Наукові праці Вінницького національного технічного університету

ПРУЖНІ ВЗАЄМОДІЇ В ІМІТАЦІЙНОМУ МОДЕЛЮВАННІ МЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ

2025-06-30T11:01:43+03:00

В роботі пропонується імітаційна модель механічної системи, заснована на законі лінійної пружності твердих тіл. Урахування пружності під час зіткненнях тіл спонукає розглядати подію зіткнення як процес, що розгортається у часі. Такий підхід робить моделювання більш адекватним і дозволяє уникнути багатьох небажаних ефектів в поведінці моделі.

Складовими моделі є рухомі і нерухомі кулі і перешкоди, створені з відрізків прямих. Куля має розмір, масу і пружність. Між кулями можливі перемички у формі відрізків прямих, котрі з’єднують центри двох куль. Перемички мають задану довжину і пружність і не мають маси. Завдяки перемичкам з куль можна створювати конструкції довільної складності.

В статті розглянуті окремі випадки моделювання, такі як зіткнення рухомих тіл між собою, зіткнення тіла з нерухомою перешкодою, створення механічних конструкцій, зіткнення тіл зі скріпленнями конструкцій. В кожному випадку автори намагалися знайти і обґрунтувати так логіку імітації, яка б в найбільшій мірі наблизила модель до свого реального прототипу.

Щоб додати моделі необхідної гнучкості, виділені загальні параметри моделі, які користувач може змінювати. До таких параметрів належать коефіцієнт жорсткості матеріалу тіл, втрати енергії від стикань, втрати від спротиву повітря, прискорення зовнішньої сили тяжіння тощо.

З огляду на те, що імітаційне моделювання неможливе без спрощень та ідеалізації, в роботі приділена увага практичній перевірці коректності моделі і визначенню меж її застосування. Було зроблено експериментальне оцінювання похибки розрахунків, з якого можна зробити висновок про відповідність моделі її призначенню – імітації певних фізичних явищ з навчальними цілями.

На базі обчислювальної моделі була створена програма інтерактивного задачника з механіки, який допомагає учням засвоювати окремі розділи фізики. Програма надає змогу учням вирішувати задачі, а викладачам – створювати задачі для вирішення.

ОПТИМІЗАЦІЯ ГЛИБОКИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ КЛАСИФІКАЦІЇ ЕМОЦІЙНОГО СТАНУ МОВЛЕННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ДИНАМІЧНОГО КВАНТУВАННЯ

2025-06-30T11:15:57+03:00

У статті представлено результати системного дослідження з аналізу емоційної тональності аудіозаписів із використанням методів глибокого навчання. Основною метою є створення моделі, здатної ефективно класифікувати емоції мовлення в умовах обмежених обчислювальних ресурсів без суттєвих втрат точності. Обґрунтовано актуальність проблеми для різних інформаційних систем реального часу, зокрема і висвітлено огляд наявних підходів з їхніми недоліками та можливостями для покращень. Далі було обрано набір даних для проведення дослідження, яким став «Emotional Speech Dataset». Для уніфікації довжини записів застосовано модифіковану стратегію заповнення нулями, що випадково розподіляє доповнення між початком і кінцем сигналу.

У процесі передобробки видобуто як часові, так і часово-частотні ознаки аудіозаписів, що забезпечило багатше представлення властивостей вхідних даних. Після цього було виконано навчання нейронних мереж з використанням елементів з довгою короткочасною пам’яттю, з блоками багатоголової уваги, а також зі згортковими шарами. Найвищу точність показала модель зі згортковими шарами, а саме близько 95% на тестувальних даних, тоді як дві інші моделі мали точність 90 та 93 % відповідно.

Для пришвидшення інференсу та зменшення розміру моделей було застосовано динамічне квантування, внаслідок чого нейронна мережа зі згортковими шарами погіршила показник точності на тестувальних даних до 92 %, однак швидкість інференсу зменшилася вчетверо і склала 0,4 мс, а обсяг пам’яті для зберігання зменшився більш ніж удесятеро і склав 74 кБ. Схожу поведінку щодо прискорення інференсу та зменшення обсягу пам’яті за рахунок пригнічення точності демонстрували і решта нейронних мереж.

Аналіз результатів тестування на помилки показав те, що всі нейронні мережі якщо й помиляються, то найчастіше при сплутуванні радісної емоції з гнівної, а також нейтральної із сумною, що вказує на потребу подальшого розширення переліку ознак, зокрема врахування тембральних характеристик і інтонаційних закономірностей.

МЕТОДОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ ДО БЕЗПЕЧНОЇ РОЗРОБКИ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

