Ukrainian Journal of Information Technology. – 2021. – Vol. 3, No. 2

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/61529

Науковий журнал

Видання "Український журнал інформаційних технологій" засновано у 2018 р. за рішенням вченої ради Інституту комп'ютерних наук та інформаційних технологій від 23 квітня 2018 р. Журнал є правонаступником збірника наукових праць "Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Серія: Комп'ютерні науки та інформаційні технології", який входить до переліку фахових видань ВАК України, в яких можна друкувати матеріали дисертаційних робіт у галузі технічних наук.

Український журнал інформаційних технологій. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2021. – Том 3, № 2. – 98 с. : il.

Український журнал інформаційних технологій

Зміст (том 3, № 2)

1. Дяк Т. П., Грицюк Ю. І. Проектування системи автоматизованого генерування віршованих творів	1
2. Рудавський Д. В., Шефер М. С., Канюк Ю. І., Шпак З. Я., Ріпак Н. С. Розрахункова модель оцінювання розвитку втомного дефекту в боковій рамі візка вантажного вагона	15
3. Гавриш В. І., Шкраб Р. Р. Температурні режими в термочутливих елементах цифрових пристроїв, спричинені локальним нагріванням	21
4. Фефелова І. М., Литвиненко В. І., Фефелов А. О. Прогнозування третинної структури білка на двомірній трикутній ґратці гібридним еволюційним алгоритмом	27
5. Стрямець С. П., Стрямець Г. В. Інформаційна технологія аналізу динаміки вуглецевого балансу лісів Польщі	33
6. Соколовський Я. І., Сінкевич О. В. Використання клітинних автоматів під час моделюваняі процесів сушіння деревини у штабелі	39
7. Цмоць І. Г., Різник О. Я., Балич Б. І., Львовський Ч. З. Метод та імітаційна модель синтезу баркероподібних кодових послідовностей	45
8. Шабатура М. М., Салашник Р. О. Аналіз методів захисту персональних даних за українським законодавством та GDPR	51
9. Совин Я. Р., Хома В. В. Евристичний метод для bitsliced подання випадково згенерованих 8×8 криптографічних S-Box	58
10. Журавель І. М., Мичуда Л. З., Журавель Ю. І. Підвищення ефективності стеганографічного методу приховування даних із застосуванням ітераційних функцій та додаванням шуму	66
11. Цмоць І. Г., Теслюк В. М., Опотяк Ю. В., Парцей Р. В., Зінько Р. В. Базова архітектура мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних	74
12. Мулеса О. Ю., Гече Ф. Е., Батюк А. Є., Мельник О. О. Інформаційна технологія для прогнозування часових рядів методом синтезу прогнозної схеми	81
13. Березька К. М., Кнейслер О. В., Спасів Н. Я., Кулина Г. М. Інформаційна технологія прогнозування фінансових результатів страхових компаній	87
14. Зміст	94

Content (Vol. 3, No 2)

1. Diak T. P., Hrytsiuk Yu. I. Design of the system of automated generation of poetry works	1
2. Rudavsʹkyy D. V., Shefer M. S., Kanyuk Yu. I., Shpak Z. Ya., Ripak N. S. Calculation model for the evaluation of tired defect development in the freight wagon side frame	15
3. Havrysh V. I., Shkrab R. R. Temperature modes in a heat-sensitive plate with local heating	21
4. Fefelova I. M., Lytvynenko V. I., Fefelov A. O. Prediction of the tertiary structure of a protein on a twodimensional triangular lattice by a hybrid evolutionary algorithm	27
5. Stryamets S. P., Striamets H. V. Information technology for the analysis of the dynamic of the carbon balance of forests in Poland	33
6. Sokolovskyy Ya. I., Sinkevych O. V. The use of cellular automata in modeling the processes of wood drying in a stack	39
7. Tsmots I. G., Riznyk O. Ya., Balych B. I., Lvovskij Ch. Z. The method and simulation model for the synthesis of barker-like code sequences	45
8. Shabatura M. M., Salashnyk R. O. Analysis of personal data protection methods according to ukrainian legislation and the GDPR	51
9. Sovyn Ya. R., Khoma V. V. Heuristic method for bitsliced representation of randomly generated 8×8 cryptographic S-Box	58
10. Zhuravel I. M., Mychuda L. Z., Zhuravel Yu. I. Improving the efficiency of the steganographic method of data hiding with the application of iterative functions and noise addition	66
11. Tsmots I. G., Teslyuk V. M., Opotiak Yu. V., Parcei R. V., Zinko R. V. The basic architecture of mobile robotic platform with intelligent motion control system and data transmission protection	74
12. Mulesa O. Yu., Geche F. E., Batyuk A. Ye., Melnyk O. O. Information technology for time series forecasting by the method of the forecast scheme synthesis	81
13. Berezka K. M., Kneysler O. V., Spasiv N. Ya., Kulyna H. M. Information technology for forecasting the financial results of insurance companies	87
14. Contents	94

Browse

Now showing 1 - 14 of 14

The use of cellular automata in modeling the processes of wood drying in a stack
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Соколовський, Я. І.; Сінкевич, О. В.; Sokolovskyy, Ya. I.; Sinkevych, O. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Національний лісотехнічний університет України; Lviv Polytechnic National University; National Forestry University of Ukraine
Досліджено можливості використання моделі клітинних автоматів при вирішені завдання тепло- і вологоперенесення в камері сушіння деревини періодичної дії. Також досліджено процеси тепло- і вологообміну між деревиною та її агентом сушіння. Дослідження проведено з використанням CAD-моделі штабеля висушуваної деревини. Для використання клітинних автоматів запропоновано подання досліджуваної CAD-моделі у вигляді масиву кубів, кожен з яких має шість граней (клітин). Також в роботі запропоновано використання різних зон дослідження, кожна з яких дає змогу обчислювати значення температури та вологовмісту в різних місцях досліджуваної CAD-моделі, зокрема всередині деревини, на її межі чи в агенті її сушіння. Запропонована клітинно-автоматна модель містить локальні взаємозв’язки між клітинами, які описують їх загальну поведінку. Окрім опису загальної поведінки клітин, в моделі передбачена можливість задавання фізичних характеристик матеріалу. Це дає змогу апроксимувати процеси та визначити нові значення фізичних характеристик матеріалу, у т. ч. температуру та вологовміст. Запропонований алгоритм використання клітинних автоматів дає можливість отримувати достовірний результат без потреби проводити складні та дороговартісні практичні експерименти. Для пришвидшення процесу розрахунку використовується багатошаровість, яка полягає в отриманні числових значень фізичних характеристик матеріалу в декількох сусідніх клітинах, які розташовані на одному напрямку взаємодії. В роботі також наведено графіки зміни температури та відносної вологості агенту сушіння деревини. Окрім цього, наведено графіки зміни температури та вологовмісту деревини всередині та на її межі. Для перевірки адекватності та достовірності, проводиться порівняння отриманих результатів із результатами іншого експерименту. Для цього порівняння обчислюється середня абсолютна похибка між значеннями температури та вологості обох експериментів. Значення цієї похибки дають можливість визначити перспективи використання клітинних автоматів під час моделюваняі процесів тепло- і вологоперенесення в камерах сушіння деревини.
Аналіз методів захисту персональних даних за українським законодавством та GDPR
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Шабатура, М. М.; Салашник, Р. О.; Shabatura, M. M.; Salashnyk, R. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розглянуто та охарактеризовано проблему стрімкого розвитку сучасних технологій, через які є актуальне питання щодо захисту персональних даних користувачів мережі Інтернет. Проаналізовано сучасний стан забезпечення захисту персональних даних за вимогами українського законодавства та Загального регламенту про захист персональних даних (англ. General Data Protection Regulation, GDPR). Визначено, які саме дані належать до персональних даних та чому підлягають захисту. З'ясовано, що персональні дані – це вид інформації з обмеженим доступом, тому обробляти ці дані потрібно тільки у системах, на яких встановлено комплексну систему захисту інформації, що має сертифікат відповідності. Оскільки Україна – одна з перших країн, яка впровадила електронний паспорт, розглянуто додаток "Дія". Проаналізовано Кодекс України про адміністративні правопорушення та Кримінальний Кодекс України за порушення вимог та недотримання закону щодо захисту персональних даних, описано штрафні санкції. Проаналізовано вимоги до оброблення та захисту персональних даних за Європейським стандартом GDPR, а саме: процедуру псевдонімізації, анімізації, шифрування та ін. Розглянуто комплекс технічних рішень та інструментів кібербезпеки для впровадження відповідності нормам GDPR. Підкреслено важливість організаційних заходів безпеки, таких як: навчання персоналу, створення політики конфіденційності, правильна організація процесів, надання доступу до персональних даних тільки уповноваженим працівникам та інші. З'ясовано міру покарання за порушення недотримання вимог GDPR. Наголошено, що для покращення рівня захищеності персональних даних важливим фактором є підвищення рівня обізнаності, які часто ігнорують проблеми, пов'язані зі захистом особистих даних, зокрема через неповне розуміння законодавчих стандартів та вимог у цій сфері.
