Browsing by Author "Виклюк, Ярослав Ігорович"
Now showing 1 - 4 of 4
- Results Per Page
- Sort Options
Item Математичне моделювання систем електронної оптики з урахуванням симетрії граничних поверхонь(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Мочурад, Леся Ігорівна; Пукач, Петро Ярославович; Національний університет «Львівська політехніка»; Виклюк, Ярослав Ігорович; Синявський, Андрій ТадейовичУ дисертаційній роботі розв’язано актуальне наукове завдання розвитку математичних моделей та розробки нових методів розрахунку електростатичних полів класів електронно-оптичних систем з граничними поверхнями електродів, які володіють абелевою групою симетрії скінченного порядку. Цю задачу розв’язано шляхом розроблення та вдосконалення системи методів чисельного моделювання складних електростатичних полів. В основі цієї системи лежить метод інтегральних рівнянь у поєднанні з апаратом теорії груп, методом декомпозиції областей та апаратом функцій Гріна. Розроблена система методів дала можливість, по-перше, ефективніше використовувати оперативну пам’ять комп’ютера, зменшуючи її обсяг у квадрат порядку групи при формуванні кожної системи лінійних алгебричних рівнянь, які апроксимують відповідні інтегральні рівняння. По-друге, система методів дала можливість розпаралелити процес розв’язування задачі в цілому. В диссертационной работе решено актуальное научное задание развития математических моделей и разработки новых методов расчета электростатических полей классов электронно-оптических систем с предельными поверхностями электродов, которые обладают абелевой группой симметрии конечного порядка. Эту задачу решено путем разработки и совершенствования системы методов численного моделирования сложных электростатических полей. В основе этой системы лежит метод интегральных уравнений в сочетании с аппаратом теории групп, методом декомпозиции областей и аппаратом функций Грина. Предложенная система методов позволила, во-первых, эффективно использовать оперативную память компьютера, уменьшая ее объем в квадрат порядка группы при формировании каждой системы линейных алгебраических уравнений, аппроксимирующих соответствующие интегральные уравнения. Во-вторых, система методов дала возможность распараллелить процесс решения задачи в целом. The modern scientific task of the electrostatic field calculations in the modeling process of the electron-optical systems with the symmetry appeared in geometry of the surfaces- electrodes is solved in the thesis. This solution is realized via the construction and improvement of the numerical modeling methods in the case of the complicated electrostatic fields. These methods are based on the integral equations method connected with the group theory, domain decomposition method and apparatus of Green function. The proposed system of methods allowed us to use the main computer memory more effectively, diminishing it by squared order of group while constructing every system of linear algebraic equations which approximate the corresponding integral equations. Thus, the type of tasks which assumes a numeral modelling with the use of the method of boundary integral equations is broaden. Also, preconditions for parallelization of the solving process in general are created. Taking into account the specificity of the open-circuit surfaces it is possible to decrease the amount of the controlled special points considerably, and also substantially to simplify the algorithm of calculations. The procedure of parallelization was realized via the most popular means of OpenMP. With the aim to take into account the singular behaviour of the solution in the circuit of the open surface a posteriori method of the error evaluation is created. It is also noticed that under predominance of one geometrical component surface over the other ones the changes of the potential value in its transversal cuts close to central are not noticeable. To state the highquality representation of the field in the central transversal cuts of the electron-optical systems, one can limit the research by the flat cuts of spatial constructions, since boundary surfaces satisfy the geometrical properties mentioned above. Taking into account the specific characters of initial boundary value problem in the mathematical model, describing socalled flat electrostatic field, is considered. Thereby the main accent is made on the equivalence of last one to the integral first-order equation and the problem of additive constant calculation. This constant appears in the integral representation of flat electrostatic field. There is stated that the constant mentioned above is easily calculated in the presence of symmetry disposition of boundary surface constituents. The proposed concept is illustrated by the numerical solving of some model tasks. There are obtained the approximate solutions of some spatial problems with different configurations of surfaces-electrodes and different boundary values of potentials using the socalled flat approximation. Such type problems arise in the mathematical modelling of electronic optical systems. The advantages of the proposed methods were demonstrated while solving them. To prove the reasonability and estimation of the technique efficiency a few numerical experiments were carried out. The equipotential lines are used for the representation of the electrostatic field.Item Математичні моделі процесів емісії та стоку вуглекислого газу в лісовому господарстві та при змінах землекористування(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Густі, Микола Іванович; Бунь, Ростислав Адамович; Національний університет «Львівська політехніка»; Виклюк, Ярослав Ігорович; Гера, Богдан Васильович; Мартинюк, Петро МиколайовичРозв’язано комплекс задач, які у сукупності вирішили науково-прикладну проблему математичного моделювання процесів емісії та стоку СО2 у лісовому господарстві та при змінах землекористування для підвищення ефективності прийняття природоохоронних управлінських рішень щодо пом’якшення зміни клімату на глобальному, регіональному та національному рівнях. Зокрема, розроблено метод моделювання вуглецевого балансу лісової екосистеми, з врахуванням таксаційних параметрів деревостану; метод геопросторового моделювання процесів лісокористування та зміни землекористування на глобальному рівні із врахуванням взаємного впливу цих процесів; метод моделювання процесу просторового поширення знеліснення для глобальної геопросторової моделі G4M; метод моделювання процесу прийняття рішень щодо заготівлі заданої кількості деревини та зменшення емісій СО2 від лісокористування при збереженні заготівлі деревини на рівні регіону; метод ідентифікації параметрів G4M (для моделювання процесів зміни землекористування) за даними міжнародних організацій. З використанням розроблених методів створено математичні моделі та проведено аналіз похибок моделей. Розроблено схеми взаємозв’язку G4M з іншими моделями для формування комплексів моделей для інтегральної оцінки. Решен комплекс задач, которые в совокупности разрешили научно-прикладную проблему математического моделирования процессов эмиссии и стока СО2 в лесном хозяйстве и при изменениях землепользования для повышения эффективности принятия природоохранных управленческих решений по смягчению изменения климата на глобальном, региональном и национальном уровнях. В частности, разработан метод моделирования углеродного баланса лесной экосистемы с учетом таксационных параметров древостоя; метод геопространственного моделирования процессов лесопользования и изменения землепользования на глобальном уровне с учетом взаимного влияния этих процессов; метод моделирования процесса пространственного распространения вырубки лесов для глобальной геопространственной модели G4M; метод моделирования процесса принятия решений по заготовке заданного количества древесины и уменьшения эмиссий СО2 от лесопользования при сохранении заготовки древесины в регионе; метод идентификации параметров G4M (для моделирования процессов изменения землепользования) за данными международных организаций. С использованием разработанных методов созданы математические модели и проведен анализ погрешностей моделей. Разработаны схемы взаимосвязи G4M с другими моделями для формирования комплексов моделей для интегральной оценки. The dissertation is devoted to the actual scientific and applied problem of mathematical modeling of CO2 emissions and sinks in land use change and forestry (LUCF) in order to increase the effectiveness of decisions on climate change mitigation at the global, regional and national levels. The 1st chapter analyzes the global CO2 budget, the main processes of carbon cycle in forest ecosystems and mathematical models used for studying processes related to CO2 budget. The 2nd chapter is devoted to development of methods and mathematical models for modeling the carbon budget of forest ecosystems. The 3rd chapter considers the mathematical modeling of forest management (FM) and land use change (LUC) processes and the development of the geospatial mathematical model of FM and LUC - G4M. The 4th chapter describes the validation of the G4M model. In the 5th chapter we give examples of the practical application of the G4M model, describe the schemes of data exchange between G4M and other models for the formation of modelling frameworks for integrated assessments. The 6th chapter considers methods for estimating emission uncertainties and the effect of uncertainties on decision making. Based on the models developed in the 2nd and 3rd chapters computer simulation tools were elaborated. A method for modeling of carbon budget of a forest ecosystem combining processes of carbon cycle and tree-stand taxation parameters is developed. The structure of the mathematical model of the carbon budget of a forest ecosystem has been improved taking into account the available data on forest ecosystems and climatic conditions in Ukraine by introducing additional reservoirs and flows of carbon that makes it possible to account for the dependence of the intensity of the carbon cycle processes on age of the tree stands, as well as reproduce the age and seasonal dynamics of the carbon cycle processes more adequately. A mathematical model of phenological processes in beech and oak forests of the Ukrainian Carpathians is developed based on observational data; the model takes into account the time shift of these processes due to climate change and gives an opportunity to reproduce the seasonal dynamics of carbon cycle processes more adequately. These developments are used for creation of mathematical models of tree stands, which are used to analyze the dynamics of carbon stocks in the components of forest ecosystem during afforestation. A method for geospatial modeling of FM and LUC processes at the global level is developed. The method takes into account the interdependence of these processes, as well as trade in harvested wood, and afforestation and deforestation, making it possible to consistently analyze and project these processes depending on the economic development and CO2 emission limitations. A method for modeling the process of decision-making on harvesting a given amount of wood and reducing FM CO2 emissions while preserving the harvest amount at the country or region level is developed for G4M; it is based on the principle of maximizing net present value, combining information on the harvesting of wood at various geospatial levels (regions, countries and individual raster cells) and gives an opportunity to simulate logging process and implementation of environmental policies. A method for identification of the G4M parameters reflecting the processes of afforestation and deforestation at the local level and taking into account data on afforestation, deforestation and the trend of changes in forest area at the national level is developed; the method makes it possible to reproduce historical LUC CO2 emissions in countries, as well as projecting emissions for different scenarios of socioeconomic development and CO2 prices. The methods and an algorithm for estimating the CO2 emissions from biomass, litter, soil and wetlands are used to improve the G4M model. G4M is used to analyze strategies of CO2 emission reduction at global, regional and national scales. In particular, G4M was applied to assess the effectiveness of the CO2 emission reduction policy for Ukrainian forests under various socio-economic scenarios; for numerical assessment of the Shared Socio-economic Pathways together with scenarios of Representative Concentration Pathways; for the analysis of the potential and costs of using land and forest resources by EU countries; creation of a reference scenario for LULUCF greenhouse gas (GHG) emissions by 2050 for EU countries; for preparation of the European Commission (EC) assessment of the impact of sustainable bioenergy use in EU countries; to support the decision of the EC to reduce LULUCF GHG emissions; preparing scenarios for enhanced emission reduction measures for countries that emit most of the GHGs; preparation of an integrated assessment of climate change mitigation and adaptation in developing countries for the World Bank; analysis of synergy measures to reduce CO2 emissions from deforestation and the risk of species extinction, etc.Item Методи та засоби ідентифікації проблемних ситуацій на основі онтологічного підходу(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Микіч, Христина Ігорівна; Буров, Євген Вікторович; Національний університет «Львівська політехніка»; Виклюк, Ярослав Ігорович; Мельничин, Андрій ВолодимировичДисертацію присвячено дослідженню та розробці нових моделей, методів та засобів ідентифікації проблемних ситуацій на базі онтологій з використанням механізмів логічного виведення, які застосовано в інтелектуальних системах підтримки прийняття рішень для задач тестування програмного забезпечення. У роботі проведено аналітичний огляд існуючих методів подання знань у системах із ситуаційною обізнаністю. Сформовано мету дисертаційного дослідження, що полягає в розширенні функціональних можливостей програмних систем підтримки прийняття рішень шляхом розробки методів та засобів ідентифікації проблемних ситуацій на основі онтологічного підходу. Відповідно до сформованої мети, запропоновано математичний апарат алгебри систем, методи дескриптивної логіки та інтерпретованих систем. Для проектування методів ідентифікації проблемних ситуацій в умовах невизначеності використано методи гранулярного комп’ютингу, нечітку та розмиту логіки, теорію нечітких множин. Розроблено онтологію галузі тестування програмного забезпечення. Розроблено програмний комплекс для аналізу та моделювання проблемних ситуацій на прикладі систем підтримки прийняття рішень галузі тестування, який відображає результати теоретичних досліджень. Диссертация посвящена исследованию и разработке новых моделей, методов и средств идентификации проблемных ситуаций на базе онтологий с использованием механизмов логического вывода, которые применены в интеллектуальных системах поддержки принятия решений для задач тестирования программного обеспечения. В работе проведен аналитический обзор существующих методов представления знаний в системах с ситуационной осведомленностью. Сформированная цель диссертационного исследования заключается в расширении функциональных возможностей программных систем поддержки принятия решений путем разработки методов и средств идентификации проблемных ситуаций на основе онтологического подхода. Согласно установленной цели предложен математический аппарат алгебры систем, методы дескриптивной логики и интерпретируемых систем. Для проектирования методов идентификации проблемных ситуаций в условиях неопределенности, использованы методы гранулярного компьютинга, нечеткую и размытую логики, теории нечетких множеств. Разработана онтология области тестирования программного обеспечения. Разработан программный комплекс для анализа и моделирования проблемных ситуаций на примере систем поддержки принятия решений области тестирования, который отражает результаты теоретических исследований. The dissertation is devoted to the research and development of new models, methods and means for identifying problem situation based on ontology using inferential mechanism, that are used in intellectual decision support systems for software testing. An analytical review of existing knowledge representation methods in systems with situational awareness was conducted in this paper. The purpose of the dissertation research is stated, which is expanding the functionality of software decision support systems by developing methods and means for identifying problem situations on the basis of an ontological approach. In the first section, the concept of situation awareness, the models of representation and knowledge processing in systems with situational awareness are considered. The analysis of existing knowledge representation methods using situation awareness was carried out, which made it possible to better understand the structure of various frameworks and the perspective of their application in the development of similar systems. In the second section, a formal model of presentation of knowledge was used. The proposed algebraic approach based on the algebra of systems corresponds to the general JDL model, has sufficient flexibility and allows using other mathematical methods for modeling and solving problems by constructing mutually unambiguous mappings. In accordance with the established goal, the mathematical apparatus of algebra of systems, and mappings to methods of descriptive logic and interpreted systems are implemented. In the third section, methods for identifying problem situations in decision support systems in the field of software testing are developed. The methods of situational knowledge processing based on the use of the rough sets theory and the approach of granular computing are described. They make it possible to simplify situations definition and processing. An ontological presentation of situational knowledge is used to achieve situation awareness in complex intellectual systems, where objects can be in multiple situations simultaneously or the situation is not fully defined. The method based on multi-level cues definition allowing to simplify the process of situation identification was developed. In the fourth section is presented the software complex for analysis and modeling of problematic situations occurring in software testing, implementing the results of theoretical research. In the process of creating a system for identifying situations, UML-based modelling methods, as well as OWL, SWRL, and SQWRL languages and their implementations in Protégé modeling tool are used.Item Розвиток методів та засобів математичного моделювання об’єктів туристичної галузі(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Виклюк, Ярослав ІгоровичDissertation is devoted to the development methods and mathematical simulation tools for the solving basic problems of tourist industry, namely: determination of territories tourist attractiveness, flows of tourists, modelling of spatial distribution of urbanization processes on the example of tourist settlements, research of new conformities, analogies and prospects of using developed models and methods. Review of scientific researches in direction to mathematical simulation processes in tourist industry was conducted. On the basis of fuzzy logic the method for determination of territory recreational attractiveness was developed. Gravity model modification allowed taking into account the attractiveness of the territory and quality of tourist product for the calculation of recreational flows to tourist object from the cities-sources. The new spatial structure simulation methods of polycentric tourist towns are developed on the basis of the known mathematical fractals, namely: recursion affine fractals – trees of Pythagoras, three-dimensional affine reliefs and Brownian stochastic surfaces. The new models of development dynamics for polycentric сities are developed on the basis of „Casual rain” and continuous diffusion-limited aggregation models. Fluctuations in growth of physical fractals are investigated and their presence in the real urbanized systems is confirmed. Expert system integration algorithm of designed methods was proposed. Practical use of the expert system create a possibility to make decisions in tourist area. Basic conclusions found practical application for planning of region development strategies, for decision making of tourist-recreation complex administrations, in research themes, and methodical developments are used in an educational process. Диссертация посвящена развитию методов и средств математического моделирования для решения основных задач туристической отрасли, а именно: определение туристической привлекательности территорий, потоков рекреантов, моделирование формы пространственного распространения процессов урбанизации на примере формы туристических поселений, исследование новых закономерностей, аналогий и перспектив использования разработанных моделей и методов. Проведенный обзор научных исследований в направлении математического моделирования процессами в туристической отрасли впервые позволил структурировать актуальные проблемы математического и компьютерного моделирования в