2025-06-30T11:29:15+03:00

В умовах стрімкого зростання кількості кіберзагроз та посилення нормативних вимог, забезпечення безпеки програмного забезпечення (ПЗ) стає критично важливим завданням на всіх етапах його життєвого циклу (ЖЦ). Стаття присвячена комплексному дослідженню сучасних підходів до організації життєвого циклу безпечної розробки програмного забезпечення (Secure Software Development Life Cycle – SSDLC). Концепція SSDLC передбачає проактивну інтеграцію принципів та практик кібербезпеки безпосередньо в процеси планування, проєктування, розробки, тестування та розгортання ПЗ, що дозволяє виявляти та усувати потенційні вразливості та загрози на ранніх стадіях, значно знижуючи ризики та вартість їх виправлення. У статті детально аналізуються шість провідних методологій, що реалізують принципи SSDLC, кожна з яких має свої унікальні особливості та сфери застосування, а саме Microsoft Security Development Life cycle (MSDL), Secure Software Development Framework (SSDF), Software Assurance Maturity Model (SAMM), Cisco Security Development Life cycle (CSDL), Oracle Software Security Assurance (OSSA) та Adobe Secure Product Life cycle (ASPL). Для кожної методології проведено порівняльний аналіз ключових характеристик, включаючи етапи життєвого циклу, основні переваги та недоліки. Особливу увагу приділено оцінці глибини та ефективності інтеграції практик безпеки на кожному етапі ЖЦПЗ, від визначення вимог до розгортання та підтримки. В статті представлено практичні рекомендацій щодо вибору найбільш прийнятного підходу SSDLC. Ці рекомендації базуються на врахуванні специфічних потреб організації, її розміру, наявних ресурсів, рівня зрілості наявних процесів розробки та безпеки, а також конкретних вимог до захищеності програмних продуктів. Підкреслюється, що впровадження SSDLC є не лише технічною необхідністю, але й стратегічною інвестицією в надійність, безпеку та конкурентоспроможність програмного забезпечення в сучасному цифровому світі.

МЕТОД ФОРМУВАННЯ ПРОГНОЗОВАНИХ ПОКАЗНИКІВ АКТИВНОСТІ НАУКОВО-ПЕДАГОГІЧНИХ ПРАЦІВНИКІВ ДЛЯ ІНТЕЛЕКТУАЛІЗОВАНОЇ СИСТЕМИ АНАЛІЗУ ЇХ ДІЯЛЬНОСТІ ТА РЕЙТИНГУВАННЯ

2025-06-30T11:43:26+03:00

У сучасному науковому середовищі ефективність дослідників та викладачів часто оцінюється за допомогою формальних показників, таких як кількість публікацій, цитувань, грантів, педагогічних досягнень тощо. У науковій роботі описано метод формування прогнозованих показників активності науково-педагогічних працівників для побудови персоналізованих рекомендацій, що забезпечить підвищення ефективності їх діяльності у майбутньому періоді. Цей метод запропоновано реалізувати як модуль у складі інтелектуалізованої системи аналізу діяльності та рейтингування науково-педагогічних працівників закладу вищої освіти. Прогнозовані показники активності користувача системи можна сформувати на основі аналізу активності інших користувачів за подібною діяльністю. Запропоновано комбінований підхід, який враховує Евклідову відстань, косинусну подібність, спільні та унікальні критерії, бальну відмінність між спільними критеріями, нормалізацію показників та часову динаміку прогресу, а також дозволяє знаходити користувачів зі схожими, але кращими показниками діяльності, і формулювати конкретні пропозиції для покращення результатів діяльності користувача. Взаємодію з даними у роботі реалізовано на основі графової бази даних Neo4j, яка забезпечила ефективне моделювання складних взаємозв'язків між користувачами, їх звітами, критеріями, даними користувачів, бальними показниками та результатами. Графова модель дозволяє легко додавати нові типи даних та зв'язки, що робить процес пошуку масштабованим та гнучким, та аналіз результатів більш простішим. Аналіз часової динаміки (загальний прогрес, щорічний приріст балів) додає контекст до порівняння користувачів, що збільшує точність знаходження схожих користувачів. Обчислення загального індексу подібності через вагову суму різних факторів (спільні критерії, унікальні критерії, покращення балів, Евклідова відстань, косинусна подібність) забезпечує комплексний підхід до аналізу.

ЗНАХОДЖЕННЯ ЗАКОНУ РОЗПОДІЛУ ТРИВАЛОСТІ ПЕРЕБУВАННЯ НАПІВМАРКОВСЬКОЇ СИСТЕМИ НА ВИБРАНІЙ МНОЖИНІ СТАНІВ ДО ПЕРЕХОДУ У ФІКСОВАНИЙ СТАН

2025-06-30T11:58:54+03:00

Під час дослідження стохастичних систем важливе для практики місце посідає завдання відшукання закону розподілу тривалості перебування системи на заданій виділеній множині станів. Ця проблема виникає в задачах оцінювання ефективності та управління в системах масового обслуговування, у теорії надійності та в багатьох інших задачах дослідження операцій. Об'єкт дослідження – метод відшукання закону розподілу тривалості перебування напівмарковської системи на виділеній множині станів. Це завдання має природне продовження – знайти закон розподілу тривалості перебування системи на виділеній множині станів до моменту потрапляння в конкретний заданий стан. Може бути наведене гранично загальне формулювання цього завдання. Нехай система містить множину станів, кожен з яких характеризується набором значень деяких ознак. Потрібно знайти закон розподілу тривалості блукання множиною станів до потрапляння в стан із конкретним набором значень цих ознак. Ідея методу ґрунтується на віртуальному поданні множини станів виділеної множини як єдиного стану. Тривалість перебування в цьому укрупненому стані визначається сукупністю законів розподілу тривалостей перебування в кожному із станів виділеної множини до переходу в інші стани цієї множини. Використовуваний математичний інструментарій – розв'язання систем диференціальних рівнянь. Метод ілюструється розв'язанням простого прикладу, алгоритм реалізації якого містить усі принципові його компоненти. Наукова і практична цінність методу полягає в можливості його використання для розв'язання безлічі задач аналізу стохастичних напівмарковських систем з довільними щільностями розподілу тривалості перебування в кожному зі станів до відходу. Напівмарковська система є математичною моделлю, яка описує динаміку системи, що еволюціонує в часі через послідовність станів, де час перебування в кожному стані є випадковою величиною з довільним розподілом, який залежить від поточного та наступного станів. Напівмарковська система узагальнює марковські процеси, допускаючи складніші часові залежності. На відміну від марковського процесу, де час перебування в стані експоненціально розподілений, у напівмарковській системі він може мати будь-який розподіл. Імовірнісна система, що описує поведінку якої можна передбачити з певним ступенем імовірності на основі вивчення її минулої поведінки.

МЕТРИЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ РОЗПАРАЛЕЛЕННЯ РЕНДЕРИНГУ

2025-06-30T12:31:47+03:00

Рендеринг сучасних зображень вимагає значних обчислювальних ресурсів, особливо під час обробки сцен із високою деталізацією, складною геометрією та реалістичним освітленням. У зв’язку з цим актуальним стає використання паралельних обчислювальних методів, які дозволяють суттєво скоротити час візуалізації, підвищити частоту оновлення кадрів (FPS), зменшити енергоспоживання та забезпечити стабільну продуктивність, зокрема у віртуальній і доповненій реальності. У статті проаналізовано основні способи реалізації розпаралелення: за окремими кадрами, об’єктами, фрагментами зображення (тайлами) та на рівні виконання шейдерів. Висвітлено особливості апаратної підтримки таких методів у сучасних графічних процесорах, включаючи SIMD- і SIMT-архітектури.

У результаті проведеного дослідження визначено комплекс показників для оцінювання якості паралельного виконання рендерингу. Запропоновано використовувати низку метрик: частоту кадрів, коефіцієнт прискорення, ефективність масштабування (з урахуванням законів Амдала та Густавсона), ступінь завантаження обчислювальних одиниць, баланс розподілу навантаження між потоками, ефективність управління відеопам’яттю та рівень енергоефективності системи. Для кожного з критеріїв наведено математичні формули та пояснення методів їх визначення, зокрема розрахунок коефіцієнтів нерівномірності навантаження, витрат енергії залежно від якості паралелізації, впливу синхронізації потоків і доступу до спільної пам’яті.

Практична цінність роботи полягає в тому, що запропоновані критерії можуть бути використані для моніторингу продуктивності графічних систем, автоматизованого профілювання рендерерів, вибору оптимальних алгоритмів паралельної обробки та оцінювання ефективності нових апаратних або програмних технологій. Зазначено, що обмеження масштабування обумовлені як особливостями архітектури обчислювальних систем, так і наявністю синхронізаційних затримок. Матеріал статті становить інтерес для фахівців у сфері комп’ютерної графіки, розробників програмного забезпечення для візуалізації, дослідників у галузі цифрової симуляції та обробки зображень у реальному часі.

ГРАФІЧНИЙ РЕДАКТОР ДЛЯ РЕДАГУВАННЯ ВІДЕОІГОР З РОЗШИРЕНИМИ ФУНКЦІОНАЛЬНИМИ МОЖЛИВОСТЯМИ

2025-06-30T12:45:24+03:00

У статті виконано аналітичний огляд методів та засобів для редагування сцен у 2D-відеоіграх. Обґрунтовано актуальність створення подібного інструменту з урахуванням поширеності
інді-розробок і потреби в інтуїтивно зрозумілих редакторах. Проаналізовано технічні аспекти реалізації функціоналу, таких як інтерактивне переміщення об’єктів (drag-and-drop), редагування властивостей об’єктів сцени у реальному часі, управління шарами та компонентами сцени. Розглянуто підходи до збереження структури сцени у форматі JSON, що дозволяє легко експортувати та імпортувати дані про ігрові рівні. Особливу увагу приділено використанню
2D-графічної бібліотеки Pixi.js, як рушія для рендерингу сцени, а також принципам побудови архітектури на основі об’єктно-орієнтованого підходу. Здійснено аналіз використання
подієво-орієнтованої моделі для забезпечення взаємодії між компонентами редактора. Окремо проаналізовано перспективи розширення функціоналу редактора, зокрема реалізацію сітки для вирівнювання об’єктів, систему undo/redo, підтримку кількох сцен, та інструменти для створення складніших ігрових механік. Визначено напрями подальших досліджень, зокрема створення адаптивної системи плагінів для розширення функцій редактора. Основним науково-практичним результатом дослідження є визначення ключових компонентів, потрібних для побудови ефективного редактора 2D-сцен, а також реалізація базової версії редактора, що може бути використана як основа для подальшого розвитку. Основними перевагами запропонованого редактору є модульність інтерфейсу, легка масштабованість проєкту, простота розробки та підтримки, збереження сцен у JSON, наявність системи шарів, drag-and-drop редагування, базова підтримку undo/redo, інтеграція з Pixi.js як візуальним рушієм, платформнонезалежність. Практична цінність роботи полягає у можливості використання розробленого інструменту для побудови прототипів та ігрових рівнів без необхідності написання коду, що сприяє прискоренню процесу розробки 2D-ігор, дозволяючи розробникам зосередитися на ігровій логіці та дизайні, а не на технічних деталях реалізації сцени. Запропонований редактор може бути інтегрований у навчальні програми для ознайомлення студентів із принципами побудови ігрових середовищ та графічного програмування.

