Управление механическими напряжениями в пленках SiNx при осаждении из смеси SiH4-NH3-He в индуктивно-связанной плазме

We have studied residual mechanical stresses of SiNx films deposited on silicon substrates from a SiH4-NH3-He gaseous mixture in an inductively coupled plasma reactor at a deposition temperature of 150 °C. By varying the flow rate ratio of the reacting gases, the power of the plasma source and the pressure in the reaction chamber, it is possible to obtain SiNx films with tensile or compressive residual stresses. The stress drift was estimated within four weeks after film deposition. It has been shown that for nitride films with residual stresses initially close to zero, an increase in the level of compressive stresses to (–300) MPa is observed during storage.Исследованы остаточные механические напряжения в пленках SiNx, осажденных на кремниевые подложки из смеси газов SiH4-NH3-He в реакторе индуктивно связанной плазмы при температуре 150 °С. Показано, что величиной и знаком остаточных механических напряжений можно управлять за счет изменения условий осаждения пленок. Варьируя соотношением расходов реагирующих газов, мощностью плазменного источника и давлением в реакционной камере, можно получать пленки SiNx с растягивающими или сжимающими остаточными напряжениями. Оценен дрейф напряжений в течение четырех недель после осаждения пленок. Отмечено, что для нитридных пленок с остаточными напряжениями, изначально близкими к нулю, при хранении наблюдается рост уровня сжимающих напряжений до (–300) МПа

Математическая модель движения мобильного робота с колесами всенаправленного типа

The article discusses the issue of controlling a four-wheeled mobile robot with omnidirectional wheelsof the mecanum type. An analysis of the rotational motion of the omnidirectional mecanum wheel was carriedout, based on its kinematics. For a specific robot with certain overall parameters, a graph of changes in the radiusof the mecanum wheel depending on the angle of its rotation was constructed. Kinematic and dynamic modelsof a mobile four-wheeled robot have been compiled, taking into account its geometric characteristics. The presented expressions are a mathematical description of the behavior of a mobile robot in statics and dynamics. Basedon the obtained models, the principles of operation of the motion control system for a four-wheeled mobile roboton omnidirectional wheels of the mecanum type are formed.Рассмотрен вопрос управления четырехколесным мобильным роботом со всенаправленными колесами типа меканум. Проведен анализ вращательного движения всенаправленного колеса меканум, основанный на его кинематике. Для конкретного робота с определенными габаритными параметрами построен график изменения радиуса колеса меканум в зависимости от угла его поворота. Составлены кинематическая и динамическая модели мобильного четырехколесного робота, учитывающие его геометрические характеристики. Представленные выражения являются математическим описанием поведения мобильного робота в статике и динамике. На основании полученных моделей формируются принципы работы системы управления движением четырехколесным мобильным роботом на всенаправленных колесах типа меканум

Интеллектуальные компьютерные системы нового поколения и комплексная технология их разработки, применения и модернизации

The paper considers the trends in the development of artificial intelligence technologies in BSUIR for the last five years, lists the main results obtained during this period both in the field of development of artificial intelligence technologies themselves, and in the field of education in artificial intelligence and realization of interaction between teams of specialists working in this field. The necessity of transition to new-generation intelligent computer systems with a high level of interoperability and creation of an appropriate complex technology for their development, maintenance and operation is substantiated. The problems hindering the active development and implementation of new generation intelligent computer systems are considered. The concept of semantic space as a basis for representation and integration of knowledge in intelligent computer systems of new generation is considered. The principles of implementation of hardware platform for interpretation of information processes in the semantic space – associative semantic computer – are considered.Рассмотрены тенденции развития технологий искусственного интеллекта в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники за последние пять лет, перечислены основные результаты, полученные за указанный период как в области развития самих технологий искусственного интеллекта, так и в области подготовки кадров по искусственному интеллекту и реализации взаимодействия между коллективами специалистов, работающих в данной области. Обоснована необходимость перехода к интеллектуальным компьютерным системам нового поколения, обладающим высоким уровнем интероперабельности, и создания соответствующей комплексной технологии их разработки, сопровождения и эксплуатации. Изучены проблемы, препятствующие активной разработке и внедрению интеллектуальных компьютерных систем нового поколения, рассмотрено понятие смыслового пространства как основы представления и интеграции знаний в таких системах. Приведены принципы реализации аппаратной платформы интерпретации информационных процессов в смысловом пространстве – ассоциативного семантического компьютера

