Смарт технології: промислова та цивільна інженерія

Аналіз підходів до впровадження кіберполігонів у підготовці фахівців з кіберзахисту

Максим Делембовський, Сергій Гнатюк, Борис Корнійчук — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У представленій статті здійснено всебічний аналіз сучасних стратегій застосування кіберполігонів (Cyber Ranges) як інтелектуальних платформ для розвитку професійних компетенцій у сфері кібербезпеки. Дослідження охоплює еволюцію від статичних віртуальних лабораторій до динамічних екосистем, що базуються на хмарних технологіях та цифрових двійниках реальних інфраструктур. Особлива увага приділена інтеграції передових педагогічних концепцій, таких як таксономія Блума та цикл Колба, із галузевими стандартами фреймворку NICE. У роботі детально розглянуто роль автоматизації через агентні системи Retrieval-Augmented Generation (ARCeR) та багатоагентне навчання з підкріпленням (MARL), що дозволяє створювати адаптивні сценарії навчання. Результати дослідження підкреслюють важливість використання багатомодальної аналітики, включаючи біометричний моніторинг стресу, для об'єктивної оцінки готовності фахівців до дій у кризових ситуаціях.

Аналіз можливості впровадження систем штучного інтелекту у судочинство України

Володимир Вишянков, Кирило Воронежський — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті розглядаються випадки застосування систем штучного інтелекту (ШІ) у судочинстві на прикладі ключових сегментів кримінального правосуддя. У даному дослідженні застосовано комбінований метод аналізу статистики використання систем ШІ у судочинстві і інтерв’ю з юристами та експертами. Шляхом порівняння оцінок ефективності та індикаторів упередженості визначається, чи можуть системи на основі ШІ бути безпечними і нейтральними у судочинстві. Результати свідчать, що інтеграція ШІ скорочує час обробки даних та підвищує вірність призначення покарань. Проте виявлено відмінності у результатах для окремих демографічних груп, що свідчить про здатність ШІ відтворювати або підсилювати соціальну упередженість. Непрозорість алгоритмів і фрагментованість регуляторних підходів ставлять під загрозу довіру та підзвітність. Хоч ШІ має потенціал щодо підвищення ефективності і вірності кримінального правосуддя, але існують значні для судочинства проблеми, до яких в першу чергу слід віднести відсутність персональної відповідальності, упередженість та недосконалість регулювання. Усунення цих проблем дозволило б інтегрувати системи ШІ так, щоб вони сприяли справедливому, прозорому та чесному правосуддю. Особливу увагу у даному дослідженні приділено впровадженню в Україні Єдиної судової інформаційно-телекомунікаційної системи (ЄСІТС) та підсистеми «Електронний суд».

Крім того, досліджується використання автоматизованих систем аналізу даних у діяльності правоохоронних органів, а також захист персональних даних і дотримання стандартів справедливого суду в умовах воєнного стану.

Застосування нечіткої логіки для підвищення стійкості біометричної ідентифікації в системах прокторингу

Євгенія Шабала, Борис Корнійчук, Сергій Палій — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті розглядається необхідність впровадження математичного апарату нечітких множин для підвищення надійності біометричної ідентифікації обличчя в системах автоматизованого прокторингу в умовах екзаменаційного центру. Звертається увага на те, що зовіншнє середовище є нестабільним (освітлення, тіні, відхилення ракурсу). Це призводить до деградації точності класичних бінарних алгоритмів і збільшення частоти помилкової відмови.

Пропонується поєднання нечіткої логіки для обробки невизначеності вхідних даних. Здійснюється перетворення об'єктивних метрик якості кадру на лінгвістичні змінні ("освітлення", "ракурс") із побудовою відповідних функцій приналежності. В результаті роботи нечіткої системи, сформованої на базі правил із застосуванням Мамдані-алгоритму, отримується коефіцієнт довіри ідентифікації (КДІ). Наводиться приклад застосування КДІ для динамічної корекції порогу верифікації. Це забезпечує гнучке прийняття рішень та підвищує надійність системи прокторингу.

Оптимізація розміщення сенсорних вузлів у міській IoT-мережі методом багатокритеріальної мінімізації

Анастасія Кондакова — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті розглянуто задачу оптимізації просторового розміщення сенсорних вузлів у міській IoT-мережі на основі багатокритеріальної мінімізації з одночасним урахуванням енергоспоживання, мережевої затримки та щільності покриття. Запропоновано математичну модель, у якій міська територія дискретизується на множину комірок попиту та кандидатних позицій, а вибір активних сенсорів описується бінарним вектором рішень. Цільова функція інтегрує три нормалізовані критерії: загальні енерговитрати, середню затримку доставки даних та відхилення фактичної щільності покриття від цільового профілю. Модель доповнено набором просторових і мережевих обмежень, що визначають зв’язність вузлів, зони покриття та максимально допустиму кількість сенсорів.

