ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА
В рамках гидродинамического описания исследуется динамика нелинейных цилиндрических ленгмюровских волн в изотермической плазме, где ионы образуют неподвижный фон. Задача рассматривается в электростатической постанове для двухмерной геометрии. Используя частное, точное аналитическое решение уравнений гидродинамики, получена система дифференциальных уравнений, описывающая динамику электронов с учетом конечной температуры электронов. В настоящих расчетах использовался параболический по радиусу, вогнутый температурный профиль, связанный с меняющейся только по времени электронной плотностью. В рамках данной модели обсуждается влияние начальных условий и тепловых эффектов на регулярную динамику возбуждаемых волн и развитие гидродинамических сингулярностей в электронном потоке. Получены оценки, задающие допустимый диапазон параметров плазмы, при которых реализуется либо регулярное поведение волны, либо происходит опрокидывание электронной волны. Показано, что развитие сингулярного поведения за счет собственной нелинейности можно избежать при учете тепловых эффектов и начального вращения электронного потока. Данные результаты могут быть полезны для установления механизмов неравновесного переноса энергии/импульса в плазменных средах с конечной температурой электронов и ионов.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
Рассматривается обобщенное уравнение Герджикова–Иванова. В последние годы это уравнение интенсивно изучается, поскольку оно используется для описания распространения импульсов в оптическом волокне. В отличие от классического уравнения Герджикова–Иванова, исследуемое уравнение не проходит тест Пенлеве, и задача Коши для этого уравнения не решается методом обратной задачи рассеяния. Этот вариант уравнения Герджикова–Иванова имеет лишь ограниченное число законов сохранения. С помощью множителей и прямых вычислений в работе построены законы сохранения рассматриваемого уравнения и найдены два закона сохранения без ограничений на параметры уравнения. Еще один дополнительный закон сохранения найден при дополнительном ограничении на параметры уравнения. В работе также получены первые интегралы для обыкновенных дифференциальных уравнений в результате редукции законов сохранения к переменным бегущей волны в обобщенном уравнении Герджикова–Иванова. Найдены аналитические решения рассматриваемого уравнения. Точные решения обобщенного уравнения Герджикова–Иванова представлены в форме оптических солитонов, а также через эллиптические функции Якоби. Используя вспомогательные интегралы, вычислены сохраняющиеся величины для оптического солитона. Консервативные плотности соответствуют физическим величинам: мощности, момента и энергии. Полученные сохраняющиеся величины имеют практическую пользу при численном и нейросетевом моделировании процессов распространения импульсов в оптическом волокне
Исследуется нелинейное уравнение Шредингера общего вида, в котором хроматическая дисперсия и потенциал задаются двумя произвольными функциями. Рассматриваемое уравнение является естественным обобщением широкого класса родственных нелинейных уравнений, которые часто встречаются в различных разделах теоретической физики, включая нелинейную оптику, сверхпроводимость и физику плазмы. Найдены точные решения нелинейного уравнения Шредингера общего вида, которые выражаются в квадратурах. Описаны одномерные несимметрийные редукции, приводящие исследуемое уравнение в частных производных к более простым обыкновенным дифференциальным уравнениям или системам таких уравнений. Специальное внимание уделено уравнениям, дисперсия которых задается степенной функцией. Полученные в данной работе точные решения могут использоваться в качестве тестовых задач, предназначенных для оценки точности численных методов интегрирования нелинейных уравнений математической физики
В статье проведен групповой анализ нелинейных уравнений в частных производных второго порядка, моделирующих распространение сдвиговых волн в нелинейно-упругой цилиндрической оболочке, взаимодействующей с внешней упругой средой. Уравнения содержат кубическую нелинейность и обобщают известные модели Линя – Рейсснера – Тзяна и Хохлова – Заболотской. Найдены их классические симметрии с использованием универсального алгоритма коммутативной алгебры, состоящего в построении базиса Гребнера системы определяющих уравнений для нахождения явного вида производящей функции группы симметрий. Для построения решений, инвариантных относительно группы сдвигов в пространстве независимых переменных, использован метод годографа, позволивший перейти от нелинейного уравнения в частных производных к системе линейных уравнений с переменными коэффициентами. Для автомодельного режима, инвариантного относительно растяжений, получено нелинейное уравнение, линейная часть которого точно решена в терминах функций Бесселя и тригонометрических функций. Установлены условия, необходимые для физической реализуемости точных решений.
ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА
В быстро развивающейся области разработки программного обеспечения компании все чаще используют парадигму DevOps для повышения скорости и качества. Однако управление процессами DevOps сопряжено со значительными трудностями. Несмотря на то, что свод знаний по управлению проектами (PMBOK) предоставляет лучшие практики, не зависящие от отрасли, существует пробел в понимании практической осуществимости достижения ее факторов успеха в рамках проектов DevOps. Цель исследования – выявить ключевые факторы успеха в управлении ИТ-проектами DevOps, которые считаются важными, но не всегда реализуются на практике. Проведен анкетный опрос с использованием теории нечетких множеств и метода анализа нечеткой иерархии для решения многокритериальных задач принятия решений. В результате анализа был составлен ранжированный список действий, в котором были выделены две группы: действия, которыми пренебрегают, и действия, которым уделяется больше внимания, чем требуется. Эти результаты указывают на несоответствия между признанными факторами успеха и реальной практикой управления. Устранение этих несоответствий имеет решающее значение для повышения эффективности управления проектами DevOps, оптимизации распределения ресурсов и улучшению показателей успешности проектов. Эти выводы служат основой для разработки стратегий, которые лучше интегрируют принципы PMBOK в процессы DevOps.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Перспективной системой для создания биосенсоров нового поколения является твердотельная пора, размеры которой сопоставимы с исследуемой молекулой. Суть детектирования и анализа частиц заключается в регистрации ионных токов, протекающих через пору. При этом в момент, когда в пору проникает молекула исследуемого объекта, величина тока изменяется в зависимости от размера и формы частицы. Следовательно, масштабы данных изменений могут являться признаком, позволяющим производить детектирование определенных частиц. Интерпретация результатов экспериментов по измерению вольт-амперных характеристик (ВАХ) нанопор является комплексной задачей, одним из решений которой может стать создание численной модели твердотельной нанопоры. В работе представлено создание математической модели исследуемых образцов твердотельных пор в мембране из нитрида кремния в программе COMSOL MultiPhysics®. Произведено моделирование процесса протекания ионного тока через поры различного диаметра, получены соответствующие ВАХ. Для верификации модели создана методика измерения ВАХ реальных образцов мембран, отработанная при проведении ряда экспериментов по измерению ВАХ образцов с порами диаметром 1–57 мкм и 55–140 нм. Установлено, что отклонение результатов моделирования от результатов эксперимента составляет порядка 30 % для измерений пор диаметром меньше 70 нм и не превышает 10–15 % в остальных случаях. Работа показывает отклик системы на пропускание наночастиц золота диаметром 40 нм. В России полномасштабных работ по созданию подобных математических моделей твердотельных пор и их измерению не проводится. Данная работа может служить отправной точкой для проведения серии экспериментов по измерению твердотельных нанопор.
Негативная динамика частоты онкологических заболеваний придает высокую значимость и актуальность задаче повышения эффективности методов диагностики. По всему миру ежегодно выявляют более 10 млн случаев патологии, в том числе фиксируется 2.2 млн случаев онкологии легких, из которых 1.8 млн случаев заканчиваются летально. Ранняя, дифференциальная и точная диагностика заболевания традиционно считается важной задачей медицины. Целью работы является создание автоматизированной системы обработки результатов объективного контроля для дифференциальной диагностики злокачественных новообразований в грудной клетке и повышение с ее помощью точности и скорости диагностики. Полученный в результате работы продукт представляет собой систему искусственного интеллекта на основе нейронной сети, осуществляющей анализ изображений и их множественную классификацию. Анализ изображений позволяет не только фиксировать отсутствие или наличие злокачественных новообразований, но и в последнем случае произвести дифференциальную диагностику аденокарциномы, крупноклеточной карциномы и плоскоклеточного рака легких. Результаты работы данного продукта заметно превосходят достижения других описанных и доступных в настоящее время систем: полученный в результате работы продукт имеет ошибку 3.5 %, в то время как ошибка существующих аналогов составляет не менее 7.1 %, что в два раза больше ошибки полученной системы. Предлагаемый продукт позволяет в два раза сократить количество неправильно поставленных системой диагнозов по сравнению с существующими в настоящее время аналогами.
В настоящее время в строительной отрасли активно внедряются цифровые решения, обеспечивающие поддержку технологических процессов строительно-монтажных работ (СМР). Особенно актуальным решением является цифровизация производства исполнительной документации. Современные стандарты и нормативные акты уже описывают рекомендации к информационным системам электронного документооборота на строительных объектах, а также характеристики, которыми должна обладать документация в цифровом виде. Однако описание этапов инспекций строительного контроля при формировании комплектов исполнительной документации они не регламентируют. В связи с технической потребностью информационная система исполнительной документации должна быть гибкой и универсальной для применения к любому типу объекта строительства. Разработка цифрового инструмента требует комплексной аналитики по унификации бизнес-процессов строительного контроля, что является целью данной работы. В исследовании авторами были рассмотрены нормативные источники, описывающие требования к ведению на проектах капитального строительства ключевых приемочных работ, а именно, инспекций входного, геодезического, операционного и приемочного контролей. Составлена таксономия видов СМР, для которых применимы унифицированные группы контрольных процедур. С помощью метода графического моделирования разработан набор унифицированных бизнес-процессов. Средствами системного анализа определены ответственные исполнители и сроки проведения инспекционных мероприятий. В завершение работы представлено описание текущих ограничений для цифровизации разработки и ведения исполнительной документации.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
В ходе научных исследований в области управляемого термоядерного синтеза сегодня в России используется ряд электрофизических установок и стендов. Данные научные исследования имеют большое значение для развития национальной программы по физике плазмы и в активных фазах их проведения требуют как современных средств их автоматизированной информационной поддержки (например, обеспечения своевременного регламентированного доступа к вычислительным средствам для проведения расчетов), так и наличия единой площадки для взаимодействия с коллегами в рамках общей новостной, нормативно-справочной, событийной и иных тематических повесток. Таким образом, крайне актуальной является задача создания единых, современных, унифицированных программных средств, которые обеспечили бы возможность оперативного обмена информацией по тематикам исследований через веб-интерфейс. В России разрабатывается уникальная отечественная аппаратно-инфраструктурная платформа информационно-коммуникационного пространства (АИП ИКП, включающая в себя ряд функциональных возможностей для получения данных из источников (установок и стендов), их отображения и анализа. В данной работе рассмотрена задача создания портала информационного обмена как единого интерфейса взаимодействия участников УТС-сообщества в рамках АИП ИКП (FusionSpace.RU). Были определены основные задачи, архитектура, а также выбраны и апробированы технологии их реализации. Рассмотренные решения обеспечивают возможность информационного взаимодействия участников УТС-сообщества России в рамках АИП ИКП. Сформированы выводы по результатам проведенной работы.