Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск
Том 8, № 1 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

9-20 395
Аннотация
Анализируются возможности формирования дополнительных конкурентных преимуществ продукции машиностроения, открывающихся в результате применения технологий дополненной реальности для интерактивного информационного обеспечения и информационной поддержки задач сборки, настройки, обслуживания, эксплуатации и ремонта как самих изделий, так и задействованных в перечисленных процессах единиц оборудования и компонентов производственных систем. Приводится краткий обзор имеющихся на рынке устройств дополненной реальности, которые могут рассматриваться в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов, обеспечивающих информационную поддержку технического персонала в процессе выполнения его трудовых функций. Рассматриваются перспективы внедрения в этапы жизненного цикла, в процессы производства, обслуживания и эксплуатации продукции и оборудования машиностроения, специализированных приложений, обеспечивающих получение оператором и визуализацию необходимого ему вспомогательного контента в режиме реального времени с применением устройств дополненной реальности. Анализ требующихся функциональных возможностей и сценариев применения данных приложений обосновывает целесообразность их реализации не в виде обособленных программных продуктов, ориентированных на отдельные единицы продукции и оборудования, а в контексте единого информационного сервиса поддержки производственного процесса, фактически позволяющего сформировать новый инструмент производственной инженерии, соответствующий концепции четвертой технологической революции, – справочно-информационные системы дополненной реальности, концепция применения которых фактически универсальна для всех отраслей и потребительского сектора национальной экономики. Выполняется анализ основных ограничений широкого применения справочно-информационных систем, основанных на технологиях дополненной реальности, и обосновывается значительное ослабление их влияния в среднесрочной перспективе, обусловленное, в том числе, возможностями реализации новых архитектурных решений, обеспечиваемых развитием технологий беспроводной передачи информации (стандарт 5G) и стандартов сжатия и передачи видеоинформации (MPEG-I). На основании анализа изложенного материала обосновываются целесообразность внедрения технологий дополненной реальности в этапы жизненного цикла продукции и оборудования машиностроения, новые возможности формирования их дополнительных конкурентных преимуществ, а также актуальность вопросов обеспечения информационной безопасности соответствующих справочно-информационных систем.
21-26 301
Аннотация
Рассматриваются вопросы оценки и прогнозирования надёжности высоконадёжных систем, например, центров обработки данных, включающих большое число серверов. Оценивается частота появления перемежающихся отказов и сбоев программного обеспечения в серверах. Предлагаются методики мониторинга и прогнозирования отказов серверов, исключающие одновременные отказы многих устройств.
27-33 284
Аннотация
В работе рассматривается условие аддитивности информационно-справочного киоска, позволяющего осуществить проектирование статического киоска, по сути являющегося совокупностью страниц, организованных для предоставления пользователям достоверной информации. Условие аддитивности проанализировано на основе времени загрузки страниц информационно-справочного киоска, реализованного на базе концепции простого сайта узкой тематики с добавлением концепции вертикального портала. В связи с этим было введено понятие оптимального времени загрузки страницы, т.к. главная задача информационно-справочного киоска – это отображение запрашиваемой пользователем страницы, содержащей тематический контент в течение определенного временного интервала, а ключевая составляющая – графический интерфейс. Информационно-справочный киоск, как небольшая, с точки зрения функционала и объемов наполнения, абонентская система, содержащая информацию текстового, аудиоили видеоформата, созданная для предоставления справочной информации пользователю и дающая ему средства взаимодействия, путем предоставления системных объектов и функций, реализованных в виде графических компонентов, не является исключением из правил. В статье также рассмотрены такие ключевые понятия информационно-справочного киоска, как аддитивность, эргодичность и энтропия.

СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

34-42 293
Аннотация

В статье дано определение больших территориально распределенных автоматизированных систем, включающих системы сбора и обработки информации с пространственно разнесенных датчиков на объектах. Примерами таких автоматизированных систем являются военные системы, такие как система предупреждения о ракетном нападении, система космического контроля, стратегические и нестратегические системы противоракетной обороны, а также гражданские – государственная автоматизированная система управления, система управления воздушным движением и другие. Назначением этих систем является непрерывный мониторинг состояния совокупности определенных объектов, среды их функционирования, постоянная оценка параметров объектов, выявление опасных ситуаций в поведении объектов и окружающей среды, а также разработка мероприятий по снижению уровня возможных угроз безопасности и устранению опасных ситуаций.