МЕТОД АВТОМАТИЗОВАНОГО ВИЯВЛЕННЯ ФІШИНГУ В ЕЛЕКТРОННИХ ЛИСТАХ НА ОСНОВІ ГІБРИДНОЇ НЕЙРОМЕРЕЖЕВОЇ АРХІТЕКТУРИ

2025-06-30T12:55:33+03:00

У статті запропоновано новий метод для автоматизованого виявлення фішингового вмісту в текстовій частині електронних листів, який базується на застосуванні гібридної нейромережевої архітектури. Основу запропонованого методу складає інтеграція згорткових нейронних мереж, двонаправлених рекурентних мереж з довгою короткостроковою пам'яттю та механізму уваги. Таке поєднання дає можливість враховувати локальні та глобальні семантичні ознаки тексту одночасно, підвищуючи ефективність класифікації фішингових повідомлень порівняно з класичними методами машинного навчання та традиційними нейромережевими підходами. В роботі здійснено поглиблене дослідження впливу розмірності векторних представлень слів GloVe на результати класифікації. Проведені експерименти охоплювали кілька наборів даних різного розміру та характеру текстів, включаючи як загальні набори, так і спеціалізовані для виявлення фішингу. Аналіз показав, що оптимальний вибір розміру ембедингів суттєво впливає на здатність моделі розпізнавати контекстуальні особливості шахрайських повідомлень, що, у свою чергу, позитивно впливає на загальну точність та повноту ідентифікації. Додаткову увагу приділено використанню механізму уваги, який забезпечує автоматичне визначення важливості слів і виразів, що є ключовими для розпізнавання фішингового контенту. Цей механізм дозволяє моделі точніше концентруватися на потенційно небезпечних ознаках, зменшуючи кількість хибних спрацьовувань. Порівняльні експериментальні дослідження продемонстрували перевагу запропонованого методу над класичними моделями, такими як логістична регресія та машини опорних векторів, а також схожу або вищу ефективність порівняно з іншими сучасними нейромережевими методами, включаючи трансформерні архітектури. У статті також запропоновано рекомендації щодо практичного впровадження розробленого методу та визначено перспективні напрямки подальших досліджень, зокрема щодо адаптації методу до умов реального часу.

ОПТИМІЗАЦІЯ ЗАСТОСУВАННЯ ХМАРНИХ СЕРВІСІВ ДЛЯ РОЗПОДІЛЕНОЇ ОБРОБКИ ДАНИХ В СИСТЕМАХ КОЛЕКТИВНОГО ДОСТУПУ

2025-06-30T15:04:55+03:00

У статті представлено комплексний аналіз практичних аспектів впровадження та оптимізації хмарних сервісів у системах колективного доступу, орієнтованих на розподілену обробку даних. Основна увага приділена ключовим викликам, що виникають при переході до хмарної інфраструктури, зокрема забезпеченню енергоефективності, рівномірного розподілу ресурсів, гнучкості масштабування та підвищенню продуктивності обчислювальних систем. Розкрито сутність технологій віртуалізації як бази для реалізації моделей DaaS (Desktopas a Service) і SaaS (Softwareas a Service), які забезпечують дистанційний доступ користувачів до персоналізованих віртуальних середовищ та програмних продуктів. Окрему увагу приділено структурі хмарного середовища, яка включає віртуальні службові вузли, сервери баз даних, сховища, ліцензування, моніторингу та управління, а також агенти доступу, які забезпечують повноцінне функціонування хмарної системи. Описано функціональну модель управління ресурсами віртуального середовища, що дозволяє ефективно здійснювати початкове і динамічне розміщення віртуальних машин з урахуванням змін навантаження, а також оптимізувати процеси міграції, мінімізуючи негативний вплив на продуктивність і якість обслуговування відповідно до SLA. Крім того, наведено практичні рекомендації щодо організації синхронізації локальних і хмарних сховищ, структурування директорій, підключення нових пристроїв, запобігання конфліктам синхронізації та втраті даних. Запропоновано варіанти адміністрування інформаційного середовища з урахуванням розділення функцій керування структурою та контентом, що дозволяє підвищити керованість, безпеку та ефективність доступу до ресурсів. Матеріали статті можуть бути корисними для ІТ-фахівців, адміністраторів систем, розробників хмарних платформ, а також для організацій, що впроваджують цифрову трансформацію у сфері розподілених обчислень і колективного доступу до ІТ-ресурсів.

АНАЛІЗ ПРОБЛЕМИ ВИГОРАННЯ СПІВРОБІТНИКІВ ІТ-СФЕРИ З ВИКОРИСТАННЯМ АПАРАТНО-ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ

2025-07-08T10:25:44+03:00

Стаття присвячена аналізу актуальної проблеми професійного вигорання серед працівників у сфері інформаційних технологій. Ця проблема зумовлена специфікою роботи, високими інтелектуальними навантаженнями, необхідністю постійної концентрації уваги та нерегульованим робочим графіком. Наявні методи діагностики, зокрема суб’єктивні опитувальники, не забезпечують достатньої оперативності та об’єктивності оцінки стану працівників. Це обмежує можливості своєчасного виявлення перших ознак вигорання та впровадження необхідних превентивних заходів для підтримки працездатності та здоров’я.

У рамках цього дослідження запропоновано інтегрований апаратно-програмний підхід для моніторингу стану працівників. Основою рішення стали пристрої Apple Watch, що дозволяють безперервно відслідковувати фізіологічні показники, зокрема частоту серцевих скорочень, варіабельність серцевого ритму, артеріальний тиск та параметри якості сну. Отримані фізіологічні дані доповнюються поведінковими метриками з популярних корпоративних систем керування задачами Jira, Trello та трекера часу Clockify. Для забезпечення коректності аналізу розроблено алгоритм синхронізації фізіологічних та поведінкових показників з фільтрацією артефактів.

