Computer Science and Applied Mathematics

МЕТАЕВРІСТИКИ НА БАЗІ ФРАГМЕНТАРНИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЗАДАЧІ ПОКРИТТЯ МНОЖИН ТОЧОК НА ПЛОЩИНІ

І. В. Козін, О. В. Сардак — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Задача покриття кінцевих множин точок на площині фігурами різних типів належить до складних задач дискретної оптимізації. Існує досить багато варіантів цієї задачі, більшість яких належать до класу NP-важких задач. Для пошуку точних розв’язків задач покриття відсутні алгоритми поліноміальної трудомісткості. Звичайно, існують точні алгоритми для цієї задачі, але всі вони зводяться до повного перебору варіантів. Навіть більше, невідомі й наближені алгоритми розв’язку таких задач із заданими оцінками точності. Тому значний інтерес становлять розроблення та дослідження евристичних методів оптимізації. Одним із перспективних напрямів є розроблення алгоритмів, заснованих на відомих метаеврістичних підходах, які з успіхом використовуються для вирішення багатьох задач дискретної оптимізації. Одним зі слабких місць використання метаевристик є наявність обмежень у багатьох задачах точкового покриття. Зокрема, це всілякі перепони, обмеження розміщення точок, обмеження, пов’язані з можливими перетвореннями точок у координатному просторі (зрушення, повороти). Тому найчастіше доводиться модифікувати відомі алгоритми. Це призводить до великої різноманітності метаевристик, які відомі за однією назвою (генетичний алгоритм, мурашиний алгоритм), але насправді орієнтовані на чітко визначене коло задач. Це призводить до труднощів у створенні програмних продуктів, які стають індивідуальними для різних задач. Основна мета даної роботи – розробити універсальний підхід до розв’язання складних в обчислювальному сенсі задач, який дозволяє використовувати відомі метаеврістики для різних класів задач покриття без суттєвих змін алгоритмів. Для цього запропоновано метод побудови гібридних алгоритмів, що є комбінацією фрагментарного алгоритму, який є індивідуальним для кожного виду задачі покриття, і метаеврістики, яка вже не прив’язана до конкретного класу задач. Такий метод може бути легко перенесений і на інші класи задач дискретної оптимізації, для яких можна побудувати фрагментарну модель.

АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАДАЧІ ФЕРМА – ТОРРІЧЕЛЛІ ДЛЯ ЧОТИРИКУТНИКІВ

І. І. Максимов, Н. М. Кіяновська, В. К. Слободянюк, І. І. Максимова — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Однією із задач оптимізації в геометрії є пошук оптимальної точки Ферма – Торрічеллі, що забезпечує знаходження мінімальної суми відстаней до вершин заданого многокутника. Але, незважаючи на майже чотирьохсотлітню історію задачі, натепер знайдено універсальні геометричні розв’язки лише для випадків рівнозважених вершин трикутників і чотирикутників. Це істотно обмежує її застосовність у практичних сферах. Водночас дана задача має велике практичне значення для широкого спектра прикладних завдань. Вона є фундаментальною для оптимального розміщення критично важливих об’єктів, як-от переробні підприємства, великі склади, а також для значної оптимізації транспортних і логістичних схем тощо. Але в перелічених вище завданнях найчастіше розглядають умову, коли задані вихідні точки многокутників зазвичай мають різну значущість, або «вагу», що робить їх різнозваженими. Однак саме для різнозважених вершин досі відсутні навіть базові геометричні методи розв’язування, навіть для найпростіших випадків, що мають форму найпростіших фігур – трикутників і чотирикутників. Складаючи математичну модель задачі для пошуку координат оптимальної точки, ми приходимо до системи ірраціональних рівнянь та неявних функцій високого порядку, що ускладнює аналітичне дослідження. Задача значно спрощується для випадків із симетричними чотирикутниками (зокрема, із квадратом і ромбом), де симетрія дозволяє застосовувати більш прямі аналітичні підходи. У процесі даного дослідження нами було встановлено координати оптимальної точки Ферма – Торрічеллі як для різнозважених вершин чотирикутників, проведено аналіз впливу параметрів ромба й вагового коефіцієнта на положення оптимальної точки. Окрім того, встановлені умови, за яких вершина ромба може бути оптимальною точкою. Досліджені особливості зміни рівнозваженої і різнозваженої сум відстаней до вершин чотирикутника. Досліджений вплив вагового коефіцієнта на положення оптимальної точки. Проведено дослідження форми ліній рівня (для випадків чотирикутників представлені чотирицентровими еліпсами), що надало можливість визначити вплив відхилення від оптимальної точки на збільшення основних показників.