туризме, которые требуют решения, и определить классы математических моделей и методов, используемых при моделировании. Разработан метод для определения рекреационной привлекательности территории на основе нечеткой логики и доказана его высокая степень адекватности и точности по сравнению с существующими классическими линейными аддитивными методами. Метод позволяет определять оптимальные территории для размещения новых туристических объектов и научно обоснованно выбирать объект инвестирования. Усовершенствована гравитационная модель, основанная на нечеткой логике, которая позволила учесть привлекательность территории и качество туристического продукта для расчета рекреационных потоков в туристско-рекреационные объекты из городов-источников рекреантов и позволила определить оптимальную ценовую стратегию туристско-рекреационных комплексов, а также учесть динамику потоков отдыхающих и потенциальной прибыли в зависимости от сезонности. Разработан метод моделирования структуры полицентрических населенных пунктов на основе математического стохастического фрактала, построенного деформированным броуновским смещением срединной точки плоской решетки. Данный метод в отличие от классического, который моделирует структуру только моноцентрических крупных населенных пунктов, позволил рассчитать с достаточной точностью структуру „идеального” города и полицентрического туристического города Ворохта. Разработаны новые методы моделирования пространственной структуры полицентрических туристических городков на основе известных математических фракталов, а именно: рекурсивных самоафинных фракталов – деревьев Пифагора, трехмерных самоафинных рельефов и Броуновских стохастических поверхностей. С помощью данных подходов удалось смоделировать как внутреннюю структуру реальных городов, так и динамику их роста. Разработаны новые методы моделирования динамики развития полицентрических городов на основе методов „Случайного дождя” и непрерывной диффузно-ограниченной агрегации. Разработан новый метод сегментации фрактала в рамках метода комбинированной непрерывной диффузно-ограниченной агрегации. Исследованы флуктуации в росте фракталов и подтверждено их наличие в реальных урбанизированных системах. Установлено множество функций аппроксимации, с помощью которых можно с высокой точностью прогнозировать такие этапы развития урбанизированных систем, как зарождение, экспоненциальный рост, стагнация, стационарная фаза, фаза деградации с помощью одной формулы. Высокая точность моделирования процессов урбанизации на основе математических методов роста физических фракталов впервые позволила установить аналоги собственных свойств, структурные аналогии и функциональные аналогии между физическими фракталами и структурными характеристиками полицентрических туристических городов. Установлена связь явления фазовых переходов в фракталах со структурой и размером городов, обосновано использование энтропии в качестве индикатора структурных свойств населенного пункта. Предложен алгоритм интеграции разработанных методов и средств в экспертной системе, практическая реализация которой позволяет научнообосновывать принятие решений в туристической отрасли. Основные результаты работы нашли практическое применение при планировании стратегии развития региона в государственных структурах, принятии решения администрациями туристическо-рекреационных комплексов, в научно-исследовательских темах, а соответствующие методические разработки – в учебном процессе.Дисертацію присвячено розвитку методів і засобів математичного моделювання для розв’язання основних задач туристичної галузі, а саме: визначення туристичної привабливості територій, потоків рекреантів, моделювання форми просторового поширення процесів урбанізації на прикладі форми туристичних поселень, дослідження нових закономірностей, аналогій та перспектив використання розроблених моделей та методів. Проведено огляд наукових досліджень з математичного моделювання процесів у туристичній галузі. Розроблено метод на основі нечіткої логіки для визначення рекреаційної привабливості території. Модифікація ґравітаційної моделі дозволила врахувати привабливість території та якість туристичного продукту для обчислення рекреаційних потоків до туристично-рекреаційного об’єкту з міст – джерел рекреантів. Розроблено нові методи моделювання просторової структури поліцентричних туристичних міст на основі математичних фракталів: рекурсивних самоафінних фракталів – дерев Піфагора, тривимірних самоафінних рельєфів та Броунівських стохастичних поверхонь. Розроблено нові методи моделювання динаміки розвитку поліцентричних міст на основі методів „випадкового дощу” та неперервної дифузно-обмеженої аґреґації. Розроблено нові методи сеґментації міст в рамках методу комбінованої неперервно-обмеженої аґреґації. Досліджено флуктуації в рості фізичних фракталів та підтверджено їх наявність в реальних урбанізованих системах. Запропоновано алгоритм інтеграції розроблених методів та засобів в експертній системі, практична реалізація якої дає змогу науково-обґрунтовано приймати рішення у туристичній галузі. Основні результати роботи знайшли практичне застосування при плануванні стратегії розвитку реґіону у владних структурах, прийнятті рішення адміністрацією туристично-рекреаційних комплексів, у науково-дослідних темах, а відповідні методичні розробки – у навчальному процесі.