Ученые записки УлГУ. Серия "Математика и информационные технологии"
№1, 2022 год, дата выпуска: июнь 2022 года
Бутов А.А., Шабалин А.С. / Butov A.A., Shabalin.A.S, e-mail: alexshabalin73@gmail.com
Прогноз и исследование зависимостей временных рядов на примере роста заболеваемости COVID-19
Аннотация. В работе проводится анализ зависимости возникновения числа новых случаев заболевания вирусом SARSCoV-2 от значений в предыдущие дни. Выявлены значимые лаги для заболеваемости в России, представлена попытка объяснить их. Проводится сравнение коррелограм для разных стран. Представлена модель линейной регрессии для предсказания числа новых случае заболевания, а также критерии качества, обуславливающие данную модель.
Ключевые слова: временной ряд, автокорреляционная функция, машинное обучение, линейная регрессия, covid-19.
Forecast and study of time series dependencies on the example of an increase in the incidence of COVID-19
Abstract. The paper analyzes the dependence of the number of new cases of the SARSCoV-2 virus on the values in previous days. Significant lags for incidence in Russia were identified and an attempt has been made to explain them. Correlograms for different countries are compared. For predicting the number of new cases of the disease, a linear regression model is presented as well as the quality criteria that determine this model.
Keywords: time series, autocorrelation function, machine learning, linear regression, covid-19.
* * *
Гафуров И.Р. / Gafurov I.R., e-mail: gafurov.ils@yandex.ru
Методы оптимизации программной реализации блочного шифра «Магма»
Аннотация. В работе проводится исследование методов оптимизации программной реализации алгоритма «Магма» из ГОСТ Р 34.12-2015. Применение исследованных методов позволило увеличить скорость шифрования по сравнению с уже известными реализациями на примере OpenSSL.
Ключевые слова: алгоритм «Магма», технология CUDA, язык Assembler
Methods of optimization of the software implementation of the block cipher "Magma"
Abstract. In this paper, a study of methods for optimizing the software implementation of the Magma algorithm from GOST R 34.12-2015 is carried out. The use of the studied methods allowed to increase the encryption speed compared to already known implementations using the example of OpenSSL.
Keywords: Magma algorithm, CUDA technology, Assembler language.
* * *
Кувшинова А.Н., Галушкина Д.В. / Kuvshinova, A.N., Galushkina, D.V., e-mail: kuvanulspu@yandex.ru
О квадратно-корневой модификации алгоритма Гиллейнса – Де-Мора
Аннотация. В работе рассматривается задача построения квадратно-корневой модификации алгоритма Гиллейнса – Де-Мора для одновременного оценивания векторов состояния и входных воздействий дискретной линейной стохастической системы в пространстве состояний.
В отличие от решения, предложенного ранее другими авторами, полученная модификация записывается в исходной ковариационной форме.
Ключевые слова: дискретная линейная стохастическая система, алгоритм Гиллейнса – Де-Мора, квадратно-корневой алгоритм.
On the square-root modification of the Gillijns – De Moor algorithm
Abstract. This paper considers the problem of constructing a square-root modification of the S. Gillijns and B.D. Moor algorithm for simultaneous estimation of the state and the input of a discrete linear stochastic system in a state space.
In contrast to the solution proposed earlier by other authors, the obtained modification is written in the original covariance form.
Keywords: discrete linear stochastic system, Gillijns – De Moor algorithm, square-root algorithm.
* * *
Новицкий В.С., Павлов П.Ю. / Novitskiy V.S., Pavlov P.Y., e-mail: nzxcvb1998@list.ru
Исследование распределения температурного поля в автоклаве
Аннотация. Приводятся результаты исследования, посвящённого изучению влияния изменения температуры воздуха при использовании в экспериментальном моделировании. В случае размещения нескольких деталей, которые могут обрабатываться одновременно с использованием конвективного нагрева в автоклаве. Из-за неопределенностей, включая размещение инструмента, конвективные граничные условия меняются в каждом прогоне. В результате температурные характеристики некоторых деталей могут не соответствовать техническим характеристикам процесса из-за недостаточного отверждения или прогрева. Термохимический анализ с использованием моделирования методом конечных элементов обычно проводится перед изготовлением на основе предполагаемого диапазона. Для мониторинга температуры в процессе нагрева, термопары помещаются под детали или на детали вблизи критических мест. Данные могут быть использованы для обратного расчета с использованием анализа методом проб и ошибок. Однако, поскольку обратная задача теплопередачи некорректна, решение оказывается неединственным. Предложены рекомендации по улучшению процесса изготовления крупногабаритных каркасных пресс-форм и оснасток и автоклавирования с точки зрения скорости нагрева и равномерности температуры.