Запропонований підхід здатен підвищити чутливість та точність діагностики стресу та професійного вигорання порівняно з традиційними методиками. Результати теоретичного аналізу моделі свідчать про можливість своєчасного виявлення ризиків на ранніх стадіях розвитку вигорання, що у перспективі створює передумови для подальшого практичного застосування моделі з метою профілактики негативних наслідків.

Впровадження інтегрованого апаратно-програмного рішення дозволить вирішувати завдання моніторингу та попередження професійного вигорання в ІТ-середовищі. Водночас, слід враховувати наявні обмеження, такі як технічна залежність від пристроїв Apple, точність датчиків, вплив зовнішніх умов та етичні питання обробки персональних даних. Подальші дослідження повинні бути спрямовані на розширення платформи підтримки пристроїв, у тому числі на базі Android, та впровадження інноваційних методів штучного інтелекту для підвищення точності прогнозування вигорання.

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ БАКТЕРІОЛОГІЧНОГО ЗАБРУДНЕННЯ ҐРУНТОВИХ ВОД

2025-06-30T13:37:53+03:00

Проблема забруднення вод є актуальною для України, оскільки її водні ресурси все більше забруднюються викидами недостатньо очищених стічних вод, промисловими та побутовими відходами, термічними водами ТЕЦ, змивом добрив, пестицидів і гербіцидів із сільськогосподарських угідь, а також кислотними дощами. Забруднення підземних вод впливає на мікробіологічні показники води та на її токсичність, а у горизонтальному напрямку бактеріологічна забрудненість водоносного шару може поширюватись на значну територію від джерела забруднення. Тому, визначення регресійної залежності, яка описує динаміку рівня бактеріологічного забруднення ґрунтових вод є актуальною науково-технічною задачею. Метою дослідження є визначення регресійної залежності, яка описує динаміку рівня бактеріологічного забруднення ґрунтових вод. В статті наведено результати визначення регресійної залежності, яка описує динаміку рівня бактеріологічного забруднення ґрунтових вод, за допомогою ротатабельного центрального композиційного планування експерименту методом Бокса-Уілсона другого порядку. Отримано адекватну регресійну залежність, яка описує динаміку рівня бактеріологічного забруднення ґрунтових вод. Адекватність регресійної моделі перевірялась за критерієм Фішера, а значимість коефіцієнтів регресії за критерієм Стьюдента. Запропонована математична модель може бути використана для прогнозування бактеріологічного забруднення ґрунтових вод. Встановлено, що за критерієм Фішера гіпотезу про адекватність отриманої регресійної моделі можна вважати правильною з 95 %-ю достовірністю. Коефіцієнт кореляції склав 0,99798, що свідчить про достатню достовірність одержаних результатів. За критерієм Стьюдента визначено, що серед досліджених факторів впливу найбільше на рівень бактеріологічного забруднення ґрунтових вод впливає глибина вимірювань, а найменше час вимірювань. Побудовано графічну інтерпретацію динаміки рівня бактеріологічного забруднення ґрунтових вод, яка дозволяє наочно проілюструвати цю динаміку та показати збіжність теоретичних результатів з фактичними.

ВПЛИВ НА ПОКАЗНИКИ ЗАГАЛЬНОЇ ЗАХВОРЮВАНОСТІ ДОРОСЛОГО НАСЕЛЕННЯ М. КИЇВ ВИКИДІВ ЗАБРУДНЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН У АТМОСФЕРУ

2025-06-30T13:50:57+03:00

Об’єктом дослідження у роботі є загальна захворюваність дорослого населення м. Київ. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, забруднення повітря є значним фактором ризику для здоров'я людини, спричиняючи в результаті захворювань мільйони передчасних смертей у всьому світі щорічно. В умовах зростаючої урбанізації та індустріалізації проблема забруднення повітря стає дедалі актуальнішою, особливо з огляду на його можливий вплив на рівень загальної захворюваності дорослого населення. Тому визначення регресійної залежності поширеності загальної захворюваності дорослого населення м. Київ від маси викидів забруднювальних речовин у атмосферу, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності є актуальною науково-технічною задачею. Метою дослідження є побудова за допомогою регресійного аналізу регресійної залежності поширеності загальної захворюваності дорослого населення м. Київ від маси викидів забруднювальних речовин у атмосферу, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Під час проведення дослідження використано метод регресійного аналізу результатів однофакторних експериментів та інших парних залежностей із вибором найбільш адекватного виду функції із шістнадцяти найпоширеніших варіантів за критерієм максимального значення коефіцієнта кореляції. Регресія проводилась на основі лінеаризувальних перетворень, які дозволяють звести нелінійну залежність до лінійної. Визначення коефіцієнтів рівнянь регресії здійснювалась методом найменших квадратів за допомогою розробленої комп’ютерної програми "RegAnaliz". Отримано регресійну залежність поширеності загальної захворюваності дорослого населення м. Київ від маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Побудовано графічну залежність поширеності загальної захворюваності дорослого населення м. Київ від маси викидів забруднювальних речовин у атмосферу, яка дозволяє наочно проілюструвати цю залежність та показати достатню збіжність теоретичних результатів з фактичними. Встановлено, що поширеність загальної захворюваності дорослого населення м. Київ зростає при збільшенні маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря за гіперболічною залежністю.

