Математичні машини і системи. 2025 №3-4

РЕФЕРАТИ І СТАТТІ 


ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ 

УДК 004.7

На теперішній час з’являється велика кількість публікацій, присвячених аналізу, оцінці та оптимальному вибору моделей ШІ для конкретних застосувань, і кількість ринкових пропозицій щодо надання послуг по порівнянню і вибору інструментів ШІ для конкретних задач. Поряд із цим інформаційним мейнстрімом заслуговує на інтерес огляд можливостей і характеристик інструментів на основі «власних думок» самих моделей ШІ відносно себе і своїх «колег». Мета статті полягає в експериментальному порівняльному огляді оцінок характеристик моделей і виявленні можливих тенденцій у цих оцінках. Для огляду обрані поточні покоління популярних доступних інтелектуальних асистентів, орієнтованих на широке коло користувачів і їх задачі. Зокрема, одержуються й обговорюються взаємооцінки характеристик моделей ChatGPT версій 3.5+DALL-E,4o і 5, DeepSeek V3, Gemini 1.5 і 2.5, Claude Sonnet 3 і 4). Наводяться й аналізуються перехресні 5-бальні самооцінки поточних поколінь моделей за заданими критеріями та їх оцінки очікуваних можливостей ChatGPT-5. Обговорюються переваги моделей у контексті збалансованих оцінок та рекомендацій щодо їх застосування. Виявлено неоднозначність, суперечливість і можливі відхилення від об’єктивності. Моделі часто демонструють упередженість, завищуючи власні можливості. Серед можливих причин цього (застарілість деяких баз знань, своєрідна галюціногенність тощо) найбільш імовірною вважається конкуренто-маркетингова спрямованість моделей різних виробників. Тому при використанні самих моделей для відповідних оцінок і вибору суттєвою має бути саме зважена колективність їх думок і виключення самооцінок. Відзначається значення появи GPT-5 у змінах «конкурентного ландшафту» і підходах до критеріїв оцінок моделей. Табл.: 7. Бібліогр.: 10 назв.


УДК 004.9

В останні роки стрімко набирає обертів перенесення критичних даних установ і підприємств у хмари, тому дослідження можливостей хмарних технологій, зокрема компанії Oracle, є досить актуальним. У Oracle Cloud представлено три типи хмарних послуг: SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service) та IaaS (Infrastructure as a Service), кожна з яких розв'язує свої завдання для різних потреб. Oracle Cloud Infrastructure  пропонує широкий набір хмарних сервісів, орієнтованих на високопродуктивні обчислення та зберігання даних і надає гнучкі і потужні рішення для обчислювальних завдань, включно з віртуальними машинами та bare-metal серверами, що підтримують різні архітектури, як-от x86 та ARM. Особлива увага приділяється варіантам, що містять високопродуктивні графічні процесори (GPU), які підходять для інтенсивних ШІ-обчислень. Ці GPU-інстанси містять графічні процесори NVIDIA (H100, A100, L40S), які ідеально підходять для тренування великих мовних моделей та інших ресурсів для ШІ-процесів. Крім GPU-інстансів, Oracle підтримує контейнерні середовища і serverless-інфраструктуру, що спрощує розгортання хмарних додатків і мікросервісів. Сервіси зберігання містять широкий спектр функцій, призначених для різних потреб при зберіганні даних. Це дає змогу ефективно керувати великими обсягами даних у реальному часі, що особливо актуально для критично важливих бізнес-процесів. Отже, всі ці можливості створюють потужний і гнучкий інфраструктурний стек, який підходить для безлічі завдань, від управління базами даних до високопродуктивних обчислень і довготривалого зберігання даних. Підтримка різних архітектур і високошвидкісних мереж дає змогу Oracle конкурувати з провідними хмарними провайдерами та задовольняти вимоги компаній, яким потрібні ефективні та надійні хмарні рішення для свого бізнесу. Іл.: 4. Бібліогр.: 5 назв.


