Київський університет імені Тараса Шевченка|факультет кібернетики
Кафедра МСС КАФЕДРА МОДЕЛЮВАННЯ СКЛАДНИХ СИСТЕМ

Кафедра
» Про кафедру
» Штат
» Новини
» Фотогалерея
» Історія
» Контакти
Навчання
» Нормативні курси
» Спеціальні курси
» Курсові роботи
» Студенти
» Аспіранти, докторанти
» Посібники
Наука
» Наукова робота
» Дисертації
Розробки
» МСС ресурс

Наукова робота кафедри

Наукова школа Математичного моделювання та оