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.

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.

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.

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 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.

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.

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 (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.