Базова архітектура мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Опотяк, Ю. В.; Парцей, Р. В.; Зінько, Р. В.; Tsmots, I. G.; Teslyuk, V. M.; Opotiak, Yu. V.; Parcei, R. V.; Zinko, R. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Визначено вимоги до мобільної роботехнічної платформи (МРТП) з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, основними з яких є забезпечення: зменшення габаритів, енергоспоживання та вартості; дистанційного та інтелектуального автономного управління рухом; криптографічного захисту передачі даних у реальному часі; збереження працездатності в умовах дії зовнішніх чинників; адаптації до вимог замовника; здатність самостійно виконувати завдання в умовах невизначеності зовнішньої обстановки. Запропоновано розробку мобільної роботехнічної платформи виконувати на базі інтегрованого підходу, який охоплює: методи навігації, методи попереднього опрацювання та розпізнавання зображень; сучасні методи та алгоритми інтелектуального управління, штучні нейронні мережі та нечітку логіку; нейроподібні методи криптографічні захисту передачі даних; сучасні компоненти та сучасну елементну базу; методи інтелектуального опрацювання та оцінювання даних із давачів в умовах завад і неповної інформації; методи та засоби автоматизованого проектування апаратних і програмних засобів МРТП. Вибрано для розроблення мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління та криптографічним захистом передачі даних такі принципи: ієрархічності побудови інтелектуальної системи управління; системності; змінного складу обладнання; модульності; відкритості програмного забезпечення; сумісності; спеціалізації та адаптації апаратно-програмних засобів до структури алгоритмів опрацювання та захисту даних; використання комплексу базових проектних рішень. Розроблено базову архітектуру мобільної роботехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, яка є основою для побудови мобільних роботехнічних платформ із заданими техніко-експлуатаційними параметрами. З метою реалізації нейроподібних засобів вдосконалено метод таблично-алгоритмічного обчислення скалярного добутку, який за рахунок одночасного формування k макрочасткових добутків забезпечує зменшення в k рази часу обчислення скалярного добутку.
Евристичний метод для bitsliced подання випадково згенерованих 8×8 криптографічних S-Box
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Совин, Я. Р.; Хома, В. В.; Sovyn, Ya. R.; Khoma, V. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розглянуто питання щодо підвищення безпеки та ефективності програмної реалізації симетричних блокових шифрів. Використано bitslice-підхід до безпечної імплементації криптоалгоритмів, який має такі потенційні переваги, як високу швидкодію і невимогливість до обчислювальних ресурсів. Проте, відомі bitsliced-методи мають обмеження, оскільки працюють з детермінованими S-Box або розраховують S-Box менших розмірів. Запропоновано новий евристичний метод bitsliced-подання криптографічних 8×8 S-Box, що містять випадково згенеровані значення. Метод засновано на декомпозиції таблиці істинності, яка описує S-Box, на дві частини. Одна частина таблиці формує логічні маски, а інша – розбивається на бітові вектори, для знаходження логічного опису яких застосовано вичерпний пошук. Після знаходження опису всіх векторів ці дві частини таблиці об'єднуються в одну за допомогою логічних операцій. Використання запропонованого методу, орієнтованого на програмну реалізацію в логічному базисі {AND, OR, XOR, NOT}, забезпечує мінімізацію довільних 8×8 S-Box. Цей метод допускає імплементацію з використанням стандартних логічних інструкцій на будь-яких 8/16/32/64-бітних процесорах. Також можливе використання логічних SIMD-інструкцій із розширень SSE, AVX, AVX-512 для х86-64 процесорів, що забезпечує високу швидкодію завдяки використанню довгих регістрів. Розроблено відповідне програмне забезпечення, яке реалізує метод пошуку bitsliced-подання заданого S-Box, а також автоматично формує для нього С++ код на базі SSE, AVX і AVX-512 інструкцій. Досліджено ефективність методу на S-Box відомих блокових шифрів, зокрема Національного стандарту шифрування "Kalyna". Встановлено, що розроблений алгоритм потребує майже вдвічі менше вентилів для bitsliced-опису довільного S-Box, ніж кращий відомий алгоритм (370 вентилів проти 680 відповідно). Для шифрів, у яких використовуються дві або чотири таблиці S-Box, внаслідок спільної мінімізації можна отримати до 330 або 300 вентилів на таблицю відповідно.
