Введение. Управление структурой потока в микрофлюидных системах, мембранных технологиях и пористых подшипниках требует понимания синергии проницаемости границ, их пространственной неоднородности и вязкости рабочей жидкости. Отдельно каждый из этих факторов активно изучается. Однако необходимо комплексное аналитическое описание их совместного влияния на поток. Таких публикаций нет. Представленная статья восполняет этот пробел. Цели работы: получение аналитического решения для поля скорости в течении Куэтта с проницаемыми границами и нелинейным граничным условием; изучение формирования гидродинамики под влиянием проницаемости (α), динамической вязкости (μ), линейной (A) и квадратичной (B) неоднородности граничного условия.

Материалы и методы. Аналитическое решение базируется на стационарных уравнениях Навье – Стокса для несжимаемой ньютоновской жидкости с квадратичным разложением скорости по поперечной координате. Осевую, линейную и квадратичную моды профиля скорости исследовали методом численного моделирования в Matlab. Для стационарного, ламинарного, изотермического течения ньютоновской вязкой и несжимаемой жидкости расстояние между проницаемыми пластинами h = 1 м. Нижняя пластина неподвижна, верхняя движется со скоростью W = 0,3 м/с. Скорость фильтрации жидкости V_w = 0,001 м/с, μ = 0,01 Па·с для A = ±0,03 с^–1 и B = ±0,005 м^–1·с^–1. Воду, моторное масло и нефть исследовали при 20 °C, 40 °C или 60 °C. В этом случае h = 0,02 м, W = 0,05 м/с, A = 0,1 с^–1, B = 0,02 м^–1·с^–1, V_w = 0,0005 м/с. В зависимости от жидкости и температуры μ — от 0,05 до 9,15·10^–3 Па·с.

Результаты исследования. Визуализированы асимметрия течения, отклонение от оси канала, вариативность амплитуды завихренности ω_y. Нулевая скорость фильтрации отмечается для нижней пластины в плоскости z = 0 и растет с увеличением этого показателя до максимума при z = h (расстояние между пластинами). Для воды линии тока минимально отклоняются от горизонтали, а для масла при 20 °C — искривляются вблизи верхней стенки. Сопоставляются двумерные поля завихренности для воды, масла и нефти при различных температурах. Слабая ω_y и снижение вязкости обусловили отрицательные показатели ω_y для воды и нефти. Для масла ситуация противоположная: положительные показатели при повышенной ω_y.

Обсуждение. Итоги расчетов позволяют утверждать:

− при изменении знака A инвертируются направления смещения максимумов скорости и завихренности;

− знак B определяет кривизну изолиний;

− толщина слоя с максимальным градиентом скорости меняется на два порядка при переходе от воды к маслу.

Выявленные закономерности объясняются физическим смыслом параметров: A задает макроскопическую асимметрию течения, B управляет распределением поперечного потока, а вязкость через α контролирует глубину граничных возмущений.

Заключение. Впервые было получено точное аналитическое решение стационарных уравнений Навье – Стокса для обобщённого течения Куэтта ньютоновской жидкости между проницаемыми пластинами с квадратичным профилем скорости на границе. Параметрический анализ показал, что коэффициент A определяет асимметрию полей скорости и завихренности, а B — их нелинейность. Вязкость контролирует толщину сдвигового слоя: для высоковязких сред перепад скорости локализуется у стенок, для маловязких — профиль линейный. Результаты создают основу для задач микрофлюидики, мембранных технологий и трибологии. Перспективы связаны с учётом неньютоновских свойств жидкости, нестационарных режимов и устойчивости течений.

Введение. Развитие ультразвуковой техники требует создания пьезоэлектрических преобразователей с улучшенными эксплуатационными и метрологическими характеристиками. Одним из наиболее перспективных направлений является применение композиционных материалов. Как показано в литературе, пористая пьезокерамика обладает уникальным свойством: ее пьезомодуль d₃₃ практически не зависит от пористости, тогда как модули упругости заметно убывают при её увеличении. Это открывает возможности для проектирования высокоэффективных устройств, в частности композитов с полимерной матрицей и пористыми пьезокерамическими стержнями с осевой поляризацией. Однако, несмотря на достаточную изученность статических свойств, теоретический анализ динамического поведения таких структур, включая их упрощённые двумерные модели, при изгибных колебаниях и продольной поляризации в научной литературе практически отсутствует. В этой связи целью работы является разработка упрощённой математической модели для анализа изгибных колебаний слоистой пластины указанного композита и выявление влияния пористости на её динамические характеристики.