ЕФЕКТИВНИЙ МОДУЛЬ ЗСУВУ ВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ З ПОРИСТОЮ МАТРИЦЕЮ

В. В. Плечун, О. Г. Спиця — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Для математичного моделювання механічної поведінки волокнистих композиційних матеріалів з високою частотою армування використовують процедуру гомогенізації. Це дозволяє представити неоднорідний композиційний матеріал «уявним» гомогенізованим матеріалом, механічні властивості якого описуються ефективними пружними сталими. Для односпрямованого волокнистого композиційного матеріалу гомогенізований матеріал буде мати транстропні властивості із площиною ізотропії, перпендикулярною осі волокон. Для опису такого матеріалу необхідно знати п’ять ефективних пружних сталих. Для знаходження ефективного повздовжнього модуля зсуву застосовано метод представницького об’ємного елемента. Цей метод базується на тому, що із композиційного матеріалу вирізається представницький об’ємний елемент, що містить одне волокно з матрицею, що його оточує. Для цього елемента розв’язуються найпростіші задачі пружності. Для знаходження ефективного повздовжнього модуля зсуву розв’язується дві крайові задачі про повздовжній чистий зсув. Перша задача про сумісне деформування представницького об’ємного елемента, що складається з пористої матриці у формі порожнистого циліндра й ізотропного волокна у формі суцільного циліндра. На межі розділу матеріалу матриці та матеріалу волокна задаються умови неперервності ряду компонентів напружено-деформованого стану. Друга, аналогічна задача про деформування представницького об’ємного елемента гомогенізованого композиційного матеріалу у формі суцільного циліндра. Ефективний повздовжній модуль зсуву знаходиться з умови рівності осьових переміщень для будь-якої точки зовнішньої циліндричної поверхні в обох задачах. У результаті ефективний повздовжній модуль зсуву композиційного матеріалу є функцією пружних сталих матеріалу матриці та матеріалу волокна, пористості матриці й об’ємної частки волокна в композиті. За допомогою отриманої залежності проаналізовано залежність величини ефективного повздовжнього модуля зсуву від величини показників пористості матриці й об’ємної частки волокна в композиційному матеріалі.