Программная реализация методов моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродными нанокомпозитами

Methods for modeling the interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite containing various structural elements, such as carbon fibers, nanoparticles, air gaps, and transition shells are considered. It is shown that for effective and adequate modeling of the interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite, it is necessary to create software due to the presence of a large set of input parameters, as well as the complexity of calculations. Functional requirements for the software are formulated, reflecting the choice of models and the presence of a convenient interactive interface. The architecture of the software that implements models of interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite is described, and the software implementation (class structure, methods, user interface) is considered. The developed code is based on proven physical and mathematical models, which make it possible to obtain results close to experimental data. The software architecture allows to effectively manage the modeling process, and also includes the ability to modify models and take into account new structural elements. An interactive interface for users has been developed that allows to easily manage the model parameters and analyze the results of numerical experiments.Рассмотрены методы моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом, содержащим различные структурные элементы, такие как углеродные волокна, наночастицы, воздушные промежутки, переходные оболочки. Показано, что для эффективного и адекватного моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом необходимо создание программного обеспечения в связи с наличием большого набора входных параметров, а также со сложностью вычислений. Сформулированы функциональные требования к программному обеспечению, отражающие выбор моделей и наличие удобного интерактивного интерфейса. Описана архитектура программного обеспечения, которое реализует модели взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом, рассмотрена программная реализация (структура классов, методы, пользовательский интерфейс). В основе разработанного кода лежат апробированные физико-математические модели, которые дают возможность получить результаты, близкие к экспериментальным данным. Архитектура программного обеспечения позволяет эффективно управлять процессом моделирования, а также включает возможность модификации моделей и учет новых структурных элементов. Разработан интерактивный интерфейс для пользователей, позволяющий легко управлять параметрами модели и анализировать результаты численных экспериментов

Использование машинного обучения для распознавания болезни Альцгеймера на основе транскрипционной информации

The purpose of this article is to perform analytical and prognostic studies on the recognition of Alzhei mer’s disease based on decoded text speech data using machine learning algorithms. The data used in this article is taken from the ADReSS 2020 Challenge program, which contains speech data from patients with Alzhei mer’s disease and healthy people. The problem under study is a binary classification problem. First, the full texts of the interviewees were extracted from the transcribed texts of the speech data. This was followed by training the model based on vectorized text features using a random forest classifier, in which the authors used the GridSearchCV method to optimize hyperparameters. The classification accuracy of the model reached 85.2 %.Выполнены аналитические и прогностические исследования по распознаванию болезни Альц геймера на основе расшифрованных текстовых речевых данных с использованием алгоритмов машинного обучения. Данные были взяты из программы ADReSS 2020 Challenge, которая содержит речевые данные пациентов с болезнью Альцгеймера и здоровых людей. Распознавание болезни Альцгеймера представляет собой проблему бинарной классификации. Сначала из расшифрованных текстов речевых данных извлекались полные тексты интервьюируемых пациентов. Затем следовало обучение модели нейронной сети на основе векторизованных текстовых признаков с использованием классификатора случайного леса, в котором авторы применяли метод GridSearchCV для оптимизации гиперпараметров. Точность классификации модели составила 85,2 %

Определение направления на источник радиоизлучения в радиопеленгаторе с пятиэлементной кольцевой антенной решеткой и суммарно-разностной обработкой