Материалы и методы. Материал конструкции — пьезоэлектрический композит, состоящий из нескольких слоёв. Каждый слой представляет собой пьезокомпозит связности 1–3, образованный полимерной матрицей и пористыми продольно поляризованными пьезокерамическими стержнями. Математическая постановка краевых задач выполнена в рамках линейной теории электроупругости. На основе гипотез типа Кирхгоффа-Лява и предположений о распределении электрического потенциала предложен прикладной метод расчёта установившихся изгибных колебаний слоистой пластины. Адекватность подхода проверена сопоставлением с результатами конечно-элементного моделирования, реализованного в пакете ACELAN.

Результаты исследования. Ключевым итогом работы стала разработка и успешная апробация прикладной теории, позволяющей свести трёхмерную краевую задачу электроупругости для слоистых пьезоэлементов к более простой двумерной постановке. Это обеспечило существенное сокращение времени расчёта по сравнению с традиционными методами конечных элементов при сохранении требуемой точности. Для верификации предложенной модели выполнено численное тестирование путём сравнения с расчётами в программном комплексе ACELAN. Сравнительный анализ показал практически полное совпадение результатов в низкочастотном диапазоне, включая точное определение частоты первой изгибной моды. Полученное соответствие подтверждает высокую адекватность и достоверность разработанного метода, демонстрируя его применимость в качестве эффективного инструмента для анализа и оптимального проектирования пьезоэлектрических устройств.

Обсуждение. Одной из ключевых проблем при проектировании слоистых пьезоэлектрических преобразователей является высокая ресурсоёмкость трёхмерного моделирования без перехода к эффективным характеристикам, что существенно ограничивает возможности оптимизации. Предложенный подход, основанный на сведении трёхмерной задачи к двумерной, представляет значимый шаг вперёд в решении этой проблемы. Его основное преимущество — снижение вычислительных затрат и возможность использования более простого программного инструментария по сравнению с «тяжёлыми» CAE‑пакетами при численном анализе, что открывает путь к множественным прогонкам, в том числе с применением эволюционных алгоритмов, в процессе поиска оптимальной геометрии и структуры пьезоэлемента. Валидация модели на основе сравнения с расчётами в конечно-элементном пакете ACELAN показала высокую степень соответствия в низкочастотной области, что подтверждает её адекватность для практического применения. Вместе с тем выявленные ограничения, связанные с частотным диапазоном и различиями в упругих свойствах слоёв, очерчивают границы применимости и задают направления для последующих исследований.

Заключение. В результате проведённого исследования создан и апробирован эффективный метод расчёта, сводящий трёхмерную краевую задачу электроупругости для слоистых пьезоэлементов к двумерной постановке. Главный итог — существенное ускорение численного моделирования при сохранении точности. Показано, что предложенная теория обеспечивает высокую корректность результатов в низкочастотном диапазоне, вплоть до первой изгибной моды, что подтверждено сравнением с эталонными данными конечно-элементного анализа в ACELAN. Тем самым продемонстрирована практическая значимость метода как эффективного инструмента для итерационного поиска оптимальной конструкции преобразователей. Открываются перспективы его применения в инженерной практике при проектировании новых типов пьезокерамических устройств, а также для дальнейшего развития прикладной теории — в направлении расширения частотного диапазона и адаптации к более сложным многослойным структурам.

Введение. Утилизация автомобильных шин обычно предполагает их складирование, захоронение или сжигание. Как следствие, загрязняются почва и атмосфера. Ученые давно и активно обсуждают переработку шинной резины как один из подходов к решению экологических проблем. Известно, что использование резиновой крошки в композитах позволяет снизить их массу и теплопроводность. Однако мало изучены материалы с резиноотходами на основе ненасыщенного полиэфира. Есть противоречия в оценке их механических и теплоизоляционных свойств. Кроме того, неизвестно оптимальное содержание резины в композите. Представленная работа восполняет эти пробелы. Цели исследования: создание и анализ новых материалов из ненасыщенного полиэфира с обоснованием необходимой доли резиноотходов.

Материалы и методы. При обработке шинной резины провели многоступенчатое измельчение, магнитную и воздушную сепарацию. Получили порошок плотностью 500 кг/м³. Минимальная фракция — 0,1 мм, максимальная — до 1 мм. База композита — ненасыщенный полиэфир плотностью 1160 кг/м³. Для изготовления образцов к нему добавляли 0, 10, 20, 30, 40 и 50 % резинового наполнителя. Стабильной геометрии добивались отверждением при комнатной температуре и механической обработкой. Для каждого состава изготовили по три образца площадью 0,021 м² и толщиной 0,01 м.

Результаты исследования. Показана зависимость плотности, водопоглощения и теплопроводности образцов от объема переработанной шинной резины. С увеличением ее доли фиксируется заметное снижение плотности: при 0 % — 1160 кг/м³; при 10 % — 1074,3; при 20 % — 1037,2; при 30 % — 1017,8; при 40 % — 963,7; при 50 % — 905. Динамику водопоглощения определяли по весу образцов после пребывания в воде. Для изменений (причем несущественных) потребовалось более 8 часов. Показатель в процентном отношении растет с 0,024 до 0,47 %, то есть абсолютный максимум <0,5 %. С увеличением доли резины снижается теплопроводность. Показатель для чистого полиэфира — 0,254854 Вт/(м · К); для композита с 10 % резины — 0,2510574; с 20 % — 0,245156; с 30 % — 0,238484; с 40 % — 0,223,062; с 50 % — 0,207039. Все образцы выдержали нагрузку 1300 кН.