Для валідації моделі реалізовано програмний модуль на Python, який автоматизує пошук оптимальних конфігурацій, побудову графа зв’язності, обчислення часткових критеріїв та порівняння оптимізованої топології з традиційним ґратковим розміщенням. Експериментальне оцінювання виконано з використанням реального набору даних IoT Sensor Network Dataset, що містить різні параметри сенсорних мереж і дозволяє зіставити ефективність запропонованого підходу з типовими конфігураціями. Отримані результати продемонстрували суттєве зниження енергоспоживання та середньої затримки передачі, а також покращення просторової повноти покриття при збереженні кількості вузлів. Запропонована модель забезпечує збалансоване оптимізаційне рішення для міських IoT-інфраструктур і може слугувати основою для подальшого розвитку адаптивних методів планування топології в системах «розумного міста».

Підвищення відмовостійкості мікросервісів високонавантажених систем на основі спостереження за навантаженням

Ігор Папроцький, Анатолій Пашко — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

В статті досліджується проблема налаштування комунікації між серверами високонавантажених систем, що функціонують в умовах періодичних навантажень. Основна увага приділяється шаблонам відмовостійкості, які безпосередньо впливають на синхронну комунікацію між сервісами. В фокусі цього дослідження метод Circuit Breaker, що формалізує аналогію із реальним вимикачем для контролю та ізоляції відмов у розподілених системах.

Мета роботи – підвищення відмовостійкості мікросервісу шляхом динамічного регулювання розміру ковзного вікна збору даних, що надає змогу адаптувати контекст до поточних коливань трафіку.

Для досягнення цієї мети розроблено модель обчислення цільового розміру вікна на основі аналізу навантаження в спостережуваному проміжку часу, яку покладено в основу роботи Circuit Breaker.

Описано алгоритм, що періодично обчислює і адаптує розмір ковзного вікна збору даних до коливань трафіку в системі, базуючись на обчисленнях і експоненційному згладжуванні поточного навантаження, які виконуються згідно з запропонованою моделлю.

Практичне значення отриманих результатів вбачається в можливості впровадження нових алгоритмів покращення рейтингу комунікації мікросервісів високонавантажених систем, що дозволить підвищити їх відмовостійкість і забезпечити стабільність роботи систем за різних умов навантаження. Наукова новизна полягає у подальшому розвитку методології підвищення відмовостійкості мікросервісів високонавантажених систем, що грунтується на визначені стану їх взаємодії за статистичними даними попередніх запитів і їх результатів.

Адаптивні гібридні ролапи: інтелектуальна маршрутизація між ZK та оптимістичною верифікацією

Микола Маленко — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

Дана стаття присвячена дослідженню обмежень сучасних гібридних ролап-рішень та розробці адаптивної моделі L2-архітектури з використанням механізмів штучного інтелекту. Показано, що існуючі підходи до поєднання оптимістичної та ZK-верифікації здебільшого ґрунтуються на статичних правилах або ручному виборі режиму, що не дозволяє ефективно враховувати динаміку навантаження, ризики та доменні особливості застосунків. На основі аналізу оптимістичних, ZK та гібридних ролапів запропоновано адаптивну гібридну rollup-модель з ШІ-маршрутизацією транзакцій, яка поєднує класифікацію транзакцій, GNN-базоване прийняття рішень, LSTM-прогнозування мережевих умов, dual-path систему виконання та модуль безперервного навчання. Описано Predictive Routing Algorithm, що здійснює проактивний вибір між ZK- та оптимістичним шляхом з урахуванням вартості, затримки, безпеки та профілю ризику, а також механізм Dynamic Resources Allocation, який динамічно перерозподіляє ресурси між шляхами. Запропонований багатокритеріальний фреймворк оптимізації демонструє можливість налаштування ваг цілей під специфіку різних класів DeFi та Web3-протоколів. Показано, що впровадження такої моделі є перспективним для систем із високою транзакційною інтенсивністю, оскільки дає змогу перейти від ручних конфігурацій до автоматизованих політик керування ресурсами та ризиками, що спираються на аналіз фактичних даних, в гібридних rollup-архітектурах.