One of the methods for measuring the direction of arrival of an electromagnetic wave from a radio source by an automatic direction finder with a small antenna base and a limited number of channels of the radio receiving path is proposed. The problems that arise during the implementation of this method are listed, and suggestions for their solution are presented. A block diagram has been obtained and a layout of a radio direction finder has been created, in which the processing device is implemented using a two-channel LimeSDR transceiver. The results of the radio direction finder test for detecting and evaluating the direction of an unmanned aerial vehicle are presented.Предложен один из способов измерения направления прихода электромагнитной волны от источника радиоизлучения автоматическим радиопеленгатором с малой антенной базой и ограниченным количеством каналов радиоприемного тракта. Перечислены проблемы, возникающие при реализации данного способа, представлены предложения по их решению. Получена структурная схема и создан макет радиопеленгатора, в котором устройство обработки реализовано с помощью двухканального приемника LimeSDR. Приведены результаты испытания радиопеленгатора по обнаружению и оценке направления на беспилотный летательный аппарат

Применение теории игр при разработке алгоритма управления транспортными потоками в интеллектуальной транспортной системе

Traffic management in modern intelligent transport systems includes monitoring the actual traffic situation in real time (volumes, speeds, incidents, etc.) and management or controlling transport traffic using this information. At the same time, cars as intelligent transport systems components must be equipped with communication capabilities for exchanging information with other vehicles (V2V) and with road infrastructure (V2I). All this is connected with the presence of special equipment connected to the on-board network for local data collection, which can be exchanged between cars and with a central communication station using wireless Internet. At the same time, the issue of developing the traffic organization algorithms themselves is still open. This problem can be solved with the help of game theory, a fairly new but rapidly developing part of modern mathematics. Unlike optimization theory, which studies the possibilities of constructing an optimal solution for the entire system as a whole, game theory studies ways to optimize individual benefits in competition with other persons (events) that rationally seek to satisfy their own benefits. The problem of “smart” regulation of intersections is quite difficult to solve, it combines the efforts of scientists from different fields of knowledge. However, the rapid development of ICT technologies and their rapid application to transport tasks makes it possible to develop some approaches to optimize the current situation at the intersection.Управление дорожным движением в современных интеллектуальных транспортных системах включает в себя мониторинг фактической дорожной ситуации в режиме реального времени (объемы, скорости, инциденты и т. д.), а также контроль или влияние на поток с использованием этой информации. При этом автомобили как компоненты интеллектуальных транспортных систем должны быть оснащены коммуникационными возможностями для обмена информацией с другими транспортными средствами (V2V) и с дорожной инфраструктурой (V2I). Все это связано с наличием специального оборудования, подключенного к бортовой сети для локального сбора данных, которые могут быть доступны для обмена между автомобилями и с центральной коммуникационной станцией с помощью беспроводного интернета. Вместе с тем вопрос разработки самих алгоритмов организации движения пока остается открытым. Решение этой задачи можно осуществить с помощью теории игр – достаточно новой, но бурно развивающейся части современной математики. В отличие от теории оптимизации, изучающей возможности построения оптимального решения для всей системы в целом, теория игр изучает способы оптимизации индивидуальной выгоды в конкуренции с другими лицами (событиями), которые рационально стремятся к удовлетворению собственной выгоды. Проблема «умного» регулирования перекрестков является достаточно сложной для решения задачи, объединяющей усилия ученых разных областей знаний. Однако бурное развитие ИКТ-технологий и быстрое их применение к транспортным задачам дает возможность выработать некоторые подходы, позволяющие оптимизировать текущую ситуацию на перекрестке

Методика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботами

This article proposes the formalized methodology for model-based design of mobile platform management systems. The methodology is based on an alternative approach to development, when the model of controlled object is firstly created as a design tool, and then control algorithms are developed. This allows to find the most successful algorithms and select control parameters that are close to optimal in the process of model-based design. As examples, two typical tasks from the field of mobile platform management are given - braking and steering control. The proposed methodology has sufficient unification to be used in the design of control systems for mobile platforms of various types, with different positioning systems, principles of navigation and autopiloting.Предложена формализованная методика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботами. В основу методики положен альтернативный подход к разработке, когда сначала создается модель объекта управления, как инструмент проектирования, а затем разрабатываются алгоритмы управления. Это позволяет в процессе модельно-ориентированного проектирования найти наиболее удачные алгоритмы и подобрать параметры управления, близкие к оптимальным. В качестве примеров рассмотрены две типовые задачи из области управления мобильными платформами – управление торможением и рулением. Предложенная методика обладает достаточной унификацией, чтобы быть использованной при проектировании алгоритмов управления мобильными роботами различных типов, с разными системами позиционирования, принципами навигации и автопилотирования