ПОЄДНАННЯ ДИЗАЙНУ ТА АЕРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ЗОВНІШНІХ ФОРМ КУЗОВІВ ЛЕГКОВИХ АВТОМОБІЛІВ

2025-06-30T14:13:41+03:00

Розглянуто найперспективніші види 3D-моделювання, які виявилися найпростішими та ефективними шляхами проєктування контурів. 3D-моделювання – це процес розробки математичного подання будь-якої тривимірної поверхні об’єкта за допомогою програмного забезпечення. Продуктом моделювання є 3D-модель (плавна тривимірна геометрична поверхня). Серед них особливу увагу привертають сплайнове (модель у вигляді сплайнів) та полігональне (модель створюється за допомогою полігонів).

Визначається вплив аеродинамічних факторів на зовнішні форми легкового автомобіля. Розглядаються сучасні підходи до оптимізації контурного фактора та елементи конструкцій автомобіля, що удосконалюють відповідні аеродинамічні форми і покращують належний рівень показників аеродинаміки.

Тривимірна комп'ютерна графіка, як і векторна, є об'єктно-орієнтованою, що дозволяє змінювати всі елементи тривимірної сцени, так і кожен об'єкт окремо. Цей вид комп'ютерної графіки має великі можливості для підтримки і створення технічних креслеників. За допомогою графічних редакторів тривимірної комп'ютерної графіки, наприклад Autodesk 3D Studio, можна виконувати наочні зображення об'єктів, деталей, виробів, що мають відношення до машинобудування та автомобілебудування.

З'явилися вбудована підтримка крапельно-сітчастих об'єктів, повноцінна мережева візуалізація, імпорт даних із САD-додатків, нові можливості для моделювання апроксимованих поверхонь з використанням багатокутників.

У тривимірній комп'ютерній графіці багатокутне моделювання – це підхід для моделювання об’єктів шляхом подання або апроксимації їх поверхонь з використанням багатокутників. Багатокутне моделювання добре підходить для рендеринга (візуалізації) і тому є методом вибору для комп'ютерної графіки в реальному часі. Альтернативні методи представлення 3D-об'єктів включають в себе поверхні NURBS, поверхні підрозділи і засновані на рівняннях уявлення.

Основним об'єктом, використовуваним в моделюванні сітки, є вершина, точка в тривимірному просторі. Дві вершини, з'єднані прямою, стають ребром. Три вершини, пов'язані один з одним трьома ребрами, визначають трикутник, який є найпростішим багатокутником в евклідовому просторі. Більш складні багатокутники можуть бути створені з кількох трикутників або як один об'єкт з більш ніж 3 вершинами. Чотиристоронні багатокутники і трикутники є найпоширенішими формами, використовуваними при багатокутному моделюванні.

В реальному світі велика кількість фізичних процесів за самою своєю природою є сплайнами. В механіці це деформація гнучкої пластини чи стержня, зафіксованих в окремих точках; траєкторія руху тіла, якщо сила, що діє на нього змінюється ступінчато (траєкторія штучного космічного об'єкта з активними та інерційними відрізками руху, траєкторія руху літака при ступінчатій зміні тяги двигунів та зміні профілю крила тощо.).

Сплайни – це потужний математичний інструмент, що забезпечує гнучкість у моделюванні, високий ступінь точності наближення та зниження обчислювальної складності. Вони знаходять широке застосування в аналізі сигналів, побудові технологічних об'єктів і оптимізації їх характеристик.

АСПЕКТИ АНАЛІЗУ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ АВТОМОБІЛЬНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ В СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІЙ МІСЦЕВОСТІ З ОГЛЯДУ НА СТАН ЕКОЛОГІЧНОСТІ ДОВКІЛЛЯ

2025-06-30T15:14:00+03:00

У статті здійснено комплексний аналіз методів контролю екологічного стану під час здійснення автомобільних перевезень у сільськогосподарських регіонах України. Розглянуто специфіку впливу транспортних засобів на навколишнє середовище, зокрема на атмосферне повітря, ґрунтовий покрив, водні ресурси та біорізноманіття. Виокремлено основні джерела забруднення, серед яких визначено оксиди азоту (NOₓ), вуглецю (CO, CO₂), сірки (SO₂), тверді частки (PM2.5, PM10), а також важкі метали, що виникають внаслідок роботи автомобільного транспорту і негативно впливають на агроекосистеми. Описано сучасні активні та пасивні методи контролю. Зокрема технічний контроль транспортних засобів, впровадження каталітичних нейтралізаторів, сажових фільтрів, застосування альтернативних екологічно безпечних палив (СПГ, ЗНГ, біодизель, етанол, водень), супутниковий моніторинг, біоіндикацію та автономні аеромобільні вимірювальні комплекси. Проведено порівняльну оцінку методів за критеріями точності, вартості, мобільності, ефективності та можливості практичного застосування в польових умовах. Окремо вказано на фіскальні інструменти впливу на транспортну політику, що базуються на рівні викидів, а також наведено приклади успішного використання GPS-моніторингу, впровадження електротранспорту в аграрній логістиці, створення інтелектуальних систем управління маршрутами та екологічними постами. Підкреслено важливість формування політики сталого розвитку сільських територій на основі інноваційних рішень і системного екологічного моніторингу. Робота демонструє актуальність інтеграції новітніх технологій задля зменшення техногенного навантаження та досягнення збалансованого функціонування агропромислових регіонів. Застосування комплексного підходу дозволяє досягти вищого рівня ефективності контролю. Особливої уваги потребує подальша цифровізація екологічного моніторингу. Це сприяє швидкому реагуванню на зміни стану довкілля в аграрних регіонах.