        
           
ІНФОРМАЦІЙНІ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ  

УДК 004.5

У статті розглянуто роль візуалізації та візуальної аналітики у сучасних інформаційних системах організаційного управління. Показано різницю між візуалізацією та візуальною аналітикою. Розглянуто методи візуалізації, як-от військові карти, стовпчикові діаграми, організаційні схеми і їх зв'язки з конкретними аналітичними завданнями. Проаналізовано роль об’єднання окремих засобів у спільне середовище, що сприяють єдиному розумінню, зокрема використовуючи як основу військові карти. Показано, як використання дашбордів для агрегації різномасштабних показників забезпечує швидше сприйняття оперативної обстановки. Розглянуто перетворення комплексної геопросторової та тактичної інформації в зрозумілі формати для управління та контролю. Запропоновано для перевірки ефективності засобів візуалізації в інформаційних системах організаційного управління використовувати метод оцінки візуальних форм, який дозволяє вирахувати значення їхніх характеристик, базуючись на понятті ентропії. Кількісна оцінка інформаційного вмісту та складності дають змогу оцінити збереження деталей та рівні шуму. Отже, засоби візуалізації оптимізуються для перетворення на ключову складову візуальної аналітики, що дозволить покращити вироблення рішень. Розглянуто використання візуалізації онтологій для забезпечення семантичної структуризації предметних областей та досягнення сумісності між інструментами підтримки прийняття рішень. Засоби візуалізації адаптуються до потреб візуальної аналітики, використовуючи такі показники, як-то зручність використання, інтерактивність, адаптивність та зниження когнітивного навантаження. Отримано перелік методів, які були апробовані в рамках моделювання складних систем та продемонстрували ефективність у відображенні інформації, критично важливої для прийняття управлінських рішень, і пройшли перевірку у рамках моделюючого комплексу. Іл.: 8. Бібліогр.: 15 назв.


УДК 004.457

Лі Л., Коваленко О.Є. Моделі та засоби інтелектуальної обробки зображень у системах сортування побутових відходів. Математичні машини і системи. 2025. № 3–4. С. 33–53.

Одним із актуальних завдань екологічного менеджменту є ефективна переробка відходів на основі їх сортування. В інтелектуальній системі сортування відходів алгоритм обробки зображень є ключовим компонентом, що визначає її ефективність та точність. У відкритих наборах даних об’єкти на зображеннях зазвичай великі, відрізняються від тих, що були зроблені в реальних умовах сортувальної лінії. Це призводить до відсутності зразків із дрібними об’єктами. В результаті модель може мати труднощі з виявленням, що проявляється в пропущених розпізнаваннях або неточному позиціонуванні. У статті обєднані матеріали з відкритих джерел та фотографії, отримані в лабораторних умовах, для створення спеціалізованого набору даних для візуального сортування відходів. Він містить зображення з одним обєктом, кількома об’єктами, розмитими обєктами, лабораторним фоном та складним фоном. Усі зображення поділені на чотири основні категорії: харчові відходи, відходи, що підлягають переробці, небезпечні відходи та інші відходи. Ефективна легка модель YOLO була обрана як базова завдяки меншій кількості параметрів та високій швидкості обробки для досягнення цілей низького енергоспоживання та низької вартості в інтелектуальній системі сортування. У статті аналізуються популярні алгоритми обробки та розпізнавання зображень із використанням згорткових нейронних мереж та на їх основі пропонується вдосконалений композитний алгоритм для виявлення та класифікації сміття. Також проведено обчислювальний експеримент для підтвердження ефективності запропонованого алгоритму на реальних навчальних вибірках. Показано, що загальна продуктивність запропонованого алгоритму перевищує сучасні популярні алгоритми розпізнавання об’єктів, забезпечуючи ефективне та точне розпізнавання сміття. Табл.: 6. Іл.: 18. Бібліогр.: 18 назв.


УДК 004.6

Шевченко Д.В., Голуб Б.Л. Технологія OLAP як інструмент для багатовимірного аналізу параметрів якості атмосферного повітря в режимі реального часу. Математичні машини і системи. 2025. № 3–4. С. 54–65.

