Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

Электронное сетевое научное рецензируемое издание "Российский технологический журнал" призвано освещать результаты фундаментальных и прикладных междисциплинарных исследований, технологических и организационно-экономических разработок, направленных на развитие и совершенствование современной технологической базы, по проблемам комплексного развития радиотехнических, телекоммуникационных и информационных систем, электроники и информатики.
"Российский технологический журнал" публикует оригинальные экспериментальные и теоретические работы в виде полных статей, кратких сообщений, а также авторские обзоры и прогнозно- аналитические статьи по актуальным вопросам сферы высоких технологий.

РУБРИКИ ЖУРНАЛА

  • Информационные системы. Информатика. Проблемы информационной безопасности.
  • Роботизированные комплексы и системы. Технологии дистанционного зондирования и неразрушающего контроля.
  • Современные радиотехнические и телекоммуникационные системы.
  • Микро- и наноэлектроника. Физика конденсированного состояния.
  • Аналитическое приборостроение и технологии.
  • Математическое моделирование.
  • Экономика наукоемких и высокотехнологичных предприятий и производств.
  • Мировоззренческие основы технологии и общества.

"Российский технологический журнал" включен в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, с 29 мая 2017 г. по специальностям:

  • 01.04.07– Физика конденсированного состояния (физико-математические науки);
  • 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения (технические науки);
  • 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций (технические науки);
  • 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей (технические науки);
  • 05.13.15 – Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети (технические науки);
  • 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ (физико-математические науки).

"Российский технологический журнал" (ISSN 2500-316Х online) издается с декабря 2013 года (с 2013 по 2015 гг. журнал выходил под названием "Вестник МГТУ МИРЭА", ISSN 2313-5026).

Свидетельство от регистрации СМИ: серия Эл № ФС77-74578 от 14 декабря 2018 г.

Текущий выпуск

Том 8, № 5 (2020)
Скачать выпуск PDF

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Для предупреждения кризисных ситуаций при разработке крупномасштабного программного обеспечения предложен подход, использующий метод архитектурно-центричного проектирования и метод архитектурного анализа компромиссов с матрицей архитектуры предприятия. Представлено архитектурное решение разработки высококритичного программного обеспечения для управления автономной роботизированной добычей полезных ископаемых открытым способом.
7-18 23
Аннотация
В большинстве подходов программной инженерии проектирование программного обеспечения начинается с определения функциональных требований, что вполне подходит проектам по разработке программного обеспечения, ориентированного на Web-приложения. При проектировании высококритичного крупномасштабного программного обеспечения, предназначенного для промышленного использования, необходим учет и нефункциональных требований. Основная идея предлагаемого документоориентированного подхода заключается в максимально раннем проектировании стабильного архитектурного решения, учитывающего нефункциональные характеристики программного обеспечения: надежность, безопасность, сопровождаемость и производительность (атрибуты качества). При этом ключевым вопросом является согласование функциональных требований с учетом ограничений технического характера и требований бизнеса, достигаемое в ходе устойчивого взаимодействия команд заказчика и разработчика. Для повышения гибкости конструируемых решений и предупреждения кризисных ситуаций при разработке высококритичного крупномасштабного программного обеспечения предлагается использовать подход, интегрирующий метод архитектурно-центричного проектирования (Architecture-Centred Design Method, ACDM), метод архитектурного анализа компромиссов (Architecture-Tradeoff Analysis Method, ATAM) с матрицей архитектуры предприятия (Enterprise Architecture Matrix, EAM). Это позволяет получить результат, адекватный требуемому уровню ответственности и надежности. Рассмотрение атрибутов качества в рамках метода анализа компромиссов дает возможность выбора и принятия определенных решений в проектировании программного обеспечения, учитывающих масштаб программного обеспечения и сферу его применения. Выделены основные атрибуты качества продукта (стандарт ISO 25010), для которых определены критичные сценарии. Использование указанных сценариев для детального проектирования программного обеспечения с необходимыми параметрами функциональных требований, бизнес-условий и технологических ограничений уменьшает риск развития непредсказуемого и неопределенного поведения системы. На основе предложенного подхода представлено архитектурное решение для высококритичного, ответственного, крупномасштабного программного обеспечения для управления автономной роботизированной добычей полезных ископаемых открытым способом. Выявлены и проранжированы критически важные атрибуты для создания указанного программного обеспечения и описана архитектура решения согласно стандарту разработки программного обеспечения SWEBOK. Далее, с учетом характера, масштаба и области применения программного решения даны рекомендации по высокоуровневым архитектурным решениям для проекта системы, включая слои, конвейеры и микросервисы. Предлагаемый архитектурно-ориентированный метод разработки подходит для программного обеспечения промышленного уровня различных предметных областей.
Представлена новая модель жизненного цикла программных компонент, основанная на двух моделях роста и деградации. Предложен рекурсивный механизм поддержки жизненного цикла программных компонент, основанный на противодействии внешним деструктивным воздействиям дополнительных ресурсов. Рассмотрены синхронное и асинхронное противодействие деструктивным воздействиям.
19-33 22
Аннотация
Современная разработка программного обеспечения основана на системном подходе, при котором программа или программный комплекс рассматривается как система взаимодействующих программных компонент. Модели программных компонент являются аналогами подсистем сложной системы. В силу этого сложную программу рассматривают как систему программных компонент. Организация структуры программных компонент влияет на качество и результат действия программы. Организация взаимодействия программных компонент влияет на эффективность работы программы. Важным фактором системы программных компонент является жизненный цикл, который определяет эффективность и целесообразность применения данной программы. Программное обеспечение отличается от многих сложных систем и информационных систем тем, что обладает возможностью увеличения своего жизненного цикла. При этом необходимость увеличения жизненного цикла характеризуется двумя факторами: внешним и внутренним. Внутренний фактор возникает при моральном старении программы. В этом случае она не соответствует новым условиям, например, новой операционной системе. Внешний фактор возникает при внешнем воздействии в виде помех или целенаправленных действий, типа компьютерных вирусов. Проблема создания структуры программных компонент вычислительных комплексов и информационных систем, обеспечивающих длительность жизненного цикла при наличии внешних воздействий, является актуальной. Исследование данной проблемы способствует совершенствованию технологической базы вычислительных комплексов и информационных систем, решающих прикладные задачи. В статье представлена новая модель жизненного цикла, основанная на двух моделях роста и деградации. Предложен ресурсный подход для оценки жизненного цикла. В качестве аналитического решения предлагается использовать логистическое уравнение, которое достаточно хорошо описывает механизмы процесса формирования жизненного цикла. В статье рассматриваются три вида ресурса при вычислениях: физический, технологический и коммуникационный. Общим решением резервирования предлагается создание сети с включением модели мультиграфа.

СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Оценена эффективность применения адаптивного нерекурсивного фильтра с алгоритмом настройки весовых коэффициентов, следящим за постоянной огибающей полезного сигнала, при приеме сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией на фоне шумовых и нефлуктуационных помех. Определены оптимальные коэффициент адаптации и длина фильтра. Оценено влияние фильтра на помехоустойчивость квадратурного приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией для различных комбинаций помех и их интенсивности.
34-43 15
Аннотация
Энергетические и спектральные преимущества сигналов с фазовой манипуляцией предопределили их широкое применение в современных цифровых навигационных, связных и телевизионных системах. Использование такого вида сигнала в многопозиционном формате с увеличенным количеством возможных фазовых состояний позволяет повысить информационную емкость канального символа, а вследствие этого – пропускную способность радиоканалов. Наличие в радиоканалах нефлуктуационных помех сильно снижает помехоустойчивость приема информации. Известным способом борьбы с такими помехами является использование в приемнике адаптивных нерекурсивных фильтров. В статье оценивается эффективность применения адаптивного нерекурсивного фильтра с алгоритмом настройки весовых коэффициентов, следящим за постоянной огибающей полезного сигнала, при приеме сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией на фоне шумовых и нефлуктуационных помех. Рассматриваются два типа таких помех – гармонические и ретранслированные. С помощью компьютерного моделирования определяются оптимальные параметры фильтра (коэффициент адаптации и его длина); оценивается влияние фильтра на помехоустойчивость квадратурного приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией для различных комбинаций помех и их интенсивности. Показано, что такой адаптивный фильтр может успешно справляться с наиболее опасными прицельными гармоническими помехами.

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА. ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Представлен анализ современного состояния производства сегнетоэлектрической памяти FRAM. Исследована структура сегнетоэлектрических конденсаторов и ячеек памяти коммерчески доступных FRAM компаний Texas Instruments, Cypress Semiconductor, Fujitsu и Lapis Semiconductor. Передовым технологическим процессом производства FRAM устройств остается 130 нм КМОП процесс, используемый на фабах Texas Instruments. Обсуждаются пути преодоления проблем скейлинга и дальнейшее развитие технологии сегнетоэлектрических устройств.
44-67 45
Аннотация
Полупроводниковая индустрия остро нуждается в новых видах запоминающих устройств, сочетающих скоростные характеристики оперативной памяти с энергонезависимостью Flash памяти. Такая универсальная память должна обладать неограниченным числом циклов записи/чтения, низким энергопотреблением и стоимостью, обеспечивать высокую плотность записи информации и потенциал к дальнейшему масштабированию. Сегнетоэлектрическая память FRAM уже более 20 лет рассматривается в качестве одного из кандидатов на роль универсальной памяти. Зарядовый принцип записи, основанный на переключении вектора спонтанной поляризации, обеспечивает высокую энергоэффективность, наряду с энергонезависимостью, высокими скоростями, практически неограниченным числом циклов записи/чтения, длительным временем хранения, а также стойкостью к воздействию специальных факторов. Однако, обладая значительным потенциалом, сегнетоэлектрическая память все еще не заняла значительной доли рынка энергонезависимых запоминающих устройств в связи с проблемами достижения высоких уровней интеграции. В работе представлен анализ современного состояния производства FRAM. Исследована структура сегнетоэлектрических конденсаторов и ячеек памяти основных производителей коммерчески доступных FRAM – компаний Texas Instruments, Cypress Semiconductor, Fujitsu и Lapis Semiconductor, проведено сравнение полученных результатов с данными производителей. Все ячейки памяти используют сегнетоэлектрический конденсатор на основе слоя цирконата-титаната свинца PZT толщиной около 70 нм и электродов из IrOx/Ir или Pt. Передовым технологическим процессом производства FRAM устройств остается 130 нм КМОП процесс, используемый на фабах Texas Instruments. Обсуждаются возможные пути преодоления проблем скейлинга и дальнейшего развития технологии сегнетоэлектрических устройств, включая ALD-технологии создания бинарных сегнетоэлектриков, пьезоэлектронные транзисторы, структуры на основе двумерных полупроводников и пр. Удастся ли FRAM технологии расширить область применений и разрешить одно из основных противоречий современных вычислительных устройств между быстродействующим процессором и относительно медленной памятью, зависит от решения вопросов интеграции новых технологических решений.
В явном виде были получены формулы для нахождения диагональных и недиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости для всех основных приближений эффективной среды. Проанализирована возможность прогнозирования различных оптических и магнитооптических свойств нанокомпозитов и гранулированных сплавов на примере экваториального эффекта Керра. В рамках модели Друде-Лоренца анализируется вклад квазиклассического размерного эффекта в диагональные и недиагональные компоненты тензора диэлектрической проницаемости структуры.
68-77 15
Аннотация
В работе рассматриваются различные методы эффективной среды в качестве инструмента для исследования как оптических, так и магнитооптических свойств разных наноструктур, в первую очередь магнитных. В явном виде были получены формулы для нахождения диагональных и недиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости для всех основных приближений эффективной среды. Данные формулы справедливы как для нанокомпозитов, так и для гранулированных сплавов. Обсуждается возможность прогнозирования различных оптических и магнитооптических свойств подобных структур на примере экваториального эффекта Керра, как перспективного бесконтактного метода исследования наноструктур для ферромагнитного нанокомпозита (CoFeZr)x(MgF2)100-x. Обсуждается возможное применение полученных формул. Различные методы эффективной среды открывают перспективы изучать наноструктуры в широкой области значений концентрации металлической (магнитной) компоненты X. В работе отмечается и обсуждается вклад различных механизмов, влияющих на физические свойства подобных структур, особенно в ИК области спектра, где наиболее ярко проявляется квазиклассический размерный эффект. Одним из таких вкладов может служить учёт форм-фактора частиц нанокомпозита и средний размер частиц. В рамках модели Друде-Лоренца анализируется вклад квазиклассического размерного эффекта в диагональные и недиагональные компоненты тензора диэлектрической проницаемости структуры. Решаемая в этой работе задача актуальна, так как в магнитных наноструктурах наблюдаются интересные и важные эффекты, такие как: эффект Керра, аномальное поглощение, гигантское магнетосопротивление, туннельное магнетосопротивление и многие другие. Эти эффекты играют важную роль в устройствах современной электроники, что делает данную работу особенно актуальной.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Рассмотрены механизмы возникновения утечки при разных значениях шероховатости и давления на поверхностях стыка с учетом реальной площади контакта. Проведена оценка деформаций и усилий в зоне контакта с учетом профиля поверхностей, предельных отклонений формы и расположения поверхностей, а также физико-механических свойств материалов герметизируемого стыка; получены теоретические зависимости. Проведено моделирование процесса возникновения утечки в зависимости от указанных условий. Показано, что полная герметичность жестких стыков недостаточна даже при низкой шероховатости, обеспечиваемой финишными способами обработки, и отсутствии отклонений формы поверхностей стыка.
78-90 15
Аннотация
Статья посвящена исследованию работы уплотнений неподвижных соединений. Рассмотрены механизмы возникновения утечки при разных значениях шероховатости и давления на поверхностях стыка с учетом реальной площади контакта. Проведена оценка деформаций и усилий в зоне контакта с учетом профиля поверхностей, предельных отклонений формы и расположения поверхностей, а также физико-механических свойств материалов герметизируемого стыка. Получены теоретические зависимости, позволяющие оценить герметичность неподвижного соединения в зависимости от основных параметров уплотнения – шероховатости и погрешностей изготовления, а также расположения поверхностей стыка, их физико-механических свойств, характеристик герметизируемой жидкости, в том числе, внешнего перепада давления, и номинального давления в стыке. Применен новый закон распределения плотности вероятности для более адекватного описания рассматриваемых граничных условий. Проведена вероятностная оценка площади контакта и величины сближения поверхностей уплотнения с учетом физико-механических свойств материала. Для оценки фактической площади контакта и величины относительного смещения поверхностей получены инженерные зависимости. Проведено моделирование процесса возникновения утечки в зависимости от указанных условий. Показано, что полная герметичность жестких стыков недостаточна даже при низкой шероховатости, обеспечиваемой финишными способами обработки, и отсутствии отклонений формы поверхностей стыка. Проведенное сравнение экспериментальных данных с полученными теоретическими результатами показало, что предложенные инженерные зависимости обеспечивают хорошее совпадение с опытными данными.
Предложена экономико-математическая модель для оптимального определения параметров нового набора в вузе. Рассмотрена оптимизационная задача, с помощью которой возможно вычислить оптимальное значение минимального порога баллов ЕГЭ. Предложена теоретико-игровая математическая модель для моделирования влияния маркетинговых мероприятий и случайных факторов на результат нового набора, с помощью которой можно формировать ранжированный перечень мероприятий и оптимальное распределение ресурсов.
91-102 19
Аннотация

В статье рассмотрены оптимизационные процедуры в маркетинге образовательных услуг при формировании маркетинговой стратегии нового набора в вузе. Рассмотрена математическая модель для формализации целевой функции при оценке результатов нового набора в вузе, которая является основой для создания оптимизационных процедур. Результаты нового набора характеризуются количественными и качественными показателями, которые включают в себя численность абитуриентов, а также средний балл ЕГЭ.
Предложена экономико-математическая модель для оптимального определения параметров нового набора, обеспечивающая сбалансированную политику его осуществления. При этом показана важность минимального порога баллов ЕГЭ, которые должен набрать абитуриент для зачисления в вуз. Увеличение этого параметра способствует тому, что увеличивается средний балл ЕГЭ у зачисленных студентов, но при этом уменьшается количество студентов, зачисленных на места с полным возмещением затрат. Рассмотрена оптимизационная задача, с помощью которой возможно вычислить оптимальное значение этого параметра.
Предложена теоретико-игровая математическая модель для моделирования влияния маркетинговых мероприятий и случайных факторов на результат нового набора, с помощью которой можно формировать ранжированный перечень мероприятий и оптимальное распределение ресурсов. Использование теоретико-игрового подхода позволяет эффективно учитывать факторы неопределенности, которые влияют на результаты нового набора. При этом предложен максиминный подход, с помощью которого определяется оптимальная стратегия маркетинговых мероприятий при организации нового набора в вузе. Предложена общая схема использования оптимизационной модели и приведен алгоритм, с помощью которого получается оптимальная маркетинговая стратегия нового набора и оптимальное распределение ресурсов на обеспечение этих мероприятий.