Обсуждение. При добавлении в ненасыщенный полиэфир 50 % резины плотность образца снижается на 22 %, коэффициент теплопроводности — на 19 %, а водопоглощение не превышает 0,5 %. Значит, композит будет хорошим изолирующим материалом даже при повышенной влажности. Высокая прочность на сжатие (>61,83 МПа) позволяет использовать его в конструкциях, испытывающих серьезные нагрузки. Варьирование содержания резины даст оптимальный баланс механических свойств и влагостойкости.

Заключение. Предложено решение для экологичной утилизации шин и создания качественных изоляционных материалов. В перспективе можно изучить более крупные частицы резины (от 1 мм) в композите, звукоизоляционный потенциал таких материалов, их стойкость к огню и химическим веществам.

Введение. Современные технологии инструментального и формообразующего производства всё чаще используют металл-композитные системы (МКС), сочетающие аддитивно изготовленные металлические оболочки и металлополимерные наполнители, что соответствует приоритетным направлениям научно-технического прогресса, таким как цифровизация и аддитивное производство (в соответствии с Федеральным проектом «Развитие технологий материалов и производства» в рамках национальной программы «Научно-технологическое развитие»). Масштабы применения МКС в промышленности растут: по данным отраслевых обзоров, их доля в производстве высокоточных компонентов для авиакосмической и автомобильной отраслей увеличилась на 25–30 % за последние пять лет, обеспечивая экономическую выгоду за счет снижения массы конструкций на 15–20 % и повышения энергоэффективности процессов. Такие системы сочетают прочность и теплопроводность металла с демпфирующими свойствами полимера, но характеризуются высокой чувствительностью к перегреву при механической обработке. Вследствие этого температура на границе «металл – МПКМ» при точении может превышать порог термостойкости (170 °C), приводя к термодеструкции, потере адгезии и деформации оболочки. В литературе проблема термостабильности МКС при точении освещена фрагментарно: существующие работы фокусируются на монолитных композитах или общих моделях теплопереноса, без детального анализа межфазного нагрева в аддитивно-формованных системах с низкой теплопроводностью наполнителя. Поэтому необходимы исследования, позволяющие количественно описать тепловой отклик при обработке таких систем и определить параметры резания, обеспечивающие их термостабильность. Цель настоящей работы — экспериментальное исследование температурного отклика при точении МКС с толщиной оболочки δ = 3,5 мм и построение регрессионной модели второго порядка, связывающей температуру на границе «металл – МПКМ» с параметрами резания.

Материалы и методы. Для исследования был разработан программно-аппаратный измерительный узел, моделирующий структуру МКС. Он включал сменную втулку из стали 12Х18Н10Т, внутреннюю вставку из металлополимера «Ферро-хром», три встроенные термопары типа K и модуль сбора данных на микроконтроллере ESP32-WROOM с преобразователями MAX6675, обеспечивающий регистрацию температуры с частотой 5 Гц и передачу данных по Wi-Fi. Корректность измерений подтверждена тепловизионной верификацией с использованием FLUKE Ti400. Эксперимент проводился по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) 2³ + n₀, в котором варьировались скорость резания V, подача S и глубина резания t. Обработка данных выполнялась методом наименьших квадратов с проверкой адекватности по F-критерию Фишера и значимости коэффициентов по t-критерию Стьюдента. По результатам обработки в реальных физических единицах построена регрессионная модель второго порядка — модель 3.5ТР, предназначенная для инженерного прогнозирования.

Результаты исследования. Анализ экспериментальных данных показал, что температурный отклик МКС имеет нелинейный характер, при этом глубина резания t является доминирующим фактором повышения температуры, тогда как в исследованном диапазоне увеличение подачи S и скорости резания V сопровождается снижением температуры на межфазной границе за счёт сокращения времени теплового воздействия и более интенсивного выноса тепла со стружкой. Полученная модель 3.5ТР характеризуется коэффициентом детерминации R² = 0,9513, значением критерия Фишера F = 364,31 и уровнем значимости p < 10⁻⁵, что подтверждает её адекватность. Интерпретация коэффициентов выявила, что глубина резания t оказывает наибольшее влияние на рост температуры, подача S — умеренное воздействие, а скорость резания V — минимальное. Построенные поверхности отклика и контурные карты позволили выделить «безопасные зоны» режимов, удовлетворяющих условию T ≤ 170 °C. Средние расхождения между экспериментальными и расчётными данными не превышали 7 °C, что подтверждает высокую точность модели.