ТЕХНОЛОГІЇ ТА ТЕХНІЧНЕ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ УТИЛІЗАЦІЇ І ПЕРЕРОБЛЕННЯ ДЕРЕВНИХ ВІДХОДІВ ТА ОТРИМАННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ, БІОНАФТИ І ДЕРЕВНОГО ВУГІЛЛЯ

2025-07-04T09:50:44+03:00

Статтю присвячено комплексному аналізу сучасних технологій і технічних засобів, що використовуються для утилізації та перероблення деревних відходів із метою отримання корисних продуктів, зокрема синтез-газу, біонафти й деревного вугілля. Особлива увага зосереджена на термохімічних методах: піролізі, газифікації та торрефікації, які є перспективними способами глибокої переробки біомаси для подальшого використання в енергетичних і хімічних процесах. Наведено та охарактеризовано особливості технологічного обладнання, яке забезпечує стабільність і ефективність перетворення сировини в цільові продукти.

Представлено класифікацію установок за конструкцією, режимами роботи та продуктивністю, з урахуванням особливостей автоматизації, систем контролю й регулювання технологічних параметрів. Проведено порівняльний аналіз переваг і недоліків окремих підходів, враховуючи тип деревної сировини, параметри термічної обробки та сфери подальшого застосування кінцевих продуктів. Визначено можливості застосування синтез-газу для виробництва теплової й електричної енергії, біонафти – як моторного пального з низьким вмістом сірки, а деревного вугілля – як адсорбенту, технологічного реагенту або твердого біопалива.

Окремо наголошено на екологічних перевагах таких рішень: зниженні викидів парникових газів, зменшенні обсягів захоронення відходів, а також зменшенні залежності від викопного палива, що особливо актуально в контексті сучасних викликів сталого розвитку. Підкреслено значення термохімічних методів переробки деревних відходів для підвищення енергоефективності, зокрема через використання синтез-газу, біонафти та деревного вугілля як альтернативних енергоресурсів у сучасних енергетичних системах. Зроблено висновок, що термохімічна конверсія деревини є важливим напрямом для підвищення енергоефективності, покращення екологічної ситуації та забезпечення стабільного ресурсного потенціалу енергетичної й хімічної промисловості України.

МЕТОДОЛОГІЯ ЗАСТОСУВАННЯ ШТУЧНИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ВИТРАТОМІРІВ

2025-06-30T10:51:12+03:00

Стаття присвячена розробці методології застосування штучних нейронних мереж для підвищення точності вимірювання витрати багатоканальних хордових ультразвукових витратомірів в умовах складних спотворень структури потоку. Проведений в роботі аналіз наукових праць за темою дослідження, дозволив сформувати концептуальні запитання, відповіді на які формують кроки такої методології. Використовуючи розроблену в роботі методологію, в науковій статті наведено конкретний приклад із детальним висвітленням відповідей на кожне з цих питань. В прикладі досліджено чотириканальний хордовий ультразвуковий витратомір встановлений на відстані 0D після місцевого опору «два коліна в різних площинах» (виступає в ролі джерела спотворення структури потоку). Для порівняння ефективності «роботи» тришарової штучної нейронної мережіпрямого розповсюдження сигналу для інтегрування швидкостей багатоканального ультразвукового витратоміра, в роботі проведено таке ж інтегрування із застосуванням числового методу Гауса-Якобі. Результати порівняння, проведені із використанням CFD-пакета Flow Simulations Solid Works та MATLAB, вказують на те, що в цьому конкретному випадку, описана штучна нейронна мережа спроможна інтегрувати швидкості спотвореного потоку з похибкою ±1 % на всьому навчальному діапазоні масової витрати 0,0013…0,2175 кг/с. При цьому, числовий метод інтегрування Гауса-Якобі за таких самих умов дає похибку більшу за 5 %. Такий результат методології застосування штучних нейронних мереж для інтегрування швидкостей ультразвукових витратомірів в умовах спотворень структури потоку, дозволяє стверджувати, що машинне навчання може бути застосоване для розробки алгоритмів розрахунку витрати, що адаптуються до конкретних умов роботи витратомірів цього типу шляхом перенавчання (за потреби) нейромережі. На додачу, цей процес є досить гнучким, адже відтворити складні умови експлуатації ультразвукового витратоміра, задля створення навчальних даних, займає набагато менше часу, аніж проведення реальних експериментів в лабораторних чи виробничих умовах.