Картографування пошкоджень міської інфраструктури на основі штучного інтелекту

Коcтянтин Маринський — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

Оцінка пошкоджень міської інфраструктури є критично важливою для поставарійного відновлення, розподілу ресурсів та планування міської стійкості. Ручні інспекції є повільними, суб'єктивними та небезпечними. Дане дослідження представляє розширений огляд підходів комп'ютерного зору (CV) та геоінформаційних систем (ГІС) для автоматизованого виявлення пошкоджень з кількох джерел. Проаналізовано методи класифікації, детекції, сегментації та виявлення змін. Запропоновано розширений конвеєр ШІ→Індекс Пошкоджень→ГІС. Розглянуто виклики, специфічні для українських міст. Стаття надає комплексну основу для впровадження автоматизованих систем картографування пошкоджень.

Порівняльний аналіз алгоритмів визначення контурів на зображеннях в задачах комп'ютерного зору. Частина 1

Дмитро Міщук, Євген Міщук, Дмитро Коржевін — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

Визначення контурів на зображеннях є однією з фундаментальних задач комп’ютерного зору, яка лежить в основі багатьох сучасних технологій. Їх точне виявлення дозволяє розв’язувати широкий спектр практичних завдань: від сегментації та розпізнавання об’єктів до 3D-реконструкції, медичної діагностики та автономного керування системами.

В галузі комп’ютерного зору досягнуто значного прогресу в створенні алгоритмів обробки зображень, проте залишається багато нерозв’язаних задач. Актуальними залишаються задачі з покращення швидкодії розв’язання існуючих алгоритмів, розробки алгоритмів для роботи з обмеженими обчислювальними ресурсами пам’яті.

В даній роботі пропонується опис і аналіз деяких відомих алгоритмів обробки зображень з визначення контурів на зображенні. Як відомо зображення, в комп’ютерних системах це набір пікселів заданої яскравості та кольору. Таке представлення можна відображати у виді матриць, де кожен її елемент – це піксель, а положення – це координати кожного пікселя. Таким чином обробка зображення з позиції математики – це робота з матрицями та множинами. Якість алгоритму обробки буде залежати від обраної методики роботи з матрицями.

Нейронні мережі, хоча і не є новим підходом, проте здобули широку популярність відносно нещодавно, головним чином завдяки розвитку згорткових нейронних мереж, які спеціалізуються на обробці фото- та відеоданих. Крім того, використання рекурентних нейронних мереж дозволяє здійснювати пошук оптимальної архітектури для нейромережевих систем. Різні моделі були адаптовані до специфічних обмежень, таких як розмір самої моделі, обчислювальні ресурси чи забезпечення необхідної точності.

Альтернативними підходами до нейронної мережі є алгоритми на основі детекторів та дескрипторів. По суті це алгоритми, які дозволяють порівняти зображення на основі деяких базових ознак. Наприклад, щоб зрозуміти, що на двох різних фото зображений один і той самий об’єкт, комп'ютер не порівнює кожен піксель, а шукає «особливі» місця і описує їх математично, що значно пришвидшує обробку зображення, проте може давати похибки.

Забезпечення живучості складних супер-критичних систем на основі моделі ієрархічної абстракції та адаптивної реконфігурації у післякритичному стані

Дмитро Гуменний — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У даній роботі представлено новий концепт забезпечення живучості складних суперкритичних систем у посткритичному стані на основі чотирирівневої ієрархії абстракції та механізму адаптивної реконфігурації. Розроблено математичну модель функції живучості S(t), що інтегрує стани ресурсів, активності функцій та їх вагові коефіцієнти. Запропоновано алгоритм вибору оптимальної конфігурації системи під час деградації компонентів, що максимізує живучість за умов мінімальних функціональних обмежень. Описано практичну реалізацію механізмів швидкої реконфігурації на основі архітектури Post-Build Configuration для автомобільних ЕБК відповідно до ISO 26262.

Методика визначення параметрів стрічкового опалубного модуля для будівельних вертикальних залізобетонних конструкцій

Володимир Рашківський, Олександр Maхиня, Ірина Дубовик, Юрій Заєць — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті представлено розгорнуту методику визначення, аналізу та оптимізації параметрів стрічкового опалубного модуля, що застосовується для формування вертикальних залізобетонних конструкцій у складі групових механізованих систем. Особливу увагу приділено механіці взаємодії гнучкої формувальної стрічки з бетоном на ранніх стадіях твердіння, де ключовим фактором є дотичне відривне зусилля, яке залежить від діаметра та конфігурації роликової системи, ширини стрічки, висоти модуля, температурного режиму та кінетики набору міцності. Запропонована модель демонструє, що локалізована зона тангенціального відокремлення стрічки забезпечує суттєве зниження енерговитрат, мінімізацію пікових навантажень на бетон і зменшення ймовірності дефектів поверхні, що вигідно вирізняє стрічкову опалубку серед традиційних щитових систем.