Обсуждение. Построенная модель 3.5ТР раскрыла взаимосвязь геометрических и технологических факторов, определяющих термонагруженность МКС при точении. Доминирующее влияние глубины обработки обусловлено увеличением объёма срезаемого слоя и тепловыделения в зоне контакта, тогда как рост подачи и скорости резания сопровождается компенсирующими эффектами за счёт уменьшения времени теплового контакта и более интенсивного выноса тепла со стружкой. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости оптимизации режимов обработки с учётом толщины оболочки δ. Определены направления дальнейших исследований.

Заключение. Проведённое исследование доказало, что разработанная экспериментальная установка корректно воспроизводит тепловое поведение металл-композитной системы с аддитивной оболочкой и металлополимерным заполнителем. Построенная регрессионная модель 3.5ТР адекватно описывает температурный отклик при точении и может использоваться для инженерного прогнозирования режимов механической обработки.

Введение. Интенсивностью износа режущего инструмента можно управлять, вводя дополнительные колебания в зону резания. Представляется достаточно изученным влияние параметров колебаний на износ инструмента. Однако выводы некоторых таких работ противоречивы. Отмечается, что вибрации с различной амплитудой могут как увеличивать износ, так и уменьшать его. В литературе нет аналитических моделей, разрешающих данное противоречие, отражающих нелинейную взаимосвязь подсистем инструмента и заготовки при резании. Кроме того, не принимается во внимание, что износу по разным граням инструмента требуются разные модели силового взаимодействия. Отмеченные пробелы восполняет представленная работа. Цель исследования — определить закономерности влияния высокочастотных колебаний (ВЧК) на износ задней грани инструмента.

Материалы и методы. Использовались данные математического моделирования динамической системы резания в Simulink с учетом сил по задней грани, эффективных параметров и ВЧК. Оборудование: станок 16К20, измерительный стенд вибрационного контроля с частотным диапазоном 0,4–15000 Гц, компьютер, аналого-цифровой преобразователь E20–10, акустическая система, стенд для исследования сил резания — STD.201–1. Заготовки из стали 10ГН2МФА диаметром D = 84 мм обрабатывали инструментами с припаянными пластинами из Т15К6 без смазки.

Результаты исследования. Демонстрируется влияние ВЧК на силы контактного взаимодействия по задней грани инструмента и фазовая траектория деформационных смещений инструмента при разных амплитудах ВЧК: от 0,5 ⋅ 10^–2 до 2 ⋅ 10^–2 мм. Установлено, что мощность N необратимых преобразований энергии (НПЭ) зависит от направления вводимых вибраций. Показана зависимость интенсивности износа инструмента от дополнительных колебаний с амплитудами 5, 10 мкм в разных направлениях при скоростях резания 1 м/c, 1,4 м/с, 2 м/с. Полученные результаты сравниваются с траекториями износа без возмущения.

Обсуждение. Оптимальная амплитуда дополнительных вибраций в направлении подачи зависит от заднего угла инструмента и уменьшается с изменением стадии износа. Максимальное значение износа падает с 0,55 мм до 0,35 мм при введении колебаний с амплитудой 5 мкм и до 0,26 мм — при 10 мкм. При дополнительных вибрациях в тангенциальном направлении интенсивность износа слабо зависит от амплитуды вводимых колебаний, так как она во много раз меньше скорости колебательных смещений инструмента. Максимальное значение износа уменьшается с 0,65 мм до 0,6 мм при 5 мкм и до 0,48 мм — при 10 мкм. При интенсификации износа не существует оптимальной амплитуды дополнительных вибраций.

Заключение. Разработанные модели позволяют количественно оценивать влияние ВЧК на интенсивность износа инструмента по задней грани и обоснованно подбирать параметры колебаний, вводимых в зону резания. Так можно создавать:

• виртуальные модели процесса резания и подбирать режимы для минимизации скорости износа;
• системы мониторинга износа с комплексным подходом к прогнозированию.

Далее необходимо исследовать динамику процесса резания при амплитудах ВЧК более 10–15 мкм.

Введение. Прогнозирование оттока клиентов приобретает особую актуальность в эпоху цифровой трансформации и обострения конкуренции. В таких секторах, как телекоммуникации и банковское дело, даже минимальное сокращение этого показателя способно заметно укрепить финансовые позиции. Многие компании применяют унифицированные подходы к удержанию клиентов, что приводит к нерациональному использованию ресурсов и утрате лояльных пользователей. Современные исследования фокусируются на двух ключевых направлениях. Первое из них посвящено совершенствованию точности прогнозирования посредством алгоритмов машинного обучения. Второе подчеркивает экономическую составляющую, включая пожизненную ценность клиента (CLV). Существующие подходы либо достигают максимальной точности за счет значительных вычислительных затрат, либо предлагают концепции, основанные на факторе ценности, но не имеющие практической технической реализации. Для преодоления этого разрыва в настоящей работе предлагается создать, испытать и представить комплексную систему контроля оттока клиентов с интеграцией жизненной ценности клиента (CVLV). Цель исследования заключается в разработке и верификации методологии контроля оттока с учетом жизненной ценности клиента (CVLV). Для ее достижения решаются следующие задачи: сегментация аудитории по динамическим метрикам CLV и вероятности ухода; оценка эффективности разнообразных конфигураций нейронных сетей; построение модели, которая выявляет наилучшие архитектуры глубокого обучения для целенаправленного удержания клиентов, гармонично сочетая аналитику данных с корпоративной стратегией.