ТЕРМОНАПРУЖЕНИЙ СТАН ТРЬОХЕЛЕМЕНТНОЇ ПРИЗМАТИЧНОЇ ОБОЛОНКИ З РІЗНИМИ КОЕФІЦІЄНТАМИ ТЕПЛОВІДДАЧІ

Б. С. Хапко — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Досліджено термонапружений стан у тонкій пологій призматичній оболонці, складеній із трьох плоских елементів, з урахуванням конвективного теплообміну за різної температури навколишнього середовища на кожній із двох лицевих поверхонь оболонки. Коефіцієнти тепловіддачі на лицевих поверхнях кожного із трьох елементів оболонки є різними. Запропонована модель опису температурного поля у призматичній оболонці, зумовленого різницею температур навколишнього середовища на лицевих поверхнях. Задачу теплопровідності для оболонки зведено до розв’язування системи інтегральних рівнянь з інтегральними операторами Вольтерри та Фредгольма другого роду для функцій, що є лінійними комбінаціями температурних характеристик (середня температура та температурний момент). За допомогою методу квадратурних формул побудовано числову схему розв’язування інтегральних рівнянь. Зокрема, квадратурні формули Сімпсона використовуються для визначення інтегралів, а система інтегральних рівнянь з інтегральними операторами Вольтерри та Фредгольма другого роду зводиться до системи лінійних алгебраїчних рівнянь. Функцію напружень і прогин оболонки знайдено за допомогою скінченних інтегральних перетворень Фур’є. На краях оболонка зі зламами підтримується жорсткими вертикальними діафрагмами. Для визначення термонапруженого стану оболонки прийнято, що краї, на які виходять злами, теплоізольовані, а температура інших торців дорівнює нулю. Наведено результати числового аналізу розподілу середньої температури, температурного моменту, прогину, моментів і зусиль за різних значень коефіцієнта тепловіддачі на верхніх лицевих поверхнях першого й третього елементів оболонки. Виявлено, що зменшення коефіцієнта тепловіддачі на крайніх елементах приводить до спадання середньої температури та температурного моменту оболонки зі зламами, згинних моментів і абсолютних величин прогину й зусиль зі зміщенням максимальної їх величини в бік елемента, де коефіцієнти тепловіддачі не змінювали.

ОГЛЯД ПІДХОДІВ ДО ОРГАНІЗАЦІЇ БІЗНЕС-ЛОГІКИ В ПОБУДОВІ МІКРОСЕРВІСНИХ СИСТЕМ

Д. Я. Бейрак, Т. А. Вакалюк — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Натепер питання побудови архітектури мікросервісів стає все більш актуальним, оскільки даний тип архітектури дозволяє проєктувати системи з низькою зв’язністю, які мають низку переваг перед монолітами: можливість горизонтального масштабування, краще розділення системи на складові частини (сервіси), кожен окремий з яких простіше розвивати та підтримувати, можливість більш ефективного використання ресурсів та інші. Зазначені вище та низка інших причин приводять до зростання популярності такого типу архітектури в індустрії, що позначається на виборі архітекторів та інженерів програмного забезпечення стосовно впровадження мікросервісної архітектури як у побудові нових систем, так і як вектора розвитку успадкованих монолітних систем, які все частіше переписуються на мікросервіси. Проблематика, що стосується питань проєктування мікросервісних систем, має велику кількість різноманітних аспектів, одним із них є вибір організації бізнес-логіки разом із низкою супутніх патернів, технологій та інструментів. Вплив такого вибору неможливо переоцінити: бізнес-логіка є реалізацією предметної області, у якій працює бізнес, тому вибір відповідних патернів і підходів до її організації має прямий вплив не тільки на якість реалізації системи, а й на вартість її розширення та підтримки в майбутньому. У статті розглядаються методи, принципи й інструменти, призначені для організації бізнес-логіки в мікросервісних системах, розглядаються патерни, призначені для використання в умовах простих і складних доменів, підходи до організації роботи з командами та запитами в системах, що використовують події. Значна увага приділяється парадигмі предметно орієнтованого проєктування, як найперспективнішій у застосуванні під час розроблення систем зі складною предметною областю.

ГІБРИДНА СИСТЕМА ВИЯВЛЕННЯ ТЕРМІНІВ В УКРАЇНСЬКОМОВНИХ ТЕКСТАХ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КОГНІТИВНОЇ ДОСТУПНОСТІ