Типовая структура большой территориально распределенной автоматизированной системы включает источники и потребители информации, телекоммуникационные средства, а также центр обработки входных данных и подготовки информации для потребителей. Источниками информации являются операторы, технические средства наблюдения и специализированные измерительные средства. Телекоммуникационные средства формируются двумя способами. Первый вариант использует существующие глобальные сети передачи данных. Во втором варианте собственные сети передачи данных формируются на основе специально созданных средств передачи данных и использования выделенных каналов передачи данных. Центр обработки входных данных и подготовки информации содержит комплекс средств автоматизации и персонал, обеспечивающий обслуживание, ремонт и эксплуатацию.

Описаны функции и наиболее значимые аппаратно-программные компоненты крупных территориально распределенных автоматизированных систем. Охарактеризованы основные показатели качества их функционирования и стадии жизненного цикла: разработка требований, создание опытного образца, сертификация, серийное производство, эксплуатация, модернизация, окончание эксплуатации и утилизация.

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА. ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

43-57 302
Аннотация
В статье теоретически в квазиклассическом приближении исследуется динамика электросолитона в α-спиральной белковой структуре при наличии внешнего окружения. α-спиральные молекулы белка являются динамически организованными системами, свойства и биологические функции которых обусловлены как особенностями их строения, так и особенностями динамического поведения. Транспорт избыточных электронов вдоль α-спиральных белков определяется специфическими свойствами этих молекул. Благодаря асимметричному распределению плотности электрического заряда в пептидной группе (ПГ), они обладают значительным постоянным электрическим дипольным моментом. Ранее авторами было показано, что в результате взаимодействия с окружением (внутриклеточной средой) в α-спиральных молекулах могут возбуждаться как акустические колебания (Фрелиховский режим), так и возбуждения типа уединенных волн – солитонов (Давыдовский режим). При этом понятие «солитон» применяется не только в строгом математическом смысле, т.е. для полностью интегрируемых гамильтоновых систем, но и для обозначения динамически стабильных нелинейных коллективных образований. Такие солитоны в цепочке ПГ способны захватывать внешний электрон от донора. Динамические уравнения, описывающие движение одномерного акустического солитона с захваченным зарядом (электроном), представляют собой в континуальном приближении самосогласованную систему, состоящую из временного уравнения Шредингера с деформационным потенциалом и неоднородного линейного волнового уравнения для этого потенциала. Эта система, которая в литературе называется уравнениями Захарова, имеет важное общефизическое значение и, как правило, описывает нелинейное взаимодействие двух физических подсистем: быстрой и медленной. В результате аналитического и численного моделирования показано, что при значениях параметра электрон-фононного взаимодействия (ЭФВ), превышающих некоторую пороговую величину, избыточный электрон может перемещаться вдоль термализованной цепочки ПГ в форме электросолитона (ЭС). В статье также обсуждаются приложения полученных результатов к описанию механизма эффективного транспорта электрона в квазилинейных белковых макромолекулярных структурах.
58-66 493
Аннотация
Непрерывный рост объема хранимых и обрабатываемых данных проводит к ужесточению требований к носителям информации. Наиболее распространенная в настоящее время технология хранения информации основана на магнитных материалах, где информации в виде «0» и «1» ставится в соответствие локальное направление намагниченности, определяемое внешним магнитным полем, создаваемым устройством записи. Известно, что данный подход имеет фундаментальное ограничение по скорости записи, которое почти достигнуто. Также ужесточаются требования к энергоэффективности носителей данных. Данные обстоятельства приводят к развитию альтернативных подходов к записи информации. Один из таких подходов был продемонстрирован в области сверхбыстрого оптомагнетизма, которая бурно развивается в последние 20 лет. Этот подход заключается в записи информации короткими оптическими импульсами без приложения внешнего магнитного поля. Однако он требует фундаментальных исследований физических процессов, а также материалов, в которых возможно управление намагниченностью короткими оптическими импульсами. В данной работе рассматривается спиновая динамика в магнитном диэлектрике: пленке железо-иттриевого граната легированного кремнием. Исследования проводились с помощью методики накачки – зондирования на временном диапазоне до 800 нс. Размер пятна составил 30 мкм, длительность оптического импульса 35 фс, плотность мощности излучения накачки около 50 мДж/см2. Показано, что изменение констант магнитокристаллической анизотропии вследствие воздействия на структуру возбуждающим импульсом вызывает долгозатухающую прецессию намагниченности с периодом порядка 200 пс. Получены и проанализированы зависимости амплитуды, фазы и затухания прецессии от величины внешнего магнитного поля в диапазоне до 1.84 кЭ. Изученные процессы могут быть рассмотрены в рамках модели Ландау-Лифшица-Гилберта, и представлять интерес для оптического переключения намагниченности, а также создания различных спинтронных устройств. Показано, что пленки железо-иттриевого граната, легированного кремнием, являются перспективным материалом для магнитных носителей информации на основе сверхбыстрого оптомагнетизма.
67-79 373
Аннотация