У статті розглянуто сучасний підхід до екологічного моніторингу якості атмосферного повітря з використанням OLAP-технологій (On-Line Analytical Processing). Актуальність дослідження зумовлена високим рівнем забруднення повітря в урбанізованих регіонах, що призводить до серйозних екологічних і соціальних наслідків. Існуючі системи моніторингу, як правило, не забезпечують оперативного доступу до багатовимірної аналітики та не здатні підтримувати прийняття управлінських рішень у режимі реального часу. Запропонована інформаційно-аналітична система базується на використанні OLAP-кубів, які дають змогу здійснювати гнучкий аналіз даних за різними вимірами: часом, локацією, типом забруднювача, індексами тощо. Побудовано два окремі аналітичні блоки: один для аналізу виміряних концентрацій шкідливих речовин (Measurements), інший — для перевищень нормативно встановлених порогів (ThresholdExceed). Дані інтегруються з кількох джерел, зокрема стаціонарних автоматизованих станцій і громадських сенсорних мереж. Здійснено реалізацію системи у Power BI, що забезпечує візуалізацію у вигляді інтерактивних графіків, KPI-індикаторів та аналітичних панелей. Система дозволяє виявляти аномалії, аналізувати сезонні закономірності та формувати комплексне уявлення про динаміку забруднення. Зокрема, зафіксовано аномальні показники PM10 у 2024 році та сплески радіаційного навантаження у 2022-му. Запропонований підхід доводить доцільність використання OLAP-технологій як інструмента для побудови гнучких масштабованих і візуально орієнтованих екологічних аналітичних систем, що можуть бути інтегровані у державні механізми моніторингу довкілля. Іл.: 9. Бібліогр.: 11 назв.


УДК 004.41-43(075): 37.1174:631.3:528.8:681.518

Броварець О.О. Апаратне забезпечення інформаційно-технічної системи для вимірювання величин параметрів електропровідності ґрунтового середовища. Математичні машини і системи. 2025. № 3–4. С. 66–76.

Сучасні агротехнології передбачають широке використання інформаційно-технічних систем для отримання оперативної інформації про агробіологічний стан ґрунтового середовища. Така інформація є основою оперативного керування агробіологічним потенціалом поля. Тому виникає необхідність у розробці нових методів оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь та оперативного прийняття рішення стосовно використання змінних норм внесення технологічного матеріалу. Очевидно, що за таких умов виникає необхідність у розробці та використанні принципово нових підходів до ведення агропромислового виробництва, що полягає у забезпеченні належної якості виконання технологічних операцій. Одним із сучасних елементів інформаційно-технічної системи є системи для вимірювання електропровідних властивостей ґрунтового середовища. Тому розгляд апаратного забезпечення інформаційно-технічної системи для вимірювання електропровідності ґрунтового середовища є важливим та актуальним у сучасних наукових дослідженнях. У статті розглянуто вимоги та архітектуру апаратного забезпечення інформаційно-технічної системи, призначеної для вимірювання електропровідності та суміжних параметрів ґрунтового середовища. Проаналізовано методи вимірювань (двоелектродний, чотириелектродний, електрична томографія), описано складові апаратної частини (джерело струму/збудження, електроди, підсилювачі/фільтри, АЦП, контролери, комунікації, живлення), наведено рекомендації щодо вибору компонентів, калібрування, підвищення точності і стійкості вимірювань, а також підходи до тестування й валідації. Окремо обговорено питання захисту, заземлення, уніфікації інтерфейсів та інтеграції з програмним забезпеченням для обробки й передавання даних. Табл.: 1. Бібліогр.: 15 назв.


  МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ 

УДК 504.064.4:658.567.3

У роботі виконані налаштування та іспити метеорологічної моделі WRF для прогнозування метеорологічних умов, які супроводжують шторми на Чорному морі. Вперше проведено моделювання метеорологічних умов над поверхнею Чорного та Азовського морів для максимально потужного шторму 4–11 лютого 2023 року. Проаналізовано синоптичні умови виникнення шторму. Моделювання проводилось на обчислювальних сітках розділової здатності 0,15, 0,05 та 0,025 град. Результати розрахунків стосовно впливу роздільної здатності на результати моделювання показують, що при зменшенні кроку сітки утричі — від 0,15 град до 0,05 град, абсолютна похибки метеопараметрів зменшуються на 8,4 % (тиск), 5,3 % (напрям вітру), 6 % (швидкість вітру), 16 % (температура). Подальше зменшення роздільної здатності від 0,05 град до 0,025 град призводить лише до незначного зменшення похибок. Найкращі значення середніх абсолютних похибок метеопараметрів для розглянутого сценарію були отримані на сітці з просторовим дозволом 0,025 град і склали: 1,17 С (температура), 2,37 м/с (швидкість вітру), 31,79 град (напрям вітру), 79,19 Па (приземний тиск). Найкраще узгодження результатів моделювання з вимірами отримане для метеостанцій у північно-західній, західній та південній частинах Чорного моря. Ступінь впливу просторового дозволу на результати моделювання полів вітру була неоднаковою у різні моменти часу та у різних частинах обчислювальної області. Вплив просторового дозволу сітки значніший поблизу північного та східного узбереж Чорного моря, що найімовірніше пов’язано з більш складною топографією місцевості у східній частині узбережжя Чорного моря. У підсумку налаштована модель WRF може бути в подальшому використана для оперативного прогнозування метеорологічних умов, які супроводжують сильні шторми у Чорному морі, у тому числі у взаємодії з моделями океанографічних умов. Табл.: 3. Іл.: 5. Бібліогр.: 15 назв.


UDC 004.94:681.5

У цій статті запропоновано підхід до реалізації програмного забезпечення вбудованої системи на основі архітектури Model-View-Controller (MVC), спеціально модифікованої для мультиагентного домену. Він спрямований на вирішення проблем поганої масштабованості та ризиків єдиної точки відмови, пов’язаних із централізованими архітектурами з циклічним опитуванням у роях безпілотних літальних апаратів (БПЛА). У цій новій інтерпретації сам рій БПЛА переосмислюється як «User» постійно оновлюваний стан керуючої е-мережі (CEN) (маркування та атрибути токенів) слугує «View», а переходи і слухачі мережі функціонують як «Controller», маніпулюючи моделлю. Модель виражається у вигляді CEN, що є розширенням мереж Петрі для цілей управління. Місця і дані CEN представляють стан агента, але в цілому CEN забезпечує погляд на алгоритм управління як на набір переходів із пов’язаними місцями для реалізації логіки подій. У той же час слухачі інтегрують зовнішні вхідні сигнали і генерують вихідні команди в повністю реактивній манері. В результаті ланцюжкове виконання, орієнтоване на події, усуває циклічне опитування, зменшує навантаження на процесор, одночасно підтримуючи синхронну, асинхронну та паралельну обробку подій у реальному часі. У статті детально описано структури даних на основі Python місця, переходи, черги/стеки, пул потоків та реактивні слухачі а також метод динамічної верифікації, який автоматично збирає статистику про активність переходів та їхній час, що дозволяє «на льоту» профілювати та виявляти вузькі місця у продуктивності. Комплексний приклад демонструє програму-агента з тришаровою (реактивною, плановою та кооперативною) моделлю управління, яка паралельно реагує на події датчиків, виконує відкладені дії та синхронізує результати за допомогою переходу приєднання, тим самим підтверджуючи ефективність запропонованого підходу для мультиагентних застосунків. Іл.: 4. Бібліогр.: 14 назв.


УДК 658.52.011.56:621.77123-413

Якісна характеристика прокату — вектор параметрів, компонентами якого є механічні властивості, стан поверхні та геометричні розміри. Необхідні значення якісних параметрів прокату задаються ДСТУ та ТУ у вигляді обмежених (односторонньо або двосторонньо) інтервалів — допусків. Якісні параметри більшою або меншою мірою формуються в процесі прокатки і можуть бути описані відповідними математичними моделями. Такі моделі — переважно математичні залежності відповідного якісного показника від вектора параметрів режиму прокатки. Цілі автоматизованого управління прокаткою полягають у досягненні оптимізації співвідношення якісних показників для отримання максимального прибутку. У цих умовах може бути постановка задачі оптимізації за векторним критерієм. Однак при згортанні векторного критерію в скалярний, необхідного для вирішення задачі, виникає проблема визначення вагових коефіцієнтів різних показників, яка в загальному випадку зазвичай вирішується на рівні експертних оцінок. У результаті такого конструювання критерію ефективність оптимізації автоматичного управління за цим критерієм суттєво визначається досвідом експертів. Більш строго підійти до постановки задачі автоматизації, рішення якої забезпечувало б максимальну ефективність автоматизації, дозволяє декомпозиція об'єкта із загальної задачі автоматизації до ряду однокритеріальних. У статті розглянуті постановка та декомпозиція задачі комплексного автоматизованого керування якістю прокату на товстолистовому стані, наведено опис отриманих у результаті декомпозиції автономних задач управління, що забезпечують задані показники якості прокату. Викладені вище науково-технічні рішення можуть бути використані при розробці автоматизованих систем керування якістю прокату на ТЛС. Бібліогр.: 18 назв.