Р. С. Савіцький — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Когнітивна доступність є критично важливою для забезпечення рівного доступу до інформації, особливо для користувачів із дислексією, розладами аутистичного спектра та віковими когнітивними змінами. Значна насиченість наукових і технічних текстів спеціалізованою термінологією, що може становити до половини всієї лексики, часто стає суттєвою перешкодою для розуміння змісту. Морфологічна складність української мови, що поєднує багатство відмінкових форм і активне використання запозичень, ускладнює автоматизоване виявлення термінів і потребує розроблення спеціалізованих методів. У статті представлено комплексне дослідження ефективності сучасних алгоритмів машинного навчання для автоматичного виявлення термінологічної лексики в українських текстах. Порівняння охоплює глибинні моделі на базі трансформерів, класичні алгоритми з лінгвістичним інжинірингом ознак і словникові рішення, засновані на правилах, інтегровані в гібридній ансамблевій системі з адаптивним розподілом ваг. Експерименти проведено на спеціально створеному корпусі з 537 фрагментів тексту з BIO-розміткою, який містить понад три тисячі токенів і характеризується високою часткою термінології. Валідація за допомогою стратифікованої п’ятикратної крос-перевірки засвідчила перевагу ансамблевого підходу, який досяг F1-метрики 0,847 і точності 0,903, перевищивши результати окремих моделей, зокрема finetuned BERT (F1 = 0,835), випадковий ліс (F1 = 0,774) та словникового пошуку (F1 = 0.744) Аналіз важливості ознак виявив, що ключовими індикаторами термінів є довжина слова та співвідношення голосних, а інтеграція цих характеристик із контекстуальним моделюванням забезпечує оптимальний баланс між точністю та швидкістю. Запропонована система здатна обробляти понад дві тисячі токенів на секунду, що дозволяє використовувати її в режимі реального часу для веб- та мобільних застосунків, спрямованих на підвищення когнітивної доступності контенту. Розроблена модель і відкритий корпус розміщені на платформі Hugging Face Hub та можуть стати базою для подальших досліджень і впровадження інструментів автоматичного спрощення текстів, орієнтованих на користувачів з особливими потребами.

ГІБРИДНА АРХІТЕКТУРА ML ТА RL В АДАПТИВНОМУ МОДЕЛЮВАННІ СКЛАДНИХ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Е. В. Геращенков — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

У роботі представлено методологію до адаптивного чисельного моделювання складних фізичних процесів із використанням методів машинного навчання. Основна увага зосереджена на інтеграції багатошарових нейронних мереж і алгоритмів навчання з підкріпленням у цикл чисельного розрахунку з метою досягнення оптимального балансу між точністю та обчислювальними витратами. Запропонована архітектура передбачає поєднання попереднього прогнозування параметрів дискретизації за допомогою нейромережі та динамічної корекції цих параметрів агентом підкріплювального навчання. У роботі сформульовано математичну постановку задачі, що враховує похибку чисельного розв’язку та вартість обчислень, розроблено функцію винагороди для RL-агента та побудовано блок-схему інтегрованої архітектури на основі алгоритму PPO. Апробація архітектури виконана на тестових задачах теплопровідності в неоднорідному середовищі та хвильового рівняння в обмеженій області. Результати показали, що використання адаптивної MLP + RL архітектури дозволяє зменшити похибку обчислень до рівня 1,2–1,6% за скорочення часу виконання в 6–8 разів порівняно з високоточними еталонними рішеннями. Порівняння з рівномірною сіткою підтвердило суттєве підвищення ефективності розробленого методу. Отримані дані свідчать про можливість автоматичного зосередження обчислювальних ресурсів у критичних зонах та збереження прийнятної швидкодії в більш однорідних областях. Отже, інтеграція методів машинного навчання в чисельному моделюванні відкриває перспективи створення універсальних адаптивних алгоритмів, здатних забезпечити високу точність без істотного зростання обчислювальних витрат. Подальший розвиток роботи пов’язаний із використанням фізично орієнтованих нейронних мереж (PINNs) та розширенням апробації на багатовимірні й нелінійні системи.