Зміст
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28)
Метод та імітаційна модель синтезу баркероподібних кодових послідовностей
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Цмоць, І. Г.; Різник, О. Я.; Балич, Б. І.; Львовський, Ч. З.; Tsmots, I. G.; Riznyk, O. Ya.; Balych, B. I.; Lvovskij, Ch. Z.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
З’ясовано, що завадостійкість є однією з істотних характеристик сучасних систем бездротового прийому/передачі даних. Визначено, що задачі управління безпілотними апаратами та мобільними робототехнічними комплексами підвищення завадостійкості каналів передачі даних є актуальною проблемою. Досліджено, що баркероподібні кодові послідовності, на підставі ідеальних кільцевих в'язанок, забезпечують збільшення потужності отриманих послідовностей завдяки оптимізації параметрів використовуваних ідеальних кільцевих в'язанок. Визначено, що підвищення завадостійкості під час прийому та передачі даних досягається за рахунок вибору оптимальних співвідношень параметрів ідеальної кільцевої в'язанки. Показано, що такі переваги баркероподібних кодових послідовностей, як оптимальне співвідношення між довжиною послідовності та її коригувальною здатністю, можливість змінювати довжину послідовності залежно від рівня завад мають широке практичне використання в сучасних системах бездротового зв'язку та телекомунікації. Вдосконалено метод синтезу баркероподібних кодових послідовностей з використанням ідеальних кільцевих в'язанок, який завдяки врахуванню співвідношень параметрів ідеальних кільцевих в'язанок забезпечує вибір мінімальної розрядності кодової послідовності, яка враховує рівень завад. Розроблено, на базі вдосконаленого методу синтезу баркероподібних кодових послідовностей, імітаційну модель синтезу баркероподібних кодових послідовностей, формування завад і виправлення помилок. Використано розроблену імітаційну модель для дослідження процесів кодування, декодування, виявлення та виправлення помилок в отриманих баркероподібних кодових послідовностях. Досліджено, що використання синтезованих баркероподібних кодових послідовностей на підставі ідеальних кільцевих в'язанок забезпечує відновлення даних пошкоджених не більш, ніж 25 % розрядів кожного кодового слова, та виявляє до 50 % пошкоджених розрядів у кожному кодовому слові.
Прогнозування третинної структури білка на двомірній трикутній ґратці гібридним еволюційним алгоритмом
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Фефелова, І. М.; Литвиненко, В. І.; Фефелов, А. О.; Fefelova, I. M.; Lytvynenko, V. I.; Fefelov, A. O.; Херсонський національний технічний університет; Kherson National Technical University
Розглянуто завдання прогнозування третинної структури білка з урахуванням його первинної послідовності. Проблема в тому, що науковці, з усією своєю обчислювальною потужністю і набором експериментальних даних, не навчилися будувати моделі, які описують процес згортання молекул білка і прогнозують третинну структуру білка на основі його первинної структури. Однак неправильно вважати, що в цій галузі науки нічого не відбувається. Відомо закономірності складання (згортання) білка, розроблено методи його моделювання. Аналіз поточного стану досліджень щодо цих проблем свідчить про наявність недоліків, пов'язаних із точністю прогнозування і часом, необхідним для отримання оптимального рішення. Отже, розроблення нових обчислювальних методів, позбавлених цих недоліків, є актуальним. Зосереджено увагу на моделі ґратки, що є особливим випадком відомого гідрофобно-полярного кропу. запропоновано конформацію білка за обраною моделлю, гібридні алгоритми клонального відбору, диференціал. Оскільки процеси згортання білка до кінця не вивчені, дослідники запропонували ряд спрощених моделей, заснованих на фізичних властивостях молекул, що призводить до проблем комбінаторної оптимізації. Як модель білка обрано гідрофобно-полярну спрощену модель на плоскій трикутній ґратці. З погляду задачі оптимізації, проблема фолдингу білка зводиться до пошуку конформації з мінімальною енергією. У ґратчастих моделях конформацію представлено у вигляді шляху, що не має самоперетинів. Для вирішення цієї проблеми запропоновано гібридну штучну імунну систему у формі комбінації алгоритмів клонального відбору та диференціальної еволюції. Розроблений гібридний алгоритм використовує спеціальні способи кодування та декодування індивідуумів, а також функцію афінності, що дають змогу зменшити кількість некоректних конформацій (рішень з самоперетинами). Доведено, що в цій рецептурі завдання складання білка є NP-повним. Тому загалом точні методи не здатні впоратися з поставленим завданням у прийнятний час. Для перевірки ефективності алгоритму проведено експериментальні дослідження на тестових послідовностях. Для тестування алгоритмів обрано гідрофобно-полярну модель Ділла на двомірній трикутній ґратці. Здійснено експериментальні дослідження на тестових послідовностях, які показали переваги розроблених алгоритмів перед іншими методами.