Одним из перспективных материалов в твердотельной электронике является соединение нитрид алюминия (AlN). Из него производят широкую номенклатуру полупроводниковых приборов: фотоприемники, светодиоды, пьезоэлектрические преобразователи и т. п. Широкому применению изделий на основе AlN препятствует невысокая технологичность изготовления структур на его основе. В связи с этим, разработка новых технологий для производства приборов на основе AlN является актуальной.
Работа посвящена исследованию тонких пленок AlN, изготовленных с помощью плазменного напыления из порошка AlN. Проведен обзор существующих технологий получения тонких пленок AlN. Обсуждены их достоинства и недостатки. Приведены сведения о модернизации установки ВУП-5, позволившей произвести напыление пленки AlN из порошкообразного состояния.
Одним из существенных преимуществ разработанного в этой работе процесса является то, что подложка нагревалась до температур не выше 300 oС, что позволяет, в свою очередь, совместить эту технологию с технологией кремниевых полупроводниковых приборов. В результате получены пленки толщиной 200 нм на различных подложках и исследована структура поверхности. Показано, что наименьшей шероховатостью обладают пленки AlN, напыленные на монокристаллические подложки – алмаз и кремний, а наихудшей шероховатостью обладают пленки, напыленные на ситалле.
Методами ИК-спектроскопии были исследованы спектры пропускания полученных пленок AlN. С их помощью было показано, что на подложке образуется поликристаллический слой AlN, ориентированный в кристаллографическом направлении 002.
С использованием методов сканирующей зондовой микроскопии были исследованы пьезоэлектрические свойства изготовленных пленок. Показано, что их пьезоэлектрический коэффициент d33 составляет для алмазной подложки 60% от значения для однодоменного монокристаллического образца, что говорит о достаточно высоком качестве полученной пленки.
Сделан вывод, что, хотя качество слоев сильно зависит от подложки, но, тем не менее, они проявляют значительный пьезоэффект, что позволяет использовать этот метод для изготовления пьезодатчиков, излучателей ультразвука и т.п.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

