МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Описываются характеристики однородных и многостадийных расписаний, выделяется группа сильносвязанных расписаний и области их применения. Предлагается оригинальная нотация для генерации и обработки таких типов расписания. Описывается предметная область построения расписаний для компаний, сдающих автомобили в аренду, и на базе этого примера показывается применение основных элементов нотации. Приводятся данные об эффективности использования предложенной нотации, перспективах ее развития.

Сферическая оболочка с покрытиями рассматривается как многослойная вязкоупругая система. Эффективность демпфирования определяется по результатам динамического расчета свободных колебаний гетерогенной системы. Исследовано влияние параметров и места расположения покрытий на характеристику демпфирования оболочки. Результаты исследований могут быть использованы при практическом проектировании вибродемпфирующих покрытий.

Гетерогенная структура расчленяется условными границами на подобласти в виде прямоугольных параллелепипедов с неоднородным заполнением, которые рассматриваются как автономные блоки, для которых из решения краевых задач определяются дескрипторы - математические описания в виде матриц импеданса или рассеяния. Решение волновой задачи для гетерогенных структур ищется как объединение дескрипторов автономных блоков по правилам, которые следуют из уравнения непрерывности.

В работе рассматриваются модели процессов мониторинга распределенного программного проекта, построенные с привлечением алгебры процессов Робина Милнера, более известной как пи-исчисление. Для учета вычислений, возникающих при обработке информации, исходная алгебра расширена арифметикой над полем вещественных чисел.

Рассматривается задача определения характеристик систем массового обслуживания (СМО) GL/GI с бесконечной очередью и потерями. На данный момент не существует точных методов анализа таких систем. В работе на основе двумерной диффузионной аппроксимации фундаментальных процессов поступления и ухода заявок получены аналитические выражения для определения основных характеристик таких СМО на уровне средних значений и дисперсий распределений времен поступления и обслуживания.

В работе предлагается методика проектирования супервизоров для предотвращения запрещенных состояний для неуправляемых и управляемых дискретно-событийных систем. Рассматриваются вопросы поиска и навигации по пространству состояний в прямом и обратном направлениях, вычисления шагов в линейной структуре. Затронуты вопросы реализации систем безопасности. Приводится пример системы двух выталкивателей для демонстрации предложенной методики.

Разработан малотоксичный электролит для нанесения покрытия сплавом олово-цинк (20-50%), содержащий молочную кислоту следующего состава: молочная кислота (80 % водный раствор) - 1, 5-4, 5 г/л. Покрытие сплавом, содержащим 48-52 % олова, обладает достаточно высокой коррозионной стойкостью, малым значением внутреннего напряжения сжатия и переходного электросопротивления, высокой износостойкостью и способностью к пайке.

Рассматриваются методы Кронекера-Чебышева и Кронекера-Чебышева-Ахиезера структурно-параметрической идентификации в частотной области при наличии шума. Эти методы основаны на итерационном алгоритме Кронекера построения по исходным данным рациональной интерполяционной функции и применения базисов из многочленов Чебышева и Чебышева-Ахиезера комплексного переменного. Методы по точным данным определяют точную интерполяционную функцию, а при задаваемом допуске позволяют также провести идентификацию при наличии шума. Проводится сравнение различных методов идентификации в частотной области.

Рассматривается задача синтеза асимптотически оптимальных по надежности схем, реализующих булевы функции, при инверсных неисправностях на выходах элементов в некоторых полных неприводимых базисах из двухвходовых функциональных элементов. Доказано, что в рассматриваемых базисах все булевы функции можно реализовать асимптотически оптимальными по надежности схемами, причем почти для всех функций эти схемы функционируют с ненадежностью, асимптотически равной 2? при ? >0 (? - вероятность инверсной неисправности на выходе базисного элемента). Сложность этих схем асимптотически не больше чем в три раза превышает сложность минимальных схем, построенных из абсолютно надежных элементов.

Рассматриваются вопросы асинхронного моделирования NCES-сетей с помощью формализма, основанного на сетях Петри. Приводятся правила трансформации NCES-сетей в асинхронную модель. Предложенный метод демонстрируется на примере. Асинхронное моделирование рассматривается как шаг к формальной верификации NCES-сетей с помощью метода Model Checking.

Разработана математическая модель распространения электромагнитных волн в гиромагнитных наноструктурированных средах на основе декомпозиционного подхода с применением автономных блоков (АБ) с магнитными нановключениями и каналами Флоке. Получено характеристическое уравнение для определения постоянных распространения волн в трехмерной периодической решетке, включающее матрицу расеяния (дескриптор) АБ. Рассчитаны постоянные распространения правополяризованной и левополяризованной волн (при продольном подмагничивании) и обыкновенной и необыкновенной волн (при поперечном подмагничивании), и комплексные значения эффективных электромагнитных параметров магнитного наноматериала.

Рассмотрен подход на основе преобразований графов для синтеза формальных моделей систем функциональных блоков IEC 61499. В качестве модельной формы предлагаются арифметические NCES-сети. Процесс синтеза представляется как поток моделей. С помощью метамоделей описываются языки представления систем функциональных блоков и модульных арифметических NCES-сетей на основе графов. Рассмотрены правила трансформации графов для некоторых этапов синтеза.

В работе рассматривается рефакторинг диаграмм управления выполнением (диаграмм ECC) в рамках графо-трансформационного подхода к проектированию распределенных компонентно-базированных систем управления промышленными процессами на основе нового международного стандарта IEC 61499. Основной целью рефакторинга является избавление диаграммы ECC от условных дуг без событий и потенциально-тупиковых (по условиям) состояний. Приводятся правила преобразования графов для совершения рефакторинга диаграмм ECC. Прототип системы рефакторинга реализован в системе трансформации графов AGG.

Рассматриваются вопросы компьютерного численного моделирования процессов с распределенными параметрами. Работа посвящена вопросам построения безразмерных моделей и компьютерного моделирования процессов с распределенными параметрами. Материалы статьи могут использоваться при подготовке инженеров по различным специальностям.

В работе рассмотрены вопросы использования реверсивных частично маркированных sNCES-сетей (RsNCES-сетей) в синтезе контроллеров безопасности для дискретно-событийных систем. К основным результатам работы относятся: расширенные sNCES-сети, включающие продукционные правила, для моделирования замкнутых систем, методы предотвращения разрешенных шагов в sNCES-сетях на основе конфигураций шагов в RsNCES-сетях с учетом взаимовлияния предотвращения шагов, а также метод построения предотвращающих правил на основе графа достижимости критических маркировок для RsNCES-сети.

Предлагается математическая модель системы принятия решений по управлению качеством образования. Модель разработана на основе метода вербального анализа решений. В статье рассматриваются математические аспекты реализации модели в среде MathCAD.

В данной работе предлагаются методы интерпретации реверсивных частично маркированных безопасных NCES-сетей (RsNCES-сетей), основанные на представлении сетевых моделей в виде булевых функций и их последующей минимизации. Приведен алгоритм построения графа достижимости для RsNCES-сетей.

В данной работе вводится понятие реверсивных частично маркированных sNCES-сетей и определяются правила их функционирования. В основу реверсивных sNCES-сетей положены обычные sNCES-сети, в которых принято так называемое обратное срабатывание перехода и шага в целом. Использование частичного маркирования позволяет сократить число достижимых состояний реверсивных sNCES-сетей.

В статье рассмотрены вопросы, связанные с применением эволюционных методов к задаче оптимизации сложных взаимосвязанных систем фильтрации и управления в условиях неопределенности. Необходимость поддержания работоспособности системы в условиях априорной неопределенности и резких, непредвиденных изменений привела к развитию большого числа разнообразных численных методов, сейчас часто называемых "классическими". Но в то же время стандартные численные методы и методы математического программирования иногда не способны гарантировать хорошие результаты: надежное обнаружение изменений и быстродействующую адаптацию к вновь возникшим условиям при низкой вычислительной стоимости. Эти обстоятельства усиливают интерес к альтернативным решениям, иногда эвристическим, в их числе заимствование механизмов адаптации из природной эволюции. В данной работе рассматривается применение эволюционных методов в качестве альтернативы стандартным численным методам.