Материалы и методы. Исследование проводилось на двух наборах данных: IBM Telco Customer Churn (7 043 клиента, 21 признак, бинарный отток) и Santander Customer Transaction Prediction (200 000 записей, 200 числовых признаков, бинарный целевой признак). Данные обрабатывались с учётом дисбаланса классов и делились в пропорции 70–15–15 с 5‑кратной кросс‑проверкой. Сравнивались ANN (3–6 слоёв) и RNN/LSTM в CVLV‑фреймворке. При обучении использовались Adam, L2-регуляризация, dropout, ранняя остановка, обрезка градиентов, единые настройки батча и эпох. Эффективность оценивалась по точности, функции потерь и Парето‑фронту. Затем клиенты сегментировались по уровню пожизненной ценности (CLV) и риску оттока. Затем моделям назначались стратегии.

Результаты исследования. Всесторонняя оценка искусственных (ANN) и рекуррентных (RNN) нейронных сетей показала, что двухслойная RNN обеспечивает незначительно более высокую точность (0,90), в то время как трёхслойная ANN демонстрирует наилучшую устойчивость с минимальными потерями (0,25) при сопоставимой прогностической эффективности. В рамках CVLV-фреймворка это определяет назначение моделей: RNN 2L используется для высокоценных клиентов с высоким риском оттока, где критически важна максимальная точность прогноза; ANN 3L — для стабильных высокоценных отношений; а базовая RNN — для клиентов с низкой ценностью.

Обсуждение. Проведённое исследование продемонстрировало, что CVLV-фреймворк стратегически оптимизирует прогнозирование оттока клиентов за счёт согласования моделей глубокого обучения с ценностно-рисковыми профилями клиентов. Полученные данные подтверждают, что модель ANN 3L обеспечивает оптимальную устойчивость, а RNN 2L достигает максимальной точности при работе с временными закономерностями. Совместное их применение позволяет реализовывать более эффективные и целенаправленные мероприятия по удержанию клиентов в различных отраслях. Данный подход может быть внедрён в телекоммуникационном, банковском секторах, в сфере розничных продаж. Он устанавливает содержательную связь между техническими характеристиками модели и стратегическим принятием решений, позволяя организациям эффективно распределять усилия по удержанию, соотнеся возможности модели с ценностью клиентов и вероятностью их оттока. Результаты указывают на то, что стратегическое назначение моделей на основе CLV-рисковых профилей приводит к повышению эффективности мероприятий по удержанию без ущерба для надёжности прогнозов.

Заключение. Основные результаты заключаются в том, что модель ANN 3L обеспечивает оптимальный баланс между точностью (0,875) и устойчивостью (потери: 0,25) в прогнозировании оттока, в то время как модель RNN 2L достигает максимальной точности (0,90) для сегментов с высоким риском. Практическая значимость исследования состоит в предложенном CVLV-фреймворке, который позволяет бизнесу стратегически соотносить выбор модели глубокого обучения с пожизненной ценностью клиента, повышая эффективность мероприятий по удержанию. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на интеграции механизмов обновления CLV в реальном времени и валидации фреймворка в других отраслях.

Введение. Методы обработки информации, содержащейся в изменении интенсивности оптического потока, регистрируемого в процессе движения объекта, широко востребованы в различных сферах деятельности: в космических исследованиях, технической диагностике, машинном (техническом) зрении, отслеживании объектов на цифровых изображениях, автономной навигации беспилотных объектов и др. В классе данных методов наибольшую эффективность на практике демонстрируют монокулярные методы оценки параметров собственного движения видеокамеры, как построенные на картографическом анализе подстилающей поверхности, так и использующие различные алгоритмы оценки параметров оптического потока (поля скоростей). Несмотря на то, что существующие алгоритмы оценки поля скоростей обладают такими преимуществами, как работоспособность при отсутствии карт местности и вычислительные затраты, легко реализуемые в бортовых процессорах, их применение на практике существенно осложнено неизбежными помехами оптических измерений, имеющих самую разную физическую природу и резко снижающих точность оценки параметров оптического потока. В связи с этим цель представленного исследования — решение задачи одновременной высокоточной оценки интенсивности оптического потока и идентификации его параметров в условиях помех измерения с неизвестными вероятностными характеристиками. Теоретическое решение данной задачи позволит сформировать оригинальный подход к синтезу робастных алгоритмов высокоточной обработки оптических потоков в системах видеомониторинга, что при практическом использовании данных алгоритмов обеспечит помехоустойчивость и требуемые точностные характеристики систем технического зрения, автономных навигационных систем беспилотных объектов и др.