80-96 275
Аннотация
Представлены результаты моделирования работы микросхемы двухполярного DC−DC преобразователя LM27762 с помощью программного обеспечения WEBENCH Power Designer, разработанного компанией-производителем Texas Instruments. Расчеты проведены непосредственно на сайте компании. При выполнении экспериментальных исследований была использована полученная от производителя микросхемы LM27762 готовая тестовая плата – тестовый модуль LM27762EVM. Наличие тестовой платы, модели и программного обеспечения, созданных производителем микросхемы, снимает все проблемные вопросы сопоставления результатов моделирования с результатами эксперимента, которые могут быть связаны с использованием компонентов схемы с отличающимися характеристиками и влиянием разводки платы. В технической документации на микросхему отсутствует информация о характеристиках использованных в микросхеме ключей и конденсаторов. К сожалению, нет и описания разработанной модели. Основное внимание уделено влиянию токов нагрузки на пульсации отрицательного напряжения на выходе системы накачки заряда и выходе микросхемы. Моделирование показало, что уже при токе нагрузки 40 мА система регулирования переходит в режим работы с постоянной частотой накачки заряда, в то время как согласно результатам экспериментов, система регулирования продолжает работать в режиме пачек импульсов и при большем токе 50 мА. Для такого тока пачка состоит из 15 импульсов переноса заряда, промежутки между пачками составляют 3 мкс, а увеличение отрицательного напряжения за пачку импульсов также составляет примерно 75 мВ. Выполнено сравнение результатов моделирования с результатами экспериментов. Показано, что созданная производителем модель работы микросхемы LM27762 является приближенной. Установлено, что из-за большого количества допущений в созданной модели микросхемы при работе микросхемы в режиме пачек, который реализуется при относительно малых токах нагрузки, расхождения по числу циклов «разряд-заряд», по размаху пульсаций на выходе системы накачки и по промежуткам времени между пачками весьма значительны. Модель работы микросхемы не позволяет получать данные по пульсациям отрицательного напряжения на ее выходе. Эксперименты показали, что приводимые в документации на микросхему очень ограниченные данные по пульсациям выходного напряжения являются заниженными. Они существенно зависят от входного и выходного напряжения и токов нагрузки. В целом сравнение результатов моделирования работы системы накачки заряда микросхемы LM27762 при ее работе в режиме пачек с соответствующими результатами экспериментов показывает, что на качественном уровне совпадение результатов расчета с экспериментом можно считать удовлетворительным. Обнаруженное расхождение результатов экспериментов с результатами моделирования, полученными при использовании модели производителя LM27762, показали, что реальная проверка совершенства микросхем должна опираться на три фактора: эксперимент, моделирование и совместный анализ полученных результатов.
97-109 322
Аннотация

В работе получена формула для расчета скорости движения изображения произвольной точки, лежащей в конусе обзора бортовой оптико-электронной аппаратуры космического аппарата (КА), при орбитальной съемке поверхности планеты. Формула описывает зависимость скорости от координат точки в плоскости фиксации изображения, фокусного расстояния съемочной камеры, параметров орбиты КА, угловой скорости вращения планеты, координаты (истинной аномалии) КА на орбите, углов, задающих ориентацию съемочной камеры относительно орбиты, угловой скорости вращения камеры в момент съемки. С помощью полученной формулы построены примеры полей скоростей движения точек изображения для различных наборов значений параметров съемки.
Формула выведена в предположении, что планета является однородным абсолютно твердым телом, имеющим форму шара и вращающимся с постоянной угловой скоростью; как следствие, КА движется по кеплеровской орбите, в одном из фокусов которой находится планета. Несмотря на указанную идеализацию, полученная формула может быть использована при составлении программ дистанционного зондирования Земли, для расчета и оптимизации параметров компенсаторов «смаза» изображения, для решения задачи восстановления смазанного изображения и ряда других задач, возникающих при подготовке, проведении и обработке результатов космической съемки.

МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕСТВА

110-119 299
Аннотация
Данное исследование посвящено проблеме гендерной асимметрии в языковых структурах как отражению социальных и дискурсивных практик в немецком языке в контексте немецкой академической среды. Концепт «гендер» как социокультурный конструкт отображает социокультурные различия между «женским» и «мужским». С его помощью выявляются и анализируются случаи гендерной асимметрии в немецком языке, изучаются морфологические, грамматические и синтаксические особенности выражения «женского» и «мужского», исследуется отношение социума к данным категориям. В статье рассматриваются истоки возникновения гендерного дискурса в контексте Нового феминистского движения и возникновение «феминистской лингвистики», а также изучается процесс, как феминистская лингвистическая теория получает выход в феминистскую социальную и политическую практику. Немецкие университеты, укорененные в традиции общеевропейской академической культуры, сильно отличались от других европейских университетов по количеству женщин в научном сообществе. Сравнительно слабая представленность женщин в немецкой академической системе обусловлена рядом факторов. Академические институции не конкурируют между собой за будущих студентов. Профессионализация науки, достижения в научных исследованиях обусловили высокий статус ученого в немецком обществе и престиж академической карьеры. Карьера на академическом к значительному росту числа студенток, а также увеличению числа женщин в профессорско-преподавательском составе. Это привело к переосмыслению места и роли женщины в социуме, в том числе и в языковых структурах и нашло свое отражение в академических дискурсивных практиках, в частности в применении принципов т.н. geschlechtsgerechte Sprache, то есть «равноправия в языке».


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


ISSN 2500-316X (Online)