Ключевые слова: автоклав, оснастка, Ansys CFX симулятор, температура, процесс формования.
Study of the temperature field distribution in an autoclave
Abstract. The paper discusses a study devoted to the study of the influence of air temperature changes when used in experimental modeling. In the case of placing several parts, simultaneous processing using convective heating in an autoclave is possible. Due to uncertainties, including instrument placement, the convective boundary conditions change with each run. As a result, the temperature performance of some parts may not match the process specifications due to insufficient curing or heating. Thermochemical analysis using finite element modeling is usually performed before production based on the expected range. To control the temperature during the heating process, thermocouples are placed under or on parts near critical locations. The data can be used for backward calculation using trial and error analysis. However, since the inverse heat transfer problem is ill-posed, the solution turns out to be non-unique. Recommendations are proposed for improving the process of manufacturing large-sized frame molds and tooling and autoclaving in terms of heating rate and temperature uniformity.
Keywords: autoclave, tooling, Ansys CFX simulator, temperature, molding process.
* * *
Осипенко И.Н. / Osipenko I.N. e-mail: i.osipenko@ritg.ru
О методах защиты документов на основе JavaScript
Аннотация. В статье рассмотрены методы защиты документов на основе JavaScript. В процессе исследования подробно рассмотрены особенности использования стеганографии. Реализован алгоритм стеганографической защиты информации по методу LSB в среде Steganography.js, предложены способы повышения робастности и уровня сокрытия информации.
Ключевые слова: стеганография, изображение, алгоритм, JavaScript.
On the metods to protect documents based on JavaScript
Abstract. The paper considers the methods to protect documents based on JavaScript. In the course of the study, the features of the use of steganography are considered in detail. The algorithm of steganographic protection of information by the LSB method in the Steganography environment is implemented.js, proposed ways to increase robustness and the level of information concealment.
Keywords: steganography, image, algorithm, JavaScript.
* * *
Петров А.А., Дружинина О.В., Масина О.Н., Васильева И.И. / Petrov A.A., Druzhinina O.V., Masina O.N., Vasilyeva I.I., e-mail: xeal91@yandex.ru
Построение и анализ четырехмерных моделей динамики популяций с учетом миграционных потоков
Аннотация. Направление, связанное с исследованием многомерных моделей популяционной динамики, является актуальным в связи с недостаточной изученностью нелинейных моделей размерности n (n > 3) и в связи с прикладной значимостью для описания экосистем. Предложено формализованное описание четырехмерной модели популяционной динамики с учетом конкуренции и миграционных потоков. Сформулирована и решена оптимизационная задача поиска параметров модели, обеспечивающих сосуществование популяций в условиях конкуренции двух видов в основном ареале с учетом миграции этих видов. Рассмотренный в рамках оптимизационной задачи критерий качества обеспечивает выполнение условий сосуществования популяций. С целью решения задачи оптимизации разработан эволюционный алгоритм поиска. Для предложенной популяционно-миграционной модели изучено качественное поведение, построены проекции фазовых портретов, найдены траектории при различных наборах параметров модели. Дан сравнительный анализ результатов численных экспериментов по поиску модельных траекторий. Вычислительные эксперименты выполнены с помощью разработанного программного комплекса. Полученные результаты могут найти применение при моделировании экологических, социально-экономических, демографических и физико-химических процессов.
Ключевые слова: математическое моделирование, системы дифференциальных уравнений, модели популяционной динамики, конкуренция, миграционные потоки, динамика траекторий, численные методы оптимизации, дифференциальная эволюция, компьютерные эксперименты.
The construction and analysis of four-dimensional models of population dynamics taking into account migration flows
Abstract. The direction associated with the study of multidimensional models of population dynamics is relevant due to the lack of knowledge of nonlinear models of dimension n (n > 3) and in connection with the applied significance for describing ecosystems. The formalized description of a four-dimensional model of population dynamics is proposed, taking into account competition and migration flows. An optimization problem is formulated and solved for finding model parameters that ensure the coexistence of populations under conditions of competition between two species in the main area, taking into account the migration of these species. Considered within the framework of the optimization problem, the quality criterion ensures the fulfillment of the conditions for the coexistence of populations. In order to solve the optimization problem, an evolutionary search algorithm is developed. For the proposed population-migration model, the qualitative behavior is studied, projections of phase portraits are constructed, trajectories are found for different sets of model parameters. The comparative analysis of the results of numerical experiments on the search for model trajectories is given. Computational experiments are performed using the developed software package. The obtained results can be used in modeling ecological, socio-economic, demographic and physico-chemical processes.