ІНТЕГРОВАНА СИСТЕМА БЕЗПЕКИ ДЛЯ РОЗУМНОГО БУДИНКУ НА ОСНОВІ GSM-СИГНАЛІЗАЦІЇ

Д. С. Драєвський, В. В. Мухін, О. М. Мильцев, А. В. Столярова — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

З огляду на зростання важливості надійних та автономних систем безпеки в епоху розумних будинків, у цій роботі представлено розроблення та аналіз інтегрованої системи, що використовує GSM-сигналізацію для забезпечення ефективного моніторингу та захисту житлових приміщень. Розглянуто принципи побудови такої системи, зокрема й проєктування принципової схеми пристроїв інтернету речей (IoT) для GSM-сигналізації та розроблення відповідного програмного забезпечення. Проаналізовано огляд наявних рішень у сфері безпеки розумних будинків з використанням GSM-технологій, що демонструє їхню ефективність у сповіщенні про загрози та дистанційному реагуванні. Описано архітектуру розробленої тестової системи, яка включає мікроконтролер NodeMCU ESP32, GSM-модуль SIM800L, датчик руху PIR, датчик температури та вологості DHT11 та інші компоненти. Представлено алгоритм роботи системи, що підтримує режими охорони та тривоги, керування за допомогою DTMF-команд, сповіщення через SMS та телефонні дзвінки, а також моніторинг наявності мережевої напруги та параметрів навколишнього середовища. Підкреслено актуальність та ефективність інтеграції GSM-сигналізації в системах безпеки розумних будинків, її автономність та можливості розширення завдяки технологіям IoT. Результати дослідження демонструють потенціал розробленої системи для підвищення рівня безпеки житлових приміщень шляхом автоматизованого й оперативного сповіщення користувачів про загрози.

ВИЯВЛЕННЯ ВИТЯГНУТИХ ПОЛІГОНІВ У ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВІ АПРОКСИМАЦІЇ ПРЯМОКУТНИКАМИ

О. М. Мильцев, Ю. О. Лимаренко, В. В. Мухін, А. Г. Кривохата — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Робота присвячена проблемі аналізу картографічних даних з метою виявлення довгих і вузьких полігонів, які є результатом невизначеностей, що супроводжують процеси створення та актуалізації картографічної інформації. Наявні натепер методи аналізу полігонів умовно можна поділити на такі категорії, як: застосування геометричних метрик полігонів, декомпозиція форми полігонів за допомогою скелетних ліній, графові та нейромережеві методи, гібридні підходи. Серед геометричних метрик немає єдиної загальноприйнятої, а скелетна декомпозиція та нейромережеві методи можуть потребувати обчислювальних ресурсів, що дещо звужує сферу їх застосування. В основу методу, який запропоновано в даній роботі, покладено геометричну апроксимацію полігона прямокутником. За інваріанти обрано площу та периметр полігона. Ці характеристики можуть бути розраховані за допомогою відповідних функцій, які є практично в усіх сучасних геопросторових СУБД, що використовуються для зберігання картографічної інформації. Як критерій вузькості пропонується використовувати співвідношення сторін апроксимуючого прямокутника. Корисною для аналізу може бути також безпосередньо ширина прямокутника та значення дискримінанта квадратного рівняння, що виникає в результаті апроксимації. Усі необхідні розрахунки можуть бути виконані за допомогою звичайних SQL-запитів, що є дуже зручним, коли мова йде про великі обсяги даних, необхідність швидко здійснити розрахунки та наявні обмеження на використовувані ресурси. Метод було протестовано на картографічних даних земельних ресурсів округу Шарлотт штату Флоріда (США). Результати проведеного тестування підтверджують ефективність запропонованого підходу. Метод може використовуватись як самостійно, так і з метою попереднього фільтрування великих обсягів картографічної інформації з подальшим застосуванням графових і нейромережевих методів.

АНАЛІЗ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ПАТЕРНІВ ШАХРАЙСТВА ІЗ КРЕДИТНИМИ КАРТКАМИ З ВИКОРИСТАННЯМ МАШИННОГО НАВЧАННЯ