Зависимость значений межкомпонентных фазовых отношений гармонических составляющих вибрации от смещения несоосных валов

The analytical dependence of the phases and values of intercomponent phase relations of the harmonic components of vibration displacement of misaligned shafts on their displacement has been presented in the article. Harmonic vibrations of the shafts were modeled using a Lagrangian connecting vibration displacement and forces acting in the system. For ease of derivation, the Lagrangian is rewritten in complex form. The resulting algebraic equations connect the complex amplitudes of vibration components with the amplitudes of periodic forces at the same frequencies and the parameters of the mechanical system (stiffness, damping). The amplitudes of periodic forces are related to the magnitude of the shafts angular and parallel misalignment according to the accepted model. Calculation of intercomponent phase relations values is used to get rid of the random initial phase shift caused by the choice of the timing reference. The magnitude of the effect produced by the misalignment of the shafts on the amplitudes and values of the intercomponent phase relations of the signal components is estimated. The obtained resultcan be used to construct devices for estimation shaft displacements and devices for assessing the condition of equipment based on the analysis of vibration signals.ls.Представлена аналитическая зависимость фаз и значений межкомпонентных фазовых отношений гармонических составляющих виброперемещения несоосных валов от их смещения. Гармонические колебания валов моделировали при помощи лагранжиана, связывающего вибросмещение и действующие в системе силы. Для удобства вывода лагранжиан переписан в комплексном виде. Полученные алгебраические уравнения связывают комплексные амплитуды компонентов вибрации с амплитудами периодических сил на тех же частотах и с параметрами механической системы (жесткостью, затуханием). Амплитуды периодических сил связаны с величиной параллельной и угловой расцентровок валов согласно принятой модели. Вычисление значений межкомпонентных фазовых отношений используется, чтобы избавиться от случайного начального сдвига фаз, обусловленного выбором начала отсчета времени. Оценена величина эффекта, производимого расцентровкой валов, на амплитуды и значения межкомпонентных фазовых отношений составляющих сигнала. Полученный результат может быть использован для построения устройств оценки смещений валов и состояния оборудования, основанных на анализе сигналов вибрации

Методика оценки легочных объемов на основе записи биомеханики дыхательных движений

The method for studying the biomechanics of breathing has been developed to determine the volume of inhaled and exhaled air. The technique is based on recording the movements of the walls of the chest and abdomen of a person during breathing. A video camera was used to record movements of the chest and abdominal walls, with a spirometer used as the reference method for measuring lung volumes. According to the proposed technique, studies were conducted among 63 people (age – 18–26 years, body mass index ranged from 18.1–32.6 kg/m2, height – 160–192 cm). Statistical processing of the results showed a strong relationship between the measured volu mes and the relative deviations of the walls of the human chest and abdomen. The developed technique for studying the biomechanics of breathing can be used for indirect assessment of lung volumes.Разработана методика исследования биомеханики дыхания для определения объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Методика основана на записи движений стенок грудной клетки и живота человека во время дыхания. Запись движения стенок грудной клетки и живота выполняли с помощью видеокамеры. В качестве эталонного метода измерения легочных объемов использовали спирометр. По предложен ному алгоритму проведены исследования среди 63 человек (возраст – 18–26 лет, индекс массы тела – 18,1–32,6 кг/м2, рост – 160–192 см). Статистическая обработка результатов показала тесную взаимосвязь между измеренными объемами и относительными отклонениями стенок грудной клетки и живота человека. Разработанная методика может быть использована для косвенной оценки легочных объемов