Створено математичну модель технологічного потоку комплексу модулів на основі змішаного цілочислового лінійного програмування (MILP), яка дозволяє визначати оптимальні параметри частоти підйому, кількості модулів у роботі, раціональних діаметрів роликів та часових інтервалів бетонування відповідно до виробничих і технологічних обмежень. Варіаційні та статистичні розрахунки, виконані з урахуванням температурних коливань, марок бетону, реологічних змін і стохастичних відхилень процесу, підтвердили можливість стабільного функціонування системи за різних умов. Графічні залежності демонструють потенційне скорочення тривалості бетонування на 18–35 %, зниження відривних зусиль у 2–4 рази та підвищення оборотності формувальних модулів.

Результати дослідження становлять наукове підґрунтя для проєктування механізованих опалубних комплексів нового покоління, що здатні забезпечити підвищену продуктивність, якість формування та адаптивність до зовнішніх умов. Запропонована методика також створює передумови для побудови цифрових двійників технологічних процесів, впровадження систем автоматизованого моніторингу SCADA та інтеграції BIM-рішень у процес керування груповими стрічковими модулями.

Огляд конструкції та матеріалів для друку на 3D-принтерах, які друкують по технології FDM

Костянтин Почка, Вадим Шаленко, Андрій Маслюк — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

За останні роки розвитку технологій 3D-друку по технології FDM набули великого поширення. FDM або моделювання методом пошарового наплавлення – це найпопулярніший, доступний і простий спосіб 3D-друку на сьогодні. Він створює об'єкти, накладаючи розплавлений термопластичний пруток (філамент) шар за шаром на робочому столі, формуючи деталь згідно цифрової моделі. Принтер друкує використовуючи екструдер у якому розплавлений пластик видавлюється через нагріте сопло. Рухаючись по відповідним вісям формує 2D-шари. Ці шари накладаються шар на шар створюючи 3D-об'єкт.Ця технологія дозволяє створювати різні прототипи моделей, функціональні деталі та механізми з них. Використовуючи широко доступні матеріаліи (PLA, PETG, TPU), які не вимагають специфічних умов друку, дозволяють друкувати у домашніх, навчальних закладах та різних майстернях. Друк спеціальними інженерними пластиками вимагає певних умов друку та функціоналу 3D-принтера.

Широке застосування 3D-друку з пластику створює велике різноманіття принтерів для друку. На сьогодні існує два різновиду механіки принтерів. На системі декартових координат та дельта механіка. Кожна з цих механік розподіляється на певні класи, які розподіляються від сфери застосування та функціоналу 3D-принтерів. Такі класи 3D-принтерів поділяються на базові для навчання, полупрофесійні, професійні та промислові принтери.

У даній статі розглядають різні конструкції 3D-принтерів, які друкують по технології FDM. Розглядають їх різний функціонал та сферу застосування, такими різні матеріалом для друку. Автори також розглядають варіант створення 3D-принтера за власним проектом. Такий 3D-принтер у майбутньому за своїм функціоналом та можливостями повинен відповідати порофесійно-промисловому класу принтерів. Для можливості реалізації друку, як стандартними (PLA, PETG, TPU) так і спеціальними композитними пластиками (ABS, Wood, PA-CF, PA-GF, PA, нейлон).

Методика проведення лабораторних досліджень різання ґрунту деформатором з ріжучою кромкою на пневмоакумуляторі

Микола Пристайло, Андрій Поліщук, Ігор Гонта — ср, 31 гру 2025 00:00:00 +0200

У роботі наведено методику лабораторних досліджень процесу різання ґрунту деформатором із ріжучою кромкою, кінематично пов’язаною з пневмоакумулятором. Як модель ґрунту застосовано парафін, який дозволяє оптично виявляти напружені зони за допомогою поляризаційного аналізу. Описано конструкцію лабораторної установки, деформатора та пневмоакумулятора, послідовність підготовки парафінової моделі, методику проведення експериментів, а також алгоритм обробки експериментальних даних. Запропоновано узагальнені регресійні залежності для опису впливу глибини занурення, швидкості руху деформатора та тиску в пневмоакумуляторі на силу різання та питомі енерговитрати. Наведено словесний опис типових графіків залежностей та приклади рівнянь регресії. Показано, що застосування ріжучої кромки на пневмоакумуляторі дозволяє знизити пікові значення сили різання та розосередити напруження в моделі ґрунту.