О. Ю. Пархоменко, С. І. Тищенко, О. О. Жебко, С. І. Ємельянов, О. Є. Богатєнкова — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Актуальність дослідження зумовлена стрімким зростанням кіберзлочинів у фінансовому секторі, зокрема шахрайств із кредитними картками, що завдають значних фінансових втрат і підривають довіру клієнтів до банківських систем. Метою роботи є аналіз і класифікація патернів шахрайських транзакцій з використанням машинного навчання для підвищення ефективності їх виявлення та профілювання. Дослідження виконане на публічному датасеті Credit Card Fraud Detection, що містить 284 807 транзакцій із 30 ознаками (28 анонімізованих PCA-ознак, Time, Amount та Class), з дисбалансом класів (492 шахрайські операції). Висунуто гіпотези щодо переваги оптимізованого XGBoost, ефективності кластеризації K-Means та підвищення точності завдяки циклічному кодуванню часу та порівнянню методів балансування. Для досягнення мети застосовано комплексний підхід: попередню обробку даних (масштабування StandardScaler для Amount, Sine-Cosine encoding для Time), балансування класів (SMOTE, ADASYN, RandomUnderSampler), класифікацію з використанням Logistic Regression, Random Forest, XGBoost і ансамблевої моделі Stacking (з метакласифікатором Logistic Regression), реалізованих у Python з бібліотеками scikit-learn, XGBoost, imbalancedlearn та shap. Оцінювання моделей проводилося за метриками F1-score, ROC-AUC, PR-AUC, MCC, G-mean із крос-валідацією (StratifiedKFold). Кластеризація K-Means виконана на ознаках V14, V17, Amount, Time_sin, Time_cos, а SHAP-аналіз – для оцінювання внеску ознак. Результати експериментів виявили, що найвищий F1-score (0,99950) та високу стійкість продемонструвала модель Random Forest із балансуванням SMOTE, тоді як ансамбль Stacking досяг найкращого значення ROC-AUC (0,979). Модель XGBoost показала хороші результати (F1 = 0,99869), однак гіпотеза про її безумовну перевагу потребує корекції. Отже, ефективність моделей значно залежить від поєднання алгоритму та методу балансування даних. SHAP-аналіз виявив домінування V14, V4, V12; темпоральний аналіз показав піки активності о 2:00 (12%) та 11:00 (11%); кластеризація виділила 5 груп з різними профілями (від низьких сум з аномальними V14 до високих денних операцій). Наукова новизна полягає в інтеграції циклічного кодування темпоральних ознак з ансамблевими методами й оцінкою ефективності балансування, що підвищило точність на 5–10% порівняно зі стандартними підходами, а також у сегментації патернів шахрайства для реального часу моніторингу. Модель може бути запроваджена в системи фінансових установ для зменшення втрат від шахрайства, з низькою кількістю хибних спрацювань (FN = 13 для XGBoost).

ІНТЕГРАЦІЯ ГЕНЕРАТИВНО-ЗМАГАЛЬНИХ МЕРЕЖ І СЕНТИМЕНТ-АНАЛІЗУ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ РЯДІВ ФОНДОВОГО РИНКУ

Ю. О. Перцев, Л. І. Коротка — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Фондовий ринок характеризується високою волатильністю та багатофакторністю, що ускладнює завдання прогнозування цінових рухів. Традиційні статистичні методи, зокрема ARIMA та SARIMA, забезпечують точність для стаціонарних часових рядів, проте демонструють обмеження в разі нелінійних залежностей і структурних зламів. Використання глибоких нейронних мереж, як-от LSTM та GRU, дозволило враховувати довгострокові залежності, однак вони залишаються чутливими до нестабільності інформаційного середовища. У цьому контексті перспективним є застосування генеративно-змагальних мереж (GAN), здатних відтворювати складну динаміку фінансових рядів, генерувати синтетичні дані та підвищувати надійність моделей у разі обмеженості вибірки. Паралельно з розвитком моделей глибокого навчання набувають поширення методи обробки природної мови. Сентимент-аналіз фінансових новин виявився дієвим індикатором настроїв ринку, які часто випереджають цінові зміни. У цій роботі запропоновано інтегрований підхід до прогнозування динаміки цін акцій, що поєднує можливості GAN та NLP. Для експериментів використано п’ятирічні біржові дані компанії “Apple” (AAPL) у поєднанні з новинними матеріалами, обробленими за допомогою FinBERT. Модель TimeF-GAN з архітектурою на основі GRU та CNN поєднує технічні індикатори (MA21, MA7, MACD, смуги Боллінджера, обсяги торгів) із числовим відображенням ринкового сентименту. Результати дослідження підтвердили, що інтеграція новинних даних із класичними ринковими ознаками значно підвищує точність прогнозів. Зокрема, використання сентиментних характеристик дозволило знизити середню абсолютну похибку (MAE) та середньоквадратичну похибку (RMSE), а також покращити коефіцієнт детермінації (R²) порівняно з моделями, що працюють суто на фінансових рядах. Запропонований підхід демонструє практичну цінність для інвесторів і фінансових аналітиків, оскільки забезпечує більш точне та стійке прогнозування в умовах інформаційної турбулентності.

