Математическое и информационное моделирование сложных физических и производственных процессов и систем

В соответствии с планами работ на 2024 год исследования проводились по трем разделам. В разделе «Математическое моделирование процессов и устройств в условиях ближнего космоса» представлена трехмерная численная двухжидкостная магнитогидродинамическая (МГД) модель накопления магнитной энергии при взаимодействии потока плазмы с препятствием. Эта модель применялась для решения задачи обтекания Венеры солнечным ветром. Согласно данным космических аппаратов перед планетой возникает слой усиленного магнитного поля, называемый магнитным барьером. В результате моделирования выявлены два фактора, объясняющие наблюдаемую асимметрию в направлении электрического поля. Представлена математическая модель электрического поля в низкоширотной ионосфере в периоды высокой геомагнитной активности. Эта квазистационарная модель единого проводника ионосфера – атмосфера разработана для расчета электрических полей, создаваемых в околоземном пространстве токами, приходящими в ионосферу из магнитосферы. Для описания реалистичного магнитосферного электрического генератора использованы данные спутников группировки AMPERE о глобальном распределении продольных токов. В течение года разработаны математические модели тепло- и массопереноса в капиллярных структурах, создаваемых по аддитивной технологии. В частности, представлена математическая модель тепло- и массопереноса в бортовых конструкциях спутников со встроенными гипертеплопроводящими (ГТП) структурами. В разделе «Математическое моделирование физических микро- и нано-процессов» представлен вычислительный метод сортировки данных для спектров пропускания набора фотонных структур из диэлектрических материалов с периодической решеткой для построения дерева решений. Сформулирована новая разновидность метода, называемого расширенным деревом решений, который обеспечивает более высокую точность прогноза модели одновременно с хорошей объяснимостью. Сформулирована математическая модель описания интерференционные проявлений эффекта LID (light-induced drift) в бихроматических оптических полях. На ее основании предсказана возможность генерации глубоких оптических супер-решёток для пленения и вращения резонансных примесных атомов, погруженных в холодный буферный газ. В 2024 году в рамках сотрудничества с коллегами из Европейского центра передовых технологий водоподготовки (Wetsus) разработана модель нанофильтрации растворов, содержащих ионы солей и заряженные / незаряженные микрозагрязнители (вещества, используемые в фармацевтических препаратах). Расчетные данные сравнивались с данными экспериментов, которые проводились в Центре Wetsus с коммерческими нанофильтрационными мембранами и показали хорошее соответствие. В разделе «Технологии создания информационно-аналитических систем территориального и промышленного управления» представлены разработанные инструменты поддержки формирования управленческих решений на основе интегрального оценивания социально-экономического состояния территорий. Разработана модель формирования управляющих рекомендаций на основе интегрального оценивания социально-экономического состояния территорий путем выявления и исследования проблем и причин. Модель построена на основе иерархии оценок показателей, позволяя выделять «проблемы» и «причины» текущего состояния. Представлены также инструменты информационной поддержки формирования решений в задачах управления природно-техногенной безопасностью территорий. Предложена архитектура платформы, объединяющей разные аналитические методы и сервисы формирования управляющих решений. Разработана структура информационных ресурсов, логически увязывающая каталоги опасных событий, паспорта безопасности территорий, реестр аварийно-спасательных формирований и управленческие решения. В качестве инструмента оперативного контроля технологии производства алюминия на основе обработки данных о перемещении анодного массива в электролизерах разработан алгоритм оценки жидкого незавершенного производства на основе анализа временных рядов таких данных. Апробация алгоритма оценки незавершенного производства выполнена для электролизеров опытного участка РА-550 АО «Саяногорск». Созданы наборы данных сетевой активности информационно-телекоммуникационных систем для идентификации киберугроз методами машинного обучения. Исследование проблем накопления первичных данных и построения наборов данных (датасетов) для идентификации кибератак методами машинного обучения выполнялось на примере корпоративной сети Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» и развёрнутой в ней сети Интернета вещей.