Keywords: mathematical modeling, systems of differential equations, population dynamics models, competition, migration flows, trajectory dynamics, numerical optimization methods, differential evolution, computer experiments.
* * *
Савинов Ю.Г., Подгорнов М.Д. / Savinov Y.G., Podgornov M.D., e-mail: uras@aport.ru
Математическая модель многоканальной СМО с динамическим приоритетом
Аннотация. В работе развивается семимартингальный (траекторный) подход к математическому описанию и моделированию систем массового обслуживания (СМО) с приоритетами в обслуживании. Рассмотрена модель многоканальной СМО с динамическим приоритетом. Показан переход от математической модели к итерационным формулам, по которым проводится имитационное моделирование.
Ключевые слова: система массового обслуживания, динамический приоритет, семимартингальное описание, точечный процесс, компенсатор.
Mathematical model of a multi-channel queuing system with dynamic priority
Abstract. The paper develops a semi-martingale (trajectory) approach to the mathematical description and modeling of queuing systems (QS) with service priorities. The model of multichannel QS with dynamic priority is considered. The transition from a mathematical model to iterative formulas, which are used for simulation, is shown.
Keywords: queuing system, dynamic priority, semi-martingale description, point process, compensator.
* * *
Санников И.А., Таскин С.В. / Sannikov, I.A., Taskin S.V., e-mail: ser-taskin@yandex.ru
Автоматизация процессов системы учета нормативно-технической документации предприятия
Аннотация. Статья посвящена проблеме повышения эффективности работы приборостроительного предприятия с помощью системы учёта НТД. Представлена доработка справочника нормативно-технической документации с учётом необходимых требований с помощью написания событийных процедур на языке 1С. Выполнен анализ старой системы учёта НТД и приведён метод синхронизации новой и старой систем учёта.
Ключевые слова: справочник нормативно-технической документации, учёт документации, система управления, автоматизация управления нормативными документами.
Automation of the processes of the accounting system for the normative and technical documentation of the enterprise
Abstract. The article is devoted to the problem of increasing the efficiency of the instrument-making enterprise using the NTD accounting system. The revision of the reference book of normative and technical documentation, taking into account the necessary requirements, is presented by writing event procedures in the 1C language. The analysis of the old NTD accounting system is carried out and the method of synchronization of the new and old accounting systems is
Keywords: directory of normative and technical documentation, documentation accounting, control system, automation of regulatory documents management.
* * *
Смирнова А. В. / Smirnova A.V., e-mail: alinochka_gw@mail.ru
Сравнение с помощью тестов NIST зашифрованных последовательностей, полученных с помощью алгоритмов ГОСТ 34.12—2015 «Магма» и RSA
Аннотация. Статья посвящена результатам массового статистического тестирования тестами NIST последовательностей открытого текста и последовательностей, зашифрованных алгоритмами шифрования ГОСТ 34.12—2015 «Магма» и RSA в режиме шифрования ECB.
Ключевые слова: криптография, случайные последовательности, статистическое тестирование, NIST STS, ГОСТ 34.12—2015 «Магма», RSA, режим шифрования ECB.
Comparison of sequences that are encrypted with GOST 34.12—2015 «Magma» and RSA using NIST statistical tests
Abstract. The paper presents comparison between results of mass statistical testing of plaintexts, GOST 34.12—2015 «Magma» ciphertexts and RSA ciphertexts in ECB mode of operations using NIST tests.
Keywords: cryptography, random and pseudorandom number generators, statistical testing, NIST STS, RSA, GOST 34.12—2015 «Magma», ECB block mode of operations.
* * *
Чалова М.С., Железнов О.В. / Chalova M.S., Zheleznov O.V., e-mail: chalova987@gmail.com
Разработка имитационной модели производственного цеха с использованием программного обеспечения AnyLogic
Аннотация. Представлено описание имитационной модели производственного процесса изготовления деталей и самолетокомплектов в цехе. На основе разработанной имитационной модели предложены решения для повышения эффективности реализации плана производства.
Ключевые слова: дискретно-событийное моделирование, имитационное моделирование, оптимизация, производственный процесс
Development of a simulation model of a production shop using AnyLogic software
Abstract. A description of the simulation model of the production process of manufacturing parts and aircraft sets in the workshop is presented. Based on the developed simulation model, solutions are proposed to improve the efficiency of the implementation of the production plan.
Keywords: discrete-event modeling, simulation modeling, optimization, production process
* * *