РОЗРОБКА ВЕБСЕРВЕРА ДЛЯ ХМАРНИХ СИСТЕМ СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНОГО АНАЛІЗУ

Д. І. Просяна, А. О. Лісняк — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

У роботі розглянуто підхід до створення хмарної системи скінченно елементного аналізу, яка поєднує сучасні вебтехнології та метод скінченних елементів. Показано, що використання хмарних обчислень в задачах інженерного моделювання забезпечує новий рівень автоматизації процесів проєктування, підвищує ефективність використання обчислювальних ресурсів і робить високопродуктивні розрахунки доступними для широкого кола користувачів. Сучасна хмарна архітектура включає чотири основні компоненти: інтерфейс користувача, вебсервер, систему скінченно-елементного аналізу й обчислювальний кластер, взаємодія між якими здійснюється через мережеві протоколи REST API або WebSocket. Така структура дозволяє забезпечити гнучкість масштабування, модульність та простоту інтеграції із зовнішніми сервісами. Реалізація запропонованого вебсервера виконана мовою програмування Go, яка завдяки вбудованим засобам паралелізму та підтримці конкурентних процесів забезпечує високу продуктивність і стабільність роботи. Розроблена структура каталогів проєкту забезпечує логічне розділення компонентів, що спрощує розроблення, налагодження, підтримку та подальше розширення системи. Реалізований програмний прототип дозволяє розв’язувати задачі статики у пружній постановці, забезпечує завантаження сіткових моделей, створення, збереження і редагування задач, а також відображення результатів розрахунку у форматі JSON через вебінтерфейс. Отримані результати демонструють практичну доцільність поєднання вебтехнологій із методами інженерного аналізу для створення масштабованих обчислювальних систем. Запропонований підхід може бути основою для побудови промислових рішень, орієнтованих на віддалене виконання скінченно-елементних розрахунків у хмарному середовищі. Подальші дослідження доцільно спрямувати на розширення можливостей обчислювального модуля (урахування динамічних, теплових і нелінійних задач), реалізацію розподілених обчислень на кластерних системах і підвищення інтерактивності користувацького інтерфейсу.

МЕТОДОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ ФОРМАТИЗОВАНИХ НАБОРІВ ДАНИХ ЗА ДОПОМОГОЮ СИМУЛЯТОРА AIRSIM ТА ІНСТРУМЕНТІВ ЇХ АНОТАЦІЇ ТА АУГМЕНТАЦІЇ