АНАЛІЗ МОДЕЛЕЙ ВЗАЄМОДІЇ ФОТОНІВ З БАГАТОШАРОВОЮ БІОЛОГІЧНОЮ ТКАНИНОЮ В РІЗНИХ СПЕКТРАЛЬНИХ ДІАПАЗОНАХ

2025-06-30T13:06:57+03:00

Стаття присвячена дослідженню сучасних підходів до моделювання взаємодії оптичного випромінювання з біологічними тканинами. Визнається, що складна архітектоніка багатошарових біологічних тканин та їхні гетерогенні оптичні властивості, включаючи спектральну варіабельність коефіцієнтів поглинання та розсіяння, створюють значні виклики для точного моделювання. Розглянуто традиційний метод Монте-Карло, який завдяки своїй здатності статистично відтворювати транспорт фотонів, є визнаним "золотим стандартом" для моделювання поширення інтенсивності світла. Однак, для повної характеристики взаємодії світла з біологічними тканинами, особливо під час дослідження анізотропних структур, необхідний аналіз зміни стану поляризації, що описується Мюллер-матричним формалізмом. В роботі обґрунтовано переваги модельного підходу, що базується на двокомпонентній репрезентації біологічної тканини як сукупності аморфної та кристалічної складових, який інтегрується з Мюллер-матричним аналізом. Ключовим аспектом, що підвищує інформативність моделювання, є обов'язкове врахування спектральної залежності оптичних властивостей компонентів тканини, зумовленої унікальними спектрами поглинання та розсіяння ключових хромофорів (гемоглобін, вода, меланін, ліпіди) та структурних елементів. Показано, що синергетичне використання інформації з декількох ретельно обраних спектральних каналів у поєднанні з двокомпонентною Мюллер-матричною моделлю дозволяє не тільки диференціювати відносні внески аморфної та кристалічної структур, але й глибше розуміти природу взаємодії випромінювання з різними компонентами тканини на різних довжинах хвиль. Такий підхід суттєво підвищує чутливість моделі до фізіологічних і патологічних змін та надає можливість більш повного та багатовимірного аналізу стану тканини порівняно з однохвильовими методами. Представлений аналіз демонструє значні теоретичні та практичні перспективи запропонованої інтеграції для розробки новітніх неінвазивних оптичних методів діагностики, що базуються на розширеному та кількісному розумінні оптичних біомаркерів структурних та функціональних станів біологічних тканин.

ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ПОКАЗНИКИ НЕРУХОМИХ З’ЄДНАНЬ ПІДШИПНИКІВ ПІД ЧАС ЇХ РОБОТИ

2025-06-30T14:28:07+03:00

В роботі описано основні види зношування нерухомих з’єднань підшипників. Проаналізовано механізми виникнення кожного з цих процесів, а також їхній вплив на довговічність та працездатність вузлів. Розглянуто основні параметри, що визначають якість поверхневого шару, такі як шорсткість, залишкові напруження та мікроструктурні особливості матеріалу.

Важливим аспектом дослідження є аналіз технологічних методів обробки поверхонь підшипникових з’єднань, що впливають на їхні експлуатаційні властивості. Досліджено вплив тертя та мастильного режиму на експлуатаційні показники нерухомих з’єднань підшипників, встановлено їхню залежність від навантажень, швидкості ковзання та застосованих мастильних матеріалів.

Встановлено, що зміни умов експлуатації можуть суттєво впливати на зносостійкість підшипникових вузлів, спричиняючи деградацію механічних властивостей матеріалів і розвиток корозійно-механічного пошкодження. Аналіз сучасних методів оцінки стану контактних поверхонь підшипників включає стандартизацію параметрів шорсткості, хвилястості, структурних змін, а також використання методів неруйнівного контролю.

У процесі дослідження застосовано системний підхід, що поєднує аналітичні, експериментальні та математичні методи оцінки експлуатаційних характеристик нерухомих з’єднань підшипників. Використано дані випробувань щодо довговічності підшипникових вузлів, з урахуванням різних технологій обробки, умов експлуатації та конструктивних особливостей.

Проведене дослідження спрямоване на покращення експлуатаційної надійності нерухомих з’єднань підшипників шляхом удосконалення технологічних методів їхньої обробки, покращення мастильних режимів та контролю зовнішніх впливів. Отримані результати можуть бути використані у сфері машинобудування для розробки ефективних рішень щодо підвищення довговічності та зниження витрат на обслуговування підшипникових вузлів.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОНСТРУКЦІЇ МАГНІТОПРОВОДУ НА РОЗПОДІЛ НАПРУЖЕНОСТІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ПІД ЧАС МАГНІТНО-ІМПУЛЬСНОЇ ОБРОБКИ ЗУБЧАСТИХ КОЛІС

2025-07-08T13:21:38+03:00

Магнітно-імпульсна обробка (МІО) є перспективним для досліджень методом обробки деталей в сучасному машинобудуванні. Суть магнітно-імпульсної обробки полягає в тому, що металева деталь розміщується всередині індуктора, який створює потужне магнітне поле. Під його дією в тілі деталі виникають вихрові струми, та взаємодіють із струмами, що генеруються магнітно-імпульсною установкою, внаслідок чого на поверхні металу виникають значні зусилля. У статті досліджено вплив конструктивних параметрів сталевого магнітопроводу на розподіл напруженості магнітного поля в зоні зуба колеса під час магнітно-імпульсної обробки. Актуальність роботи зумовлена необхідністю забезпечення рівномірного розподілу напруженості магнітного поля для підвищення ефективності процесу магнітно-імпульсної обробки. З цією метою було проведено моделювання трьох типів магнітопроводів: евольвентної форми зі стінками товщиною 6 мм і 12 мм, а також форми, що відповідає прямокутному перерізу зі стінкою товщиною 5 мм.. У кожному випадку розглядалися два типи контакту магнітопроводу із зубом колеса – лінійний контакт (по лініях дотику) та контакт по всій площині западини зуба. Розрахунки виконано в середовищі ANSYS Maxwell за імпульса, який відповідає частотам 60 Гц та 4000 Гц, за значеннях сили струму 1, 2 та 3 кА. Окремо проаналізовано розподіл напруженості магнітного поля вздовж робочої поверхні зуба для кожного з варіантів конструкції магнітопроводу. Для перевірки достовірності отриманих результатів була побудована валідаційна модель. Порівняння результатів моделювання показало, що збільшення товщини магнітопроводу не має значного впливу на розподіл напруженості магнітного поля, так само як і характер контакту (лінійний чи площинний). Встановлено, що магнітопровід з прямокутним перерізом забезпечує найбільш раціональне поєднання магнітної ефективності та технологічної доцільності, що робить його придатним для використання в серійному виробництві. Результати дослідження можуть бути застосовані для оптимізації конструкцій індукторів у магнітно-імпульсних установках.