Материалы и методы. Решение основано на монокулярных методах определения собственного движения видеокамеры и минимизации регуляризованного квадратичного критерия. Его отправной точкой стала формулировка поставленной задачи как задачи стохастической оценки и параметрической идентификации дискретной линейной нестационарной системы при наблюдении ее вектора состояния в условиях помех с неизвестным вероятностным распределением. Синтез алгоритма оценки-идентификации в подобной постановке был реализован в виде процедуры, гарантирующей наивысшую точность в минимаксном смысле. Минимизация полученного минимаксного критерия позволила построить алгоритм оценки и параметрической идентификации оптического потока в виде устойчивой векторной рекуррентной процедуры, легко реализуемой в бортовых вычислителях подвижных объектов.

Результаты исследования. Авторами решена задача одновременной высокоточной оценки интенсивности оптического потока и идентификации его параметров в условиях помех измерения с неизвестными вероятностными характеристиками, которая до настоящего времени не рассматривалась в научной литературе. Это решение позволит сформировать подход к синтезу робастных алгоритмов высокоточной обработки оптических потоков в системах видеомониторинга и обеспечить при практическом использовании помехоустойчивость и требуемые точностные характеристики систем технического зрения, автономных навигационных систем беспилотных объектов и др. Оценка возможности практического применения разработанного алгоритма оценки-идентификации параметров оптического потока была проведена в условиях негауссовских помех измерения путем численного моделирования. Несмотря на заданный высокий уровень помех измерения, погрешности оценки интенсивности оптического потока во всех протестированных координатных точках оказались как быстро сходящимися к стационарным значениям, так и весьма малыми в установившемся режиме (единицы процентов от максимального значения интенсивности оптического потока).

Обсуждение. Полученные данные подтверждают, что предложенный алгоритм обладает такими преимуществами перед известными алгоритмами обработки оптического потока, как возможность оценивания интенсивности оптического потока и идентификации его параметров в условиях помех, вероятностные распределения которых априори неизвестны. Ему присущи высокая точность и устойчивость, и он не требует больших вычислительных затрат.

Заключение. Практическая значимость разработанного алгоритма состоит, во-первых, в возможности высокоточной устойчивой обработки оптического потока в условиях неопределенного вероятностного характера помех измерения, во-вторых, в вычислительной эффективности разработанной процедуры оценки-идентификации. Это, в свою очередь, обеспечивает ее успешное использование при решении задач обработки оптической информации в системах машинного зрения, в задачах навигации автономных робототехнических комплексов, в космических исследованиях, технической диагностике и др.

Введение. Болезнь Паркинсона (БП) требует объективного и непрерывного мониторинга моторных симптомов. Носимые сенсоры — перспективный инструмент для повышения точности диагностики и контроля динамики заболевания. Его недостаточно задействуют в клинической практике из-за отсутствия единых стандартов и ограниченной воспроизводимости данных. Представленное исследование заполняет этот пробел. Цели научной работы: анализ современных подходов к использованию носимых систем для мониторинга моторных симптомов БП, выявление ограничений (в том числе по стандартам валидации), определение пути их преодоления для эффективного применения сенсоров в клинической практике.

Материалы и методы. По методологии Prisma 2020 выполнен поиск литературы за 2020–2025 годы в базах данных PubMed, Scopus, Web of Science и Elibrary.ru. Изучались рецензируемые исследования по разработке, валидации и применению носимых устройств для оценки походки, тремора, брадикинезии и дискинезии. Для поиска использовались девять ключевых терминов цифровой медицины и нейродиагностики на русском и английском языках: «болезнь Паркинсона», «цифровые биомаркеры», «носимые устройства» и др. В финальной выборке из 48 исследований основное место заняли метааналитические (31 %) и клинические (29 %). В 19 % источников речь шла о разработках систем мониторинга, 15 % — лонгитюдные исследования, 6 % — систематические обзоры.

Результаты исследования. Сопоставляются описания девяти носимых устройств для отслеживания особенностей моторики пациентов с БП. Учитываются типы метрик, клинических сценариев и задач. Обозначены две концепции исследуемых гаджетов:

• минимализм (один датчик, высокий уровень комфорта, фокус на интегральных индексах);
• детекция в реальном времени (акцент на эпизодах и моментальном распознавании).