Проектування системи автоматизованого генерування віршованих творів
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Дяк, Т. П.; Грицюк, Юрій Іванович; Diak, T. P.; Hrytsiuk, Yu. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розглянуто особливості проектування системи автоматизованого генерування віршованих творів, що відкриває нові можливості художнього мовлення та сфери шоу-бізнесу, насамперед підготовки віршів і пісень. Доволі часто тексти пісень без особливого змісту стають успішними через відсутність складних сюжетів, а також через ненав'язливість і легкість їхнього сприйняття слухачами. Проаналізовано відомі літературні джерела та наявні програмні продукти, які можуть генерувати віршовані твори, поєднуючи різні методи та алгоритми. Встановлено, що жоден з них не здатен забезпечити змістовність і унікальність віршованого твору водночас, тим більше українською мовою. Проаналізовано наявні підходи до генерування віршованих творів, серед яких актуальними є метод на підставі шаблонів, генерування та тестування, еволюційні алгоритми та метод на підставі конкретних випадків. Досліджено особливості генерування віршованих творів, насамперед правила римування, види строф, віршовані ритми та розміри. Розроблено підхід до автоматизованого генерування віршованих творів з використанням еволюційних алгоритмів і методу на підставі конкретних випадків. Їхнє поєднання нагадує послідовність дій для творчих особистостей під час створення віршів або написання текстів пісень. Розглянуто особливості організації нейронної мережі для автоматизованого генерування віршованих творів. Запропоновано навчання нейронної мережі виконати за методом зворотного поширення та з використанням генетичного алгоритму. Проаналізовано принцип роботи алгоритмів пошуку оптимальних рішень, які містять такі послідовні етапи як ініціалізацію, оцінювання рішень, відбір популяцій, еволюцію рішень. Детально досліджено їхню взаємодію та різні можливості для навчання нейронної мережі. Розроблено алгоритм, за яким програмний додаток буде аналізувати запропоновані користувачем віршовані твори та генерувати нові його варіанти на підставі отриманих від нейронної мережі логічно зв'язаних слів чи рядків куплета вірша. Користувач може вносити правки як до складових вірша, так і до згенерованих віршованих творів, і в такий спосіб може навчати нейронну мережу. Розроблено специфікацію вимог до програмного додатку, визначено основні вимоги до користувацького інтерфейсу, а також встановлено потенційні класи користувачів, які будуть його використовувати.