УДК 004.02[004.9:614.8.084]

У продовження попередньої роботи, де було реалізовано алгоритм розрахунку часу евакуації на основі підготовлених даних у ручному форматі, ця стаття формалізує кінцевий модуль імпорту з PDF-зображення плану евакуації й автоматичного перетворення його в об’єктну та графову моделі для подальших обчислень за ДСТУ. Реалізовано гібридний конвеєр Computer Vision: векторний аналіз PDF-об’єктів (лінії/полілінії/тексти/шари); растрова гілка OpenCV (HSV-сегментація зелених «ВИХІД/EXIT» та стрілок, виявлення стін за LSD/Хаф, детекція дверей як локальних «розривів», морфологічна скелетизація та метод distancetransform для оцінювання локальної ширини проходу. Вихід модуля — множина об’єктів (вихід, двері, сходи, ділянки, проходи) та орієнтований граф (V,E) з атрибутами довжин і ширин, що безпосередньо споживається програмним забезпеченням зі статті 1 [1]. Щоб оцінити, наскільки добре працює автоматичний імпорт планів евакуації, треба врахувати кілька основних показників. По-перше, перевіряємо, чи правильно система знаходить виходи. Далі оцінюється, наскільки точно розпізнані напрямні стрілки, що задають орієнтацію руху. Для коридорів важливо, щоб отримана «маска проходів» збігалася з реальною. Також аналізується, чи збережена зв’язність графа — чи можна з будь-якої точки дістатися виходу — та чи вдається відновити маршрути повністю. Крім цього, оцінюється кінцевий результат — розрахований час евакуації. Його порівнюють із ручним обчисленням за методикою ДСТУ. Отже, перевіряється і правильність розпізнавання об’єктів, і точність підсумкових розрахунків. Результатом є зняття ручного вводу програми, відтворюваність та придатність до звітів. Модуль інтегровано з раніше розробленим ООП‑ПЗ (класи Area, EvacuationRoute, Metrics; алгоритми графів BFS/DFS), що забезпечує повний цикл. Іл.: 8. Бібліогр.: 17 назв.


УДК 004.8

Стаття присвячена дослідженню сучасних тенденцій розвитку молочної промисловості з акцентом на інтеграцію математичного моделювання та інструментів штучного інтелекту у процеси планування виробництва й постачання продукції. У статті запропоновано математичну модель планування виготовлення молочної продукції, яка враховує баланс між наявними запасами сировини та потребами виробництва, терміни придатності готової продукції, мінімально рентабельні та максимально допустимі обсяги виробництва, а також витрати на зберігання і транспортування. Модель належить до класу багатокритеріальних NP-складних задач, що вимагає застосування сучасних оптимізаційних алгоритмів і методів наближеного розв’язання. Вона орієнтована на мінімізацію витрат усього виробничо-логістичного ланцюга та формування оптимального асортиментного набору продукції для різних груп споживачів. Значна увага приділена необхідності гнучкого управління замовленнями, коли диспетчери та технологи узгоджують напрями використання сировини, забезпечуючи виконання як внутрішніх, так і експортних контрактів у великих партіях. Також проведено дослідження робіт по використанню штучного інтелекту та бібліотек для аналізу даних, які будуть включені у створювану систему підтримки прийняття рішень. Автори підкреслюють, що поєднання математичних методів та технологій штучного інтелекту формує нову парадигму управління у молочній промисловості, яка відповідає сучасним вимогам сталого розвитку та цифрової трансформації харчової галузі. Запропонована математична модель і обґрунтовані інструменти її реалізації можуть стати основою для розробки інноваційних систем підтримки прийняття рішень, які сприятимуть зростанню конкурентоспроможності молокопереробних підприємств на внутрішньому та світовому ринках. Бібліогр.: 13 назв.


ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

УДК 519.718

Сеспедес Гарсія П.Д. Прогнозування залишкового ресурсу трубопроводів з урахуванням аналізу сегментів дефектної області. Математичні машини і системи. 2025. № 34. С. 137–149. 

Стаття присвячена розробці комплексного методу для оцінки залишкового ресурсу кородованого трубопроводу на основі аналізу сегментів його дефектної ділянки. Як складові методи для аналізу придатності об’єкта до подальшої експлуатації застосовано підходи, визначені міжнародними стандартами ASME B31G та API 570, а також імовірнісно-фізичну модель відмов — дифузійно монотонний DM-розподіл. Параметрами цієї моделі відмов є показник розсіювання значень випадкових величин — коефіцієнт варіації процесу деградації та математичне очікування наробітку до граничного стану. Визначальним параметром цієї моделі є залишкова товщина дефектної стінки труби, зокрема її граничне значення. Початкові параметри для методу оцінки залишкового ресурсу визначаються за результатами вимірювань глибин корозії на дефектних сегментах кородованого трубопроводу з подальшим застосуванням класичних статистичних методів обробки вихідних даних. Для прогнозування залишкового ресурсу дефектного трубопроводу було використано два методи, що ґрунтуються на ймовірнісно-фізичній моделі відмов відповідно до стандарту ДСТУ 8646, а саме: кумулятивну функцію DM-розподілу наробітку до граничного стану та гамма-відсотковий метод оцінки залишкового ресурсу. З метою забезпечення більш оптимального та коректного порівняння цих методів було виведено додаткову формулу, оскільки застосовані підходи оперують різними формами ймовірнісного представлення результатів, що потребує їх узгодженої інтерпретації. Розроблений комплексний підхід дозволяє прогнозувати залишковий ресурс дефектного трубопроводу для заданих значень імовірності безвідмовної роботи або відмови, а також для будь-яких значень наробітку до досягнення граничного стану. Табл.: 5. Іл.: 3. Бібліогр.: 13 назв.


    ІНФОРМАЦІЯ

Сапатий П.С. Використання моделі просторового захоплення для розподіленого управління та її порівняння з традиційними алгоритмами. Математичні машини і системи. 2025. № 34. С. 150–153. 

Слово «просторовий» фундаментально пов’язано з людським існуванням та діяльністю в будь-якому земному, а тепер навіть небесному просторі. Мета цієї книжки полягає в описі використання універсальної високорівневої моделі та технології для роботи з просторовими системами різної природи. Після розгляду просторових особливостей багатьох сфер книжка описує основи високорівневої Технології просторового захоплення, пояснює, як вона може застосовуватися у великих розподілених системах, а також розглядає Мову просторового захоплення (МПЗ), яка може забезпечити просторове бачення, усвідомлення, управління та навіть свідомість. У роботі демонструється, як прописані за допомогою МПЗ сценарії самостійно розвиваються у фізичних, віртуальних або уявних просторах, а також показуються основні деталі реалізації технології, коли розподілений інтерпретатор МПЗ, інтегрований із системами звязку, може перетворити її на потужний просторовий двигун. МПЗ застосовується для опису універсальних методів бачення, розуміння та модифікації великих розподілених просторів. Наведені численні сценарії, прописані за допомогою МПЗ, відображають застосування технології в численних сферах діяльності, включаючи сектор безпеки, створення автономних роботів, забезпечення автоматичного керування та протидію кібератакам у мережевих системах. У книжці також порівнюється модель просторового захоплення з традиційними алгоритмами, підтверджуючи її універсальність для будь-яких просторових систем, тоді як звичайні алгоритми є лише інструментами для конкретних сфер застосування. Технологія може бути впроваджена на будь-якій платформі, а її прототипи вже були створені для її попередніх версій у різних країнах.


 
 
 
      Останнє оновлення: Dec 3, 2025