В двух этих случаях нужны разные эталоны разметки, окна анализа и критерии клинической значимости. Для повышения сопоставимости результатов необходим «минимальный набор валидации», специфический для класса задач. Условия преодоления противоречий:

• унификация протоколов сбора данных, набора метрик, индикации;
• внешняя и межцентровая валидация (разметка, критерии точности);
• устойчивость алгоритмов к смене устройства;
• критерии клинической полезности.

Обсуждение. Массовому использованию носимых устройств для анализа моторных симптомов пациентов с БП препятствуют недостаток стандартов аналитической, клинической валидации и экономическая неоднозначность внедрения. В целом перспективны пять рассмотренных устройств. Однако клинические данные об их эффективности и влиянии на качество жизни недостаточны, т. к. исследуется главным образом потенциал концепций (точность алгоритмов), а не прикладная ценность и готовность к повседневному использованию реальных устройств. Редко изучается внешний (межцентровый) перенос, единые конечные точки и клиническая полезность.

Заключение. Систематизированы современные данные о возможностях и ограничениях носимых сенсоров при болезни Паркинсона. Широкое распространение таких гаджетов невозможно без стандартизации, единых критериев эффективности, безопасности и экономической целесообразности. Решение выявленных проблем позволит изменить подход к диагностике и лечению, сделать носимые системы ключевым инструментом персонализированной медицины.

Введение. Современная квантовая и оптоэлектроника, нелинейная оптика предъявляют высокие требования к физико-химическим характеристикам используемых материалов. Это заставляет в том числе искать новые материалы, которые обладали бы свойствами, необходимыми в той или иной области применения. Но при таком подходе могут усложняться состав и кристаллическая структура полученных соединений. Электронная структура сложных соединений определяет их электрические, оптические, магнитные, химические свойства. Эти свойства являются индивидуальными для каждого соединения. Тем не менее, известно, что разные, но близкие по каким-то важным параметрам соединения, например изоэлектронные, обладают подобием в строении своих электронных оболочек. Накопление такой информации по отдельным соединениям и их группам приводит к необходимости обобщения полученных данных. И цель настоящей работы — рассмотреть некоторые общие характеристики электронной структуры, проявляемые группами разных соединений (халькогенидов, галогенидов и оксидов).

Материалы и методы. Предметом изучения были три группы соединений: халькогениды Tl₃TaS₄, Tl₃PS₄, Sn₂P₂S₆, InPS₄, Cu₂CdGeS₄, Ag₂CdSnS₄, Ag₂HgSnS₄, галогениды Cs₂HgX₄ (X = Cl, Br, I), группа APb₂Br₅ (A = K, Rb) и оксиды La₂Zr₂O₇, Nd₂Zr₂O₇, Sm₂Zr₂O₇, Eu₂Zr₂O₇, Gd₂Zr₂O₇. Метод исследования — квантово-механические расчеты в рамках теории функционала электронной плотности с различными обменно-корреляционными потенциалами. Использовались потенциалы, позволяющие учитывать сильные корреляции d- и f-электронов и получать значение ширины запрещенной зоны, близкое к экспериментальному.

Результаты исследований. Проведены квантово-механические расчеты плотностей электронных состояний и оптических характеристик ряда халькогенидов, галогенидов и оксидов. Приведены парциальные и полные плотности электронных состояний (Densities of States — DOS). Выполнено сравнение полной плотности состояний с экспериментальными рентгеноэлектронными спектрами (X-ray photoelectron Spectra — XPS). Подтверждена адекватность результатов проведенных расчетов. Вершину валентной полосы формируют p-состояния наиболее электроотрицательных элементов (S, Se, Te, Br, O), в то время как дно валентной полосы образовано s-состояниями также электроотрицательных элементов.

Обсуждение. По результатам проведенных расчетов сделаны обобщающие выводы о сходстве в строении валентной полосы рассмотренных соединений. На примере соединения Tl₃TaS₄ показано, что в твердом теле, по сравнению с энергиями в свободном атоме, для электроотрицательных элементов энергия связи уровней значительно уменьшается, а для электроположительных — увеличивается. Редкоземельный элемент (в качестве примера взят Eu₂Zr₂O₇) вносит существенные дополнения в картину электронно-энергетического строения, так что электронные состояния редкоземельного элемента (4f-, 5p-) и 5s-состояния европия (Eu) изменяют строение валентной полосы пирохлора (Eu₂Zr₂O₇). Рассчитанные в работе полные и парциальные плотности электронных состояний (DOS) сравнивались с экспериментальными рентгеновскими и рентгеноэлектроными (XPS) спектрами, которые подтвердили адекватность проведенных расчетов, при этом на рассчитанных кривых DOS имеются многочисленные элементы тонкой структуры, «замазанные» за счет аппаратурного искажения на экспериментальных кривых. Таким образом, расчет очень хорошо дополняет эксперимент, давая более детальную картину электронно-энергетического строения исследованных соединений.