В статье предложен алгоритм вычисления операций умножения, деления и сложения для конечных полей Галуа. Алгоритм позволяет упростить вычисления для полей небольшой размерности за счет исключения операции логарифмирования.

Рассматриваются и обосновываются подходы к отбору и освоению содержания проблематики современных наукоемких технологий в условиях уровневой подготовки педагогических кадров по физике. Особое внимание уделяется отражению в содержании теоретической и экспериментальной подготовки будущих учителей ключевых концептов нанофизики.

В статье рассмотрены различные виды компьютерного эксперимента, их классификация. Устанавливается соответствие между типом компьютерного эксперимента и задачами, выполняемыми компьютером.

В статье анализируется традиционный для курса общей физики подход к изучению нормальной дисперсии света с помощью гониометра и треугольной призмы. Предложенные направления модернизации традиционной методики реализованы в виде компьютерной лабораторной работы. Даны рекомендации по использованию данной методики в лабораторном практикуме курса общей физики.

Авторами дается описание лабораторного эксперимента, позволяющего исследовать связанные механические колебания, используя визуализацию в виртуальных технологиях.

Приведено описание и результаты выполнения лабораторной работы для изучения механических колебаний и резонанса. Осциллятором служит гальванометр.

В рамках лабораторного практикума по газодинамике, создаваемого в СарФТИ НИЯУ МИФИ, разработана модель динамики простейшей термоядерной мишени для ИТС. В модели в качестве драйвера используется внутренняя энергия воздуха в окружающей среде. В силу безопасности модели работа с ним не требует специальных допусков. Ключевые слова: практикум по газодинамике, динамика термоядерной мишени, ИТС,

В статье рассмотрены ключевые физические идеи, приведшие к экспериментальной верификации бозона Хиггса. Обозначены концептуальные проблемы теории суперсимметрии в контексте данного открытия. Рассмотрена гипотеза о техницветовой природе бозона Хиггса.

В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.

Приведено два решения задачи о формировании электрического и магнитного полей устанавливающимся во времени током: одно на основе уравнений Максвелла, другое с использованием малоизвестных формул О.Д. Ефименко. Эти формулы являются решением уравнений Максвелла и демонстрируют непосредственную зависимость полей E и B от их источников: плотностей заряда ρ и тока j, а также их производных по времени ρ и j. Второй метод, в отличие от первого, доступен студентам, изучающим вводный курс физики, позволяет более просто решать ряд задач электродинамики, и не использует представлений, согласно которым переменное электрическое поле является источником магнитного, а переменное магнитное – источником электрического, которые часто приводят к предрассудкам о природе электромагнитного поля.

Учебное пособие содержит теоретические сведения о математической основе карт, основные сведения по составлению и использованию карт из заданий, в которых рассматривается определение картографических проекций, разграфки и номенклатуры топографических карт, построение профилей; составление тематических карт в зависимости от способов изображения объектов и явлений, определение генерализации карт в зависимости от масштаба.

На основе библиометрического анализа публикаций СО РАН в области нанонауки и нанотехнологии за 2000–2011 гг., представленных в базах данных WoS, CAPlus, Scopus, Inspec и РИНЦ, выявлена их положительная динамика, определено преобладание статей и обзоров, причем англоязычных. Выявлены отечественные и зарубежные партнерские организации, идентифицированы наиболее продуктивные институты и сотрудники СО РАН. Мультидисциплинарный тематический анализ показал принадлежность публикаций СО РАН в области нанонауки и нанотехнологии к физике, химии, материаловедению, биологии, химической технологии, электронной промышленности. Отмечено количественное преобладание публикаций по структуре твердых кластеров, наночастиц, нанотрубок и наноструктурированных материалов

Методом рН-метрического титрования исследовано взаимодействие Al(III) с анионами ампициллина (Amp–) и амоксициллина (Axn–) в водном растворе при 25 °С и ионной силе 0.1 (KNO3). Обнаружено образование комплексов AlAmp2+ (lg b = 5.11±0.06), AlHAmp3+ (lg b = 9.63±0.07), AlAxn2+ (lg b = 4.64±0.09), AlHAxn3+ (lg b = 7.95±0.09).

Методом рН-метрического титрования исследовано взаимодействие Al(III) с анионами бензилпенициллина (Bzp–) и карбенициллина (Carb2–) в водном растворе при 25 °С и ионной силе 0.1 (KNO3). Установлено, что в слабокислой среде образуются комплексы состава AlBzp2+ (lg b = 3.6±0.1) и AlCarb+ (lg b = 4.10±0.08).

Исследован процесс высокотемпературной обработки стиролсодержащего олигомера, полученного из побочных продуктов производства полибутадиена гидропероксидом пинана. Показана возможность применения полученного окисленного продукта в производстве эмульсионных каучуков, для защитной обработки древесины и изделий на ее основе.

Проведен анализ тяжелой смолы пиролиза производства ООО “Томскнефтехим” и продуктов ее экстракционно-хроматографического разделения (масла, смолы и асфальтены) методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии (ПГХМС). Определены основные структурные фрагменты смол и асфальтенов и индивидуальный состав масел при их разложении в пиролитической камере при 800 °С в инертной атмосфере. Установлено, что масла представляют собой смесь низкомолекулярных конденсированных ароматических соединений – 3–6-тиядерных ароматических углеводородов c молекулярной массой до 300 а. е. м., а смолы и асфальтены – высокомолекулярные ароматические соединения, молекулы которых сконструированы из 1–2-, 4–5- и 1–2-, 3–4-хядерных ароматических фрагментов соответственно. C использованием методов ПГХМС и ИК-спектроскопии идентифицирован состав высококипящей части тяжелой смолы пиролиза.

Исследована токсичность водных вытяжек из сорбционного материала, содержащего модифицированные коллоидным серебром и не модифицированные частицы наноструктурного оксигидроксида алюминия, по отношению к дафниям и люминесцирующим бактериям. Установлено, что токсичность водных вытяжек обусловлена присутствием ионов Al3+, мигрирующих в воду с низким солесодержанием, и олигодинамическим действием серебра.

Предложен простой и экологически безопасный метод получения высококонцентрированных (порядка 0.01 моль/л) гидрозолей, содержащих наночастицы меди размером 30–40 нм. Метод основан на восстановлении ионов Cu2+ в водных растворах аскорбиновой кислотой в присутствии высокомолекулярного стабилизатора – желатозы, продукта высокотемпературного гидролиза желатина

Методом хромато-масс-спектрометрии исследован состав эфирных масел многоколосника Agastache rugosa, A. scrophulariifolia, A. foeniculum, A. urticifolia, A. mexicana, культивируемого в условиях Среднего Урала. Установлено, что в них преобладают ментон (42.2 %) и изоментон (18.8 %).

Исследованы особенности термического разложения (пиролиза, парового риформинга) углеродсодержащего сырья в виброожиженном слое инертного материала и катализаторов глубокого окисления. Показано, что при пиролизе древесины присутствие катализатора обеспечивает более полное превращение конденсируемых органических веществ (смол) в легкие газообразные продукты (СО, Н2, СО2, СН4). На примере модельного кислородсодержащего органического субстрата (глицерина) показано, что при паровом риформинге глицерина в псевдоожиженном слое катализаторов глубокого окисления его конверсия осуществляется по нескольким маршрутам, включая газификацию с образованием СО, Н2, СО2 и СН4, поликонденсацию продуктов дегидратации глицерина с образованием кокса, паровую газификацию кокса. Аналогичные процессы реализуются при горении биомассы на стадии пиролиза и газификации в кипящем слое. Показано, что эффективные катализаторы в паровом риформинге глицерина проявляют высокую активность в процессе окисления глицерина и биомассы. Исследование процесса каталитического сжигания водных растворов глицерина показало, что степень окисления при использовании различных катализаторов глубокого окисления органических веществ достигает 99.3–99.9 %. Наиболее эффективно процесс окисления протекает в присутствии катализатора ИК-12-73.

Рассмотрен комплекс проблем, связанных с особенностями кристаллизации оксалата кальция в присутствии аминокислот. С помощью рентгенофазового анализа установлено, что образующиеся осадки представлены одноводным оксалатом кальция (уэвеллитом). Определены кинетические параметры кристаллизации. Показано, что рост кристаллов происходит по механизму двумерного зарождения. Установлено, что аминокислоты различным образом влияют на кристаллизацию: глутаминовая кислота, аргинин, глицин, лизин ингибируют процесс; пролин, валин, серин, аспарагин служат его катализаторами; ряд аминокислот (аланин, фенилаланин и др.) оказывает незначительное действие на кинетику роста кристаллов. С увеличением пересыщения промотирующее действие аминокислот ослабляется, а ингибирующее влияние усиливается, что связано с конкуренцией этих эффектов.

Изучены низкомолекулярные азотсодержащие основания высокосмолистых высокопарафинистых нефтей. Показано, что их структурно-групповой состав не зависит от содержания в нефтях смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов и характеризуется набором соединений, типичным для основной массы добываемых нефтей.

Растения лабазника вязолистного,произростающего на среднем Урале,могут служить источником флавонов,катехинов,танинов,сапонинов,каротиноидов.

Изучены свойства волокнистых нефтесобирателей,полученых неизобарной термообработкой водяным паром различногополистирольного сырья

Представлен обзор о гепатотоксинах,продуцируемых цианобактериями различных родов

Обсуждаются вопросы математического моделирования деформирования образцов пород и, в частности, проблема жесткого и мягкого нагружения. Формулируется обратная задача идентификации механических свойств, граничных условий и геометрии ослаблений с использованием переопределенных условий по замерам смещений и акустической электромагнитной эмиссии, характеризующей разрушение пород под нагрузкой.

Методические указания содержат понятие о степени окисления; сведения об окислителях и восстановителях, в том числе примеры их наиболее часто встречающихся представителей; о типах окислительно-восстановительных реакций и правилах подбора стехиометрических коэффициентов в уравнениях этих реакций: факторах, влияющих на направление протекания окислительно-восстановительных реакций; о практическом значении окислительно-восстановительных процессов в окружающем мире. Все приведенные окислительно-восстановительные превращения сопровождаются уравнениями химических реакций. Приведены упражнения, задачи, методические указания к их выполнению.

Рассмотрена возможность обучения технологии и развития культуры физического эксперимента на примере решения задачи определения показателя преломления порошкообразных твердых тел. Обсуждаются все основные этапы исследования – от постановки эксперимента до окончательной обработки полученных результатов.

Обосновывается необходимость и раскрывается сущность интеграции содержания образования при подготовке педагогических кадров по физике. Показаны возможности реализации интеграции содержания образования на предметной основе проблематики современных наукоемких технологий.

Приводится описание лабораторной установки для измерения разности фаз между внешним переменным полем и полем индукционных токов. Показано, что разность фаз можно определить из отношения амплитуд ЭДС, наведенных в индукционном датчике внешним полем и полем индукционных токов. На основе измерений разности фаз проведено бесконтактное измерение индуктивного и активного сопротивлений исследуемого соленоида.

Дан обзор исследований по дифракции волн различной природы на дифракционных решетках в ближней зоне – дифракции Френеля. Отмечены особенности самоизображения структуры решетки – ковра Тальбота – для случаев пропускающей и отражающей решеток. Дан анализ эффекта Лоу и рассмотрены возможности интерферометра Тальбота–Лоу в исследовании волновых свойств очень крупных молекул. Подчеркнута необходимость изучения дифракции Френеля и ее практических приложений в курсе общей физики технических университетов.