Разработан математический аппарат, позволивший сформулировать и обосновать новый подход к математической постановке задачи синтеза полосовых слоистых диэлектрических фильтров. Введено новое понятие правильного идеала для энергетических коэффициентов отражения и пропускания слоистых систем. Показано, что правильность энергетических коэффициентов отражения и пропускания слоистых систем эквивалентна правильности профилирующих функций подобных систем. Предлагаемая в работе постановка задачи синтеза приводит к значительно более экономным вычислительным процедурам.
103-114 18
Аннотация
Разработан математический аппарат, позволивший сформулировать и обосновать новый подход к математической постановке задачи синтеза полосовых слоистых диэлектрических фильтров (СДФ). Для произвольных диэлектрических систем с кусочно-непрерывными физическими параметрами среды, определяемыми функциями диэлектрической и магнитной проницаемости материала слоистой системы в зависимости от координаты, измеряемой вдоль направления нормали к слоям, с фиксированными точками разрыва хотя бы одной из указанных функций в отдельных точках, доказано важное тождество сохранения разности квадратов модулей амплитуд плоских волн, распространяющихся в данной слоистой среде влево и вправо, которое порождает традиционную запись закона сохранения энергии для слоистых сред. Указанное тождество позволяет перейти от постановок задач синтеза для дробно-рациональных энергетических коэффициентов отражения или пропускания слоистых систем к эквивалентным постановкам задач для вводимых в работе профилирующих функций, представляющих только числитель или только знаменатель обычно рассматриваемых при синтезе величин. Введено новое понятие правильного идеала для энергетических коэффициентов отражения и пропускания слоистых систем. Показано, что правильность энергетических коэффициентов отражения и пропускания слоистых систем эквивалентна правильности профилирующих функций подобных систем, что в совокупности с основным тождеством позволяет существенно изменить подход к задачам синтеза СДФ. Указано правило для пересчета идеала коэффициента отражения или пропускания в идеал профилирующей функции. Предлагаемая в работе постановка задачи синтеза приводит к значительно более экономным вычислительным процедурам.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.