Заключение. Достигнута цель исследования — рассмотрены некоторые общие характеристики электронной структуры, проявляемые группами разных соединений (халькогенидов, галогенидов и оксидов). Решены задачи выявления состояний определяющих особенности электронной структуры и оптических характеристик исследованных групп соединений. Исследование может быть использовано при моделировании новых материалов с заданными свойствами.

Введение. Конвективная сушка различных видов пищевого сырья является одним из наиболее распространенных методов заготовки продуктов для длительного хранения, только сухофруктов в мире консервируется свыше трех миллионов тонн в год, и объемы продолжают расти. Ввиду длительности и энергозатратности процесса, когда непосредственно на удаление влаги из продуктов тратиться почти 50 % энергии, оптимизация сушки представляет собой актуальную задачу. Целенаправленная и обоснованная оптимизация может быть осуществлена только при наличии общей математической модели оборудования и процессов сушки. Однако при моделировании процесса сушки, как правило, математическая модель оборудования не используется, что делает полученные результаты ограниченными для применения. Это является тем пробелом в знаниях, который призвано устранить предлагаемое авторами исследование. В статье представлены результаты разработки и идентификации параметров математической модели малогабаритного дегидратора, используемого в качестве экспериментальной установки для исследования процессов сушки пищевых продуктов. Целью исследования является разработка математической модели тепловой подсистемы дегидратора, учитывающей процессы тепло- и массопереноса. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: проанализирована конструкция дегидратора и учтено влияние на нее системы управления, построена математическая модель дегидратора в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ), разработана имитационная модель дегидратора в пакете Matlab/Simulink, проведены экспериментальные исследования для получения данных о температуре и потребляемой мощности, идентифицированы параметры математической модели, в том числе величины воздушного потока и коэффициент циркуляции. Полученная модель верифицирована путем сравнения результатов имитационного моделирования и эксперимента.

Материалы и методы. В качестве объекта моделирования был использован малогабаритный конвективный дегидратор, оснащенный оригинальной микропроцессорной системой управления. Данная система предназначена для обеспечения заданного температурного режима и сбора данных о параметрах процесса сушки: температуре, влажности, давлении воздуха и других. В системе было установлено три датчика: два датчика BME-280 и один датчик DS18B20. Телеметрические данные и управляющие команды передавались через бота на платформе Телеграм. Математическая модель дегидратора построена в классе нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений методом накопителей и потоков. Идентификация параметров математической модели осуществлялась как путем прямых измерений конструктивных элементов дегидратора, так и с использованием данных, полученных в ходе экспериментальных исследований. Для параметрической идентификации модели применен метод наименьших квадратов (МНК). Вычисления выполнены в программном пакете MATLAB.

Результаты исследования. Разработана математическая модель тепловых процессов в дегидраторе в виде системы обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений третьего порядка. Модель учитывает как поток воздуха, выходящий из дегидратора, так и циркуляцию воздуха внутри него. Также определен суммарный коэффициент теплопотерь через стенки дегидратора и показана его зависимость от разности температур внутри и снаружи установки. Разработанная модель представлена как в аналитическом виде, так и в виде модели в системе MATLAB/Simulink. Экспериментальная верификация модели показала высокую точность: максимальное отклонение расчетных температур от измеренных составило менее 0,5 °C. Методом идентификации определены ключевые параметры системы: объемный расход воздуха через нагреватель (14,1 л/с) и коэффициент циркуляции воздуха (11,3), что указывает на более чем десятикратное увеличение воздушного потока, проходящего через рабочую камеру. Установлено, что воздух совершает более 10 циклов внутри камеры перед выходом, что существенно интенсифицирует тепломассообмен. Коэффициент теплопередачи через стенки линейно зависит от разности температур, что согласуется с теорией естественной конвекции. Модель обеспечивает физическую интерпретируемость параметров и требует минимального объема экспериментальных данных.

Обсуждение. Разработанная математическая модель дегидратора на основе обыкновенных дифференциальных уравнений показала высокую точность в рабочем диапазоне температур. Предложенный в работе энергетический метод, базирующийся на анализе теплового баланса системы, позволил идентифицировать объемный расход воздуха и коэффициент циркуляции, которые невозможно измерить напрямую. В отличие от эмпирических и нейросетевых моделей, предложенный подход требует меньше экспериментальных данных и обеспечивает физическую интерпретируемость параметров. Модель создает основу для оптимизации процессов сушки пищевых продуктов.

Заключение. Разработанная и экспериментально верифицированная математическая модель тепловой подсистемы малогабаритного конвективного дегидратора обеспечивает точность измерения и позволяет идентифицировать труднодоступные параметры: объемный расход воздуха и коэффициент циркуляции. Результаты исследования могут быть основой для разработки комплексной модели процесса дегидратации пищевых продуктов и оптимизации режимов работы устройства. Модель применима для проектирования и совершенствования бытовых дегидраторов.