Підвищення ефективності стеганографічного методу приховування даних із застосуванням ітераційних функцій та додаванням шуму
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Журавель, І. М.; Мичуда, Л. З.; Журавель, Ю. І.; Zhuravel, I. M.; Mychuda, L. Z.; Zhuravel, Yu. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National Universityaffiliation=
Розвиток комп'ютерної та цифрової техніки сприяє зростанню інформаційних потоків, які передаються по відкритих та закритих каналах зв'язку. Здебільшого ця інформація має конфіденційний, фінансовий чи комерційний характер та представляє цінність для її власників. Це потребує розроблення механізмів захисту інформації від несанкціонованого доступу. Відомо два фундаментальні напрями безпечної передачі даних по відкритих каналах зв'язку – криптографія та стеганографія. Принципова різниця між ними полягає в цьому, що криптографія приховує від сторонніх зміст повідомлення, а стеганографія приховує сам факт передачі повідомлення. Розглянуто стеганографічні методи приховування даних, які є менш дослідженими, ніж криптографічні, проте володіють значним потенціалом щодо застосування у різноманітних прикладних задачах. Однією з важливих характеристик більшості методів є їх ефективність. Загалом ефективність оцінюють у контексті розв'язування конкретних задач. Проте найпоширенішими критеріями ефективності стеганографічних методів є обсяг приховуваних даних та спосіб передачі секретного ключа на приймальну сторону, який не дасть змоги зловмиснику його перехопити. Оскільки файли мультимедіа становлять значну частку об'єму трафіка мережі, то за стегоконтейнер вибрано цифрове зображення. Координати місця вбудовування запропоновано визначати на основі ітераційних функцій. Перевагою їх застосування є компактність опису координат пікселів, у які будуть приховуватися дані. Окрім цього, запропоновано застосувати алгоритм Діффі-Геллмана для передачі параметрів ітераційних функцій на приймальну сторону. Такий спосіб розподілу ключів робить стеганографічний метод менш вразливим до їх викрадення зловмисником. За другий критерій ефективності вибрано об'єм приховуваних даних. Встановлено, що помірне додавання мультиплікативного шуму дає можливість збільшити об'єм приховуваних даних без істотного зниження візуальної якості стегоконтейнера. Для аналізу спотворень на зображенні-стегоконтейнері, які обумовлені впливом шуму та модифікацією молодших розрядів пікселів, застосовано метод кількісної оцінки візуальної якості, який ґрунтується на законах зорового сприйняття.
Розрахункова модель оцінювання розвитку втомного дефекту в боковій рамі візка вантажного вагона
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Рудавський, Д. В.; Шефер, М. С.; Канюк, Ю. І.; Шпак, Зореслава Ярославівна; Ріпак, Н. С.; Rudavsʹkyy, D. V.; Shefer, M. S.; Kanyuk, Yu. I.; Shpak, Z. Ya.; Ripak, N. S.; Національний університет “Львівська політехніка”; Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України; Lviv Polytechnic National University; Karpenko Physico-mechanical Institute of the NAS of Ukraine
Серед литих деталей візка вантажного вагона бокові рами є одними з найбільш завантажених елементів, які приймають на себе динамічні навантаження, що викликають коливання необресорених частин вантажного вагона. Бокова рама візка моделі 18-100, як типового представника цілого ряду візків вантажних вагонів, не має достатнього запасу опору втомі й живучості, тому є чутливою до деяких відхилень і дефектів (різна товщина стінок, раковини та пори, залишкові напруження), що виявляються у процесі експлуатації. На підставі енергетичного підходу механіки втомного руйнування матеріалів розроблено розрахункові моделі оцінювання динаміки розвитку тріщиноподібних дефектів за дії експлуатаційного навантаження. Побудовано розрахункові моделі із застосуванням сучасних інформаційних технологій та розроблених програмних засобів їх числової реалізації дають змогу прогнозувати вплив нерегулярного циклічного навантаження та складного напруженого стану на ріст поверхневої втомної тріщини в боковій рамі візка вагона, що істотно наближає постановку задачі до реальних умов експлуатаційного режиму. Числові розрахунки проведено за допомогою комп'ютерної програми власної розробки на алгоритмічній мові програмування Python. На першому етапі роботи програми побудовано спектр амплітуд нерегулярного циклічного навантаження, на другому – запущено програмний модуль побудови числового розв'язку систем звичайних диференціальних рівнянь розробленої математичної моделі розвитку втомного дефекту. Розрахунки динаміки зростання втомної тріщини із врахуванням дії зсувних напружень у перерізі із тріщиною бокової рами показали незначний вплив зсувних напружень на залишкову довговічність рами. Показано, що динаміка розвитку поверхневої тріщини значно залежить від її початкової геометрії. Запропоновану розрахункову методику визначення початкової форми поверхневої тріщини з мінімальним періодом докритичного зростання можна ефективно використати для прогнозування залишкової довговічності під час технічної діагностики деталей ходової частини рухомого складу залізничного транспорту.