І. П. Сініцин, І. І. Кирилов, К. А. Заїка, О. А. Яценко — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Запропоновано методологію створення форматизованих наборів даних для завдань комп’ютерного зору з використанням симулятора Microsoft AirSim і сучасних інструментів їх анотації і аугментації. З огляду на те, що підготовка навчальних даних для моделей глибокого навчання є одним із найбільш витратних і трудомістких етапів, розроблена методика спрямована на зниження вартості та часу формування якісних наборів даних за збереження їхньої різноманітності й узгодженості. Симулятор AirSim забезпечує фотореалістичне відтворення сцен і різноманітних сценаріїв, що дозволяє формувати початкові набори зображень з високим рівнем варіативності та контрольованими параметрами середовища. Це створює передумови для побудови стійких моделей виявлення та розпізнавання об’єктів, які можуть ефективно функціонувати у складних умовах реального світу. Особливу увагу приділено процесу анотації даних. Проведено огляд поширених інструментів анотації з визначенням їхніх переваг і обмежень в контексті формування наборів даних у форматі YOLO, що є одним із найбільш популярних фреймворків для завдань детекції. Визначено, що узгодженість у роботі аноторів і наявність чітких правил розмітки є критично важливими для забезпечення якості та логічної послідовності наборів даних, особливо у випадках складних сцен із кількома об’єктами, що перекриваються. Окремим аспектом дослідження є застосування методів аугментації, які дозволяють штучно збільшувати обсяг і різноманітність навчальних вибірок. Виконано аналіз базових засобів аугментації, інтегрованих у YOLO, спеціалізованих підходів і автоматизованих методів, що по-різному впливають на узагальнювальну здатність моделей. Використання цих інструментів сприяє зниженню ризику перенавчання, підвищенню точності та стійкості моделей до варіацій освітлення, ракурсів і фонових умов. Практична значущість результатів полягає у створенні універсальної методики, яка дозволяє ефективно поєднувати симульовані та реальні дані, забезпечує швидке формування якісних навчальних вибірок для завдань виявлення об’єктів у різних предметних галузях – від моніторингу довкілля до промислової інспекції.

ПОБУДОВА АДАПТИВНИХ ПОРОГОВИХ СТРАТЕГІЙ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ГІБРИДНИХ АТАК У МЕРЕЖАХ ЕЛЕКТРОННИХ КОМУНІКАЦІЙ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ПОТОКОВИХ МЕТОДІВ І КАЛІБРУВАННЯ ПІКІВ

С. В. Флоров, О. В. Черкаський, Д. О. Черкаський, М. В. Білан, Д. О. Переметчик — Wed, 31 Dec 2025 00:00:00 +0200

Метою статті є створення адаптивних порогових механізмів для систем виявлення вторгнень, які здатні залишатися чутливими до рідкісних, але критичних подій у мережах електронних комунікацій і водночас зменшувати кількість хибних спрацювань у складних умовах, коли дані мають «важкі хвости» розподілу та змінюють свої характеристики із часом. Запропоновано підхід, що поєднує сучасні методи оцінювання високих квантилів у потоці даних, робастні статистичні показники масштабу та спеціальні моделі для обробки рідкісних піків. Для контролю змін у даних використано алгоритми, які автоматично виявляють і реагують на дрейф, не зупиняючи процес обробки. Розроблені механізми впроваджуються в конвеєр обробки подій безпеки. Вони працюють з різними видами ознак: байтові послідовності перетворюються на зображення, з яких згорткові нейронні мережі виділяють просторові закономірності, а рекурентні нейронні мережі аналізують часові залежності. Альтернативно застосовується автоенкодер для виявлення відхилень через похибку відновлення даних. Отриманий аномальний бал поєднує два джерела інформації: відхилення від нормальної моделі та статистичне перевищення порога. Це дозволяє зменшити вплив сезонних змін та випадкових коливань у трафіку. Експерименти на відкритих наборах даних показали, що розроблені методи зменшують кількість хибнопозитивних спрацювань майже на третину та підвищують точність виявлення атак на сканування, розподілені відмови в обслуговуванні й прихований витік даних. Стійкість алгоритмів зберігається навіть за наявності складних аномалій та під час атак на захищені протоколи й мережеве обладнання. Запропонований підхід відповідає принципам архітектури «нульової довіри», адже дозволяє ухвалювати локальні рішення про доступ та реагування на загрози у вузлах мережі. Практичні висновки включають рекомендації щодо розміру структур для потокової обробки, вибору рівня квантиля для оцінювання ризиків та інтеграції із правилами керування подіями безпеки з метою швидшого аналізу інцидентів.