В статье рассматривается библиотека IntvalPy, реализующая интервальные вычисления на языке Python. В отличие от других существующих интервальных библиотек IntvalPy предоставляет возможность работы как с классической интервальной арифметикой, так и с полной интервальной арифметикой Каухера. Кроме того, библиотека была разработана с учетом стандарта IEEE 1788-2015 на интервальные вычисления на ЭВМ, что гарантирует высокую точность результатов, а также совместимость с другими программными продуктами. Верхнеуровневая функциональность библиотеки IntvalPy реализует новейшие методы для распознавания и оценивания множеств решений интервальных линейных систем уравнений, вычисления их формальных решений, а также визуализации множеств решений интервальных уравнений и систем уравнений. В качестве примера приложения библиотеки была решена практически важная задача оценивания параметров электрохимического процесса формирования рыхлых осадков порошков металла. Кроме того, были проведены численные и качественные сравнения с другими интервальными библиотеками для демонстрации функциональных возможностей и оптимальности реализованных интервальных классов.

В статье представлен подход к моделированию онтологий предметных областей на основе графовых баз данных. Онтология традиционно рассматривается как средство изучения и формализации предметной области. На основе онтологий формируются базы знаний информационных систем, которые в дальнейшем можно пополнять и использовать для исследования определенных прикладных аспектов предметной области. В то же время с развитием технологий NoSQL и графовых баз данных, направленных на оптимизацию работы со связанными данными, появляется возможность проектирования хранилища данных без строгой предустановленной модели предметной области. В силу очевидной графовой природы онтологий графовые базы данных выступают перспективным решением для хранения и работы с онтологиями. Тем не менее при всем сходстве онтологии и модели данных применяемые в графовых СУБД не так просто объединить. В работе предложен подход к интеграции онтологической и графовой модели представления знаний и созданию веб-редактора онтологий. Описываются визуальные средства редактирования онтологий, приведен алгоритм послойной отрисовки ориентированного графа, описан механизм генерации динамических форм для редактирования классов и экземпляров онтологии, а также реализована базовая поддержка паттернов онтологического проектирования.

Используется системный подход к исследованию организационно-технических систем, включающих организационные и технические элементы и взаимодействия между ними. Проводится анализ литературы по исследуемой проблематике, делается выбор в пользу теории конфликтов для исследования организационно-технических систем и определяется необходимость решения научной задачи по уточнению применимости существующих оценок конфликтности системы. Рассматривается гипотеза о наличии связи между оценками конфликтных отношений элементов и показателями эффективности функционирования организационно-технических систем. На примере локальной сети связи специального назначения разрабатывается математическая модель конфликтных взаимодействий, вводятся функции полезности ее элементов, рассматриваются существующие и предлагаются новые методы оценки конфликтных отношений элементов и системы в целом.

На макете рассматриваемой локальной сети проводится натурный эксперимент по определению значений показателей эффективности работы сети (отношение скорости передачи данных к пропускной способности канала связи, загрузка центрального процессора, отношение времени передачи фиксированного объема данных к минимально достижимому при использовании всей пропускной способности канала связи) в различных условиях ее функционирования, в том числе при воздействии негативных факторов. Для каждого исследуемого состояния локальной сети осуществляется модификация математической модели с вычислением значений оценок конфликтных отношений элементов и системы в целом.

Осуществляется выбор оценок конфликтных отношений, потенциально имеющих связь с показателями эффективности. Между выбранным набором оценок конфликтных отношений и показателями эффективности методами корреляционного анализа определяется наличие взаимосвязи. В результате анализа выделены оценки, которые могут применяться для прогнозирования степени изменения конфликтности системы и ее элементов при модификации или изменении условий функционирования.

В работе предложен метод нахождения вектора характеристик изображений, позволяющий эффективно детектировать наличие скрытой информации в изображениях формата JPEG, встроенной различными популярными инструментами стеганографии. Данный метод основан на использовании матриц переходных вероятностей. Кроме того, в работе выполнена сравнительная оценка применения различных технологий машинного обучения для решения задачи стеганоанализа статических изображений формата JPEG, а именно: деревьев решений с градиентным бустингом, линейных моделей, метода k-ближайших соседей, метода опорных векторов, нейронных сетей и искусственных иммунных систем. Приведены результаты качества классификации каждым из вышеперечисленных методов. Сущность метода нахождения вектора характеристик изображения заключается в использовании матрицы переходных вероятностей и применении метода калибровки изображения для повышения точности стеганоанализа и уменьшения числа ложных срабатываний. Для каждого изображения из обучающей и тестовой выборки таким способом находится вектор его характеристик, число элементов которого составляет 324. Далее на полученных данных из обучающей выборки производилось обучение моделей каждым из вышеперечисленных методов машинного обучения отдельно. Тестирование качества построенной модели осуществлялось на данных тестовой выборки также для каждого алгоритма отдельно. Для оценки качества моделей использовались следующие метрики: точность, величина ошибки первого и второго рода результатов бинарной классификации, а также время классификации одного изображения. Для обучения и тестирования методов была использована выборка изображений IStego100K, состоящая из 208 тысяч изображений одинакового размера 1024 х 1024 с различными значениями качества JPEG из диапазона от 75 до 95. Для встраивания скрытого сообщения использовался один из трех алгоритмов стеганографии: J-UNIWARD, nsF5 и UERD. Результатом проведенного исследования является подтверждение того, что предложенный подход нахождения вектора характеристик изображения позволяет детектировать наличие скрытого вложения в изображениях, полученных в результате применения неадаптивных методов стеганографии (Steghide, OutGuess и nsF5) с очень высокой точностью, более 95 %. Для заполненных контейнеров, полученных в результате встраивания сообщения одним из адаптивных методов (J-UNIWARD, UERD), показатели точности обнаружения находятся в пределах 50-60 %. Практическая значимость заключается в экспериментальных данных, подтверждающих эффективность метода стеганоанализа в отношении детектирования скрытой информации в изображениях формата JPEG. Результаты работы могут быть полезны исследователям в области стеганографии и стеганоанализа для сравнительного анализа применения технологий машинного обучения для решения задачи обнаружения наличия скрытого вложения в изображениях формата JPEG.

Данная работа посвящена исследованию архитектуры цифровых двойников. Разумеется, неизбежно, что технологиям создания цифровых двойников, заимствуемым из машиностроительных отраслей, присущи специфические недостатки, такие как необходимость в массивных затратных программных инструментах и высококвалифицированном персонале, хорошо заметная в немногочисленных примерах цифровых двойников энергосистем. Не хватает однозначно интерпретируемых достоверных данных в стандартных машиночитаемых форматах, адекватных математических моделей, приборного оснащения. В статье предложены подходы к преодолению этих недостатков при проектировании и эксплуатации систем цифровых двойников.