Температурні режими в термочутливих елементах цифрових пристроїв, спричинені локальним нагріванням
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Гавриш, В. І.; Шкраб, Р. Р.; Havrysh, V. I.; Shkrab, R. R.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Розроблено нелінійні математичні моделі аналізу температурних режимів у термочутливій ізотропній пластині, яка нагрівається локально зосередженими джерелами тепла. Для цього теплоактивні зони пластини описано з використанням теорії узагальнених функцій. З огляду на це, рівняння теплопровідності та крайові умови містять розривні та сингулярні праві частини. За допомогою перетворення Кірхгофа лінеаризовано вихідні нелінійні рівняння теплопровідності та нелінійні крайові умови. Для розв'язування отриманих крайових задач використано інтегральне перетворення Фур'є і внаслідок цього визначено їх аналітичні розв'язки в зображеннях. До цих розв'язків застосовано обернене інтегральне перетворення Фур'є, яке дало змогу отримати аналітичні вирази для визначення змінної Кірхгофа. Як приклад, вибрано лінійну залежність коефіцієнта теплопровідності від температури, яку часто використовують у багатьох практичних задачах. Внаслідок цього отримано аналітичні співвідношення для визначення температури в термочутливій пластині. Наведені аналітичні розв'язки подано у вигляді невласних збіжних інтегралів. За методом Ньютона (трьох восьмих) отримано числові значення цих інтегралів з певною точністю для заданих значень товщини пластини, просторових координат, питомої потужності джерел тепла, коефіцієнта теплопровідності конструкційних матеріалів пластини та геометричних параметрів теплоактивної зони. Матеріалом пластини виступають кремній та германій. Для визначення числових значень температури в наведеній конструкції, а також аналізу теплообмінних процесів у середині пластини, зумовлених локальним нагріванням, розроблено програми засоби, із використанням яких виконано геометричне відображення розподілу температури залежно від просторових координат, коефіцієнта теплопровідності, питомої густини теплового потоку. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розроблених математичних моделей аналізу теплообмінних процесів у термочутливій пластині з локальним нагріванням, реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати такі середовища, які піддаються локальним тепловим навантаженням, щодо їх термостійкості. Як наслідок, можливо її підвищити і захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції.
Інформаційна технологія аналізу динаміки вуглецевого балансу лісів Польщі
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Стрямець, С. П.; Стрямець, Г. В.; Stryamets, S. P.; Striamets, H. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Природний заповідник "Розточчя"; Lviv Polytechnic National University; Nature reserve "Roztochchya"
Ведення лісового господарства пов'язане з використанням значних земельних площ і великою кількістю пов'язаної з ними інформації. Тому для оброблення, аналізу і візуалізації інформації в лісових екосистемах логічним є використання геоінформаційних систем (ГІС). Зелені рослини, дерева, що депонують вуглець і утримують його тривалий час, є основними поглиначами вуглецю на суші, тому дослідження приросту деревини, нагромадження фітомаси в лісових екосистемах необхідне для визначення вуглецевого балансу. Розроблено інструментарій визначення георозподіленої фітомаси лісів для розрахунку депонованого вуглецю за статистичними даними запасу насадження, породного складу, класу віку та інших лісівничо-таксаційних показників, які наводяться офіційними джерелами. Наведено опис лісів Польщі, засобами ГІС проведено аналіз табличних даних таксаційних показників лісових екосистем, наведено діаграми та створено цифрові карти лісів. Проведено аналіз стану лісів окремих воєводств Польщі у 2009 та 2019 роках на предмет оцінки викидів та поглинання парникових газів лісовими екосистемами. Описано трирівневу схему інвентаризації парникових газів, рекомендовану методикою IPCC. Наведено порівняльний аналіз лісівничо-таксаційних показників лісів Польщі за період від 2009 до 2019 років та методи, які використовують для обчислення емісій та поглинань парникових газів. Визначено кількість депонованого вуглецю за десятирічний період лісовими екосистемами Польщі. Удосконалено та доповнено архітектуру геоінформаційної технології просторового аналізу процесів депонування вуглецю та емісії парникових газів у секторі лісового господарства Польщі. Проведено розрахунки депонованого вуглецю за статистичними даними запасу насадження, породного складу, класу віку та інших лісівничо-таксаційних показників, які наводяться офіційними джерелами.
Інформаційна технологія для прогнозування часових рядів методом синтезу прогнозної схеми
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Мулеса, О. Ю.; Гече, Ф. Е.; Батюк, А. Є.; Мельник, О. О.; Mulesa, O. Yu.; Geche, F. E.; Batyuk, A. Ye.; Melnyk, O. O.; Ужгородський національний університет; Національний університет “Львівська політехніка”; Uzhhorod National University; Lviv Polytechnic National University
Розроблено інформаційну технологію прогнозування на підставі часових рядів. З'ясовано, що актуальною є розробка нових моделей і методів прогнозування для покращення якості прогнозу. В основу інформаційної технології покладено еволюційний метод синтезу прогнозної схеми на підставі базових прогнозних моделей. Обраний метод дає змогу вносити в розгляд будь-яку кількість прогнозних моделей, які можуть належати до різних класів. Для заданого часового ряду, шляхом знаходження розв'язку оптимізаційної задачі, обчислено вагові коефіцієнти, з якими моделі входять в результуючу прогнозну схему. Показано спосіб побудови цільової функції для задачі оптимізації у вигляді лінійної комбінації результатів прогнозування базовими прогнозними моделями. Запропоновано розв'язок оптимізаційної задачі знаходити за допомогою генетичного алгоритму. Результатом роботи методу є прогнозна схема, яка є лінійною комбінацією базових прогнозних моделей. Для оцінювання якості прогнозу запропоновано застосовувати похибки прогнозування або волатильність прогнозу, яка обчислено у вигляді середньоквадратичного відхилення. Критерії якості прогнозу обрано залежно від контексту задачі. Використання волатильності прогнозу як критерію якості, після багаторазового використання технології, дасть змогу зменшити відхилення прогнозних значень від реальних даних. Розроблено структурну схему інформаційної технології. Структурно інформаційна технологія складається з двох блоків: оброблення даних, інтерпретації отриманих значень. Результатом застосування розробленої інформаційної технології є продукційні правила для визначення прогнозного значення досліджуваної величини. Виконано експериментальну верифікацію отриманих результатів. Розв'язано задачу прогнозування кількості релігійних організацій в Україні на підставі статистичних даних з 1997 по 2000 роки. Як базові прогнозні моделі було обрано метод авторегресії та лінійну регресійну модель. За результатами використання розробленої інформаційної технології було обчислено вагові коефіцієнти базових моделей. Показано, що отримана прогнозна схема дала змогу покращити середню абсолютну відсоткову похибку та волатильність прогнозу, порівняно з обраними моделями.
Інформаційна технологія прогнозування фінансових результатів страхових компаній
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Березька, К. М.; Кнейслер, О. В.; Спасів, Н. Я.; Кулина, Г. М.; Berezka, K. M.; Kneysler, O. V.; Spasiv, N. Ya.; Kulyna, H. M.; Західноукраїнський національний університет; West Ukrainian National University
Використано економетричні екстраполяційні методи дослідження. Проаналізовано наукові роботи, пов'язані з екстраполяційними методами прогнозування часових рядів. Проаналізовано динаміку формування фінансових результатів страхових компаній України за видами їх діяльності. Визначено основні чинники, що визначають результативність. З'ясовано, що найбільш раціональним підходом до короткотермінованого прогнозування фінансових результатів страховиків є застосування експоненційного згладжування. Вибрано оптимальні параметри для моделі експоненційного згладжування методом на сітці. Використано такі показники якості моделі: середнє значення середньоквадратичного відхилення помибки моделі до фактичних даних, коефіцієнт розбіжності Г. Тейла, середню абсолютну відсоткову помибку МАРЕ. Спрогнозовано чистий фінансовий результат діяльності страховиків України і його довірчий інтервал для рівня надійності 0,95. Результати прогнозування, що базуються на застосуванні економетричного моделювання, дають змогу виявити перманентні позитивні зрушення на вітчизняному страховому ринку та діяльності страховиків на ньому; підтвердити ефективність прийнятих стратегічних і тактичних фінансових рішень страхових компаній; підвищити ефективність господарювання страховиків за підсумками кількісного визначення ступеня впливу кожного із чинників на формування фінансових результатів їх діяльності; окреслити тенденції розвитку ситуації в майбутньому, точніше формувати комплекс заходів щодо максимізації прибутку та мінімізації витрат страхових компаній для забезпечення гарантій надійного страхового захисту та задоволення інтересів їх власників.