КОМПЛЕКСНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ, ИНФОРМАЦИОННОЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ, ФИЗИЧЕСКИХ, ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ

В соответствии с планами работ на 2021-2023 годы исследования проводились по четырем разделам. В разделе «Математическое моделирование процессов и устройств в условиях ближнего космоса» рассмотрены математические модели ионосферных электрических полей и токов как фрагменты общих ионосферных моделей. Исследованы условия генерации электрического поля в токовом слое на границе и хвосте магнитосферы на основе диссипативной МГД-модели. Разработана математическая модель для выявления тепловых полей блоков бортовой радиоэлектронной аппаратуры по показаниям встроенных датчиков с целью локализации положения и источника возникающих отклонений. Разработаны алгоритмы получения и исследования устойчивых схем предиктор-корректор на основе симметричных линейных многошаговых методов для имитации движения группировки навигационных космических аппаратов. Представлены математические модели диффузии и термодиффузии в смесях для описания экспериментов, проводимых в наземных и космических условиях. В разделе «Математическое моделирование физических процессов и устройств» рассмотрена математическая модель блока охлаждения для надводных и подводных судов, разработан и изготовлен экспериментальный стенд для определения энергетических характеристик узлов этого блока. Представлен прямой метод загрузки тёмной бихроматической оптической ловушки из равновесной смеси газов при комнатной температуре. Изучена зависимость времени жизни светоиндуцированных ионных кулоновских цепочек от количества ионов и параметров оптической решётки. Представлены модели упорядоченных ансамблей холодных атомных частиц, формируемых и удерживаемых полем коллинеарной суперпозиции косинус-Гауссовских бихроматических лазерных пучков. Выявлены условия максимального усиления локального поля за счет настройки поверхностного решеточного резонанса путем варьирования геометрических параметров структуры. Представлены математические модели ионного транспорта в наноструктурированных мембранных материалах под действием электрического поля, а также модели переноса ионов в нанопористых мембранных материалах под действием разности давлений. В разделе «Исследование больших данных, обнаружение новых знаний и прогнозирование состояния сложных систем и объектов» представлены алгоритмы выявления аномальных изменений контролируемых параметров, свидетельствующих о нарушении технологических процессов. Описаны модели, позволяющие обнаруживать и прогнозировать технологические нарушения в цикле производства алюминия по значениям контролируемых параметров на основе применения совокупности методов математической статистики, интеллектуального анализа данных и машинного обучения. Представлены алгоритмы формирования интегральных оценок состояния природно-техногенной безопасности территорий на основе многолетних наблюдений, предложены метамодель и алгоритмы детализации интегральных оценок в целях информационной поддержки по планированию мероприятий долгосрочного развития территорий и формированию стратегий снижения рисков чрезвычайных ситуаций. В разделе «Технологии создания информационно-аналитических систем на основе интегрированных платформ» представлена архитектура универсальной программной среды обработки данных на основе интеграции инструментов управления и анализа “больших данных”. Описан прототип цифровой платформы, поддерживающей полный цикл обработки и интеллектуального анализа данных. Рассмотрены методы, алгоритмы и программные средства, позволяющие реализовать стандартизированный обмен данными между гетерогенными системами. Рассмотрено также обеспечение безопасности облачной инфраструктуры Интернета вещей (IoT) и кибербезопасность сервисов на примере корпоративной сети Красноярского научного центра.