximation). Цель работы – исследование различных сценариев предварительной обработки данных и инициализации вложений при реализации алгоритма PaCMAP. Методы. В базовой версии алгоритма PaCMAP для предварительной обработки данных и инициализации вложений используется алгоритм PCA, являющийся алгоритмом линейного снижения размерности. В предлагаемой статье рассматриваются и исследуются в смысле минимизации значения функции потерь различные сценарии предварительной обработки данных и инициализации вложений с использованием 11 алгоритмов линейного и нелинейного снижения размерности в составе алгоритма PaCMAP. Результаты. Результаты экспериментальных исследований на тестовых и практических наборах данных демонстрируют преимущество ряда алгоритмов снижения размерности при включении их в сценарий предварительной обработки данных и инициализации вложений по отношению к алгоритму PCA. Лучшие результаты (в смысле минимизации функции потерь) на рассмотренных наборах данных получены, в частности, с применением алгоритмов UMAP, MSD и SE. При этом использование алгоритма MSD в составе алгоритма PaCMAP сопровождается значительными временными затратами. Выводы. Ряд алгоритмов линейного и нелинейного снижения размерности имеют преимущество (в смысле минимизации функции потерь) по отношению к алгоритму PCA при включении их в сценарии предварительной обработки данных и инициализации вложений в составе алгоритма PaCMAP. При этом использование алгоритма PCA в составе алгоритма PaCMAP обеспечивает минимальные временные затраты на его реализацию, а использование алгоритма MSD в составе алгоритма PaCMAP приводит к максимальным временным затратам на его реализацию.

Аннотация: В статье предложен подход к автоматизированному синтезу электронной структуры изделия (ЭСИ) на основе больших языковых моделей (LLM), программирования в ограничениях и трансляторов промежуточных представлений. Рассмотрена проблема преобразования неструктурированных естественно-языковых требований экспертов в формализованные машинно-читаемые представления, соответствующие стандартам ГОСТ Р 2.053-2023 и ГОСТ 2.054-2013. Ключевой особенностью подхода является использование LLM в качестве семантического преобразователя, генерирующего промежуточное представление (ПП) в соответствии с формальной контекстно-свободной грамматикой на основе JSON. Представлена архитектура системы, включающая модули семантического синтеза, валидации промежуточного представления и трансляторов в целевые форматы. В работе представлена модульная архитектура системы, включающая три основных уровня: взаимодействия, обработки и синтеза, а также данных и интеграции. Детально описаны компоненты синтеза, валидации промежуточного представления и трансляторов в форматы SQL и UML. Разработаны и экспериментально апробированы два алгоритма: базовый синтез ЭСИ и расширенный с применением подхода «человек в цикле» (human-in-the-loop) для итеративного уточнения требований. Практическая значимость работы заключается в возможности интеграции разработанных алгоритмов в системы автоматизации проектирования, технологической подготовки производства и управления жизненным циклом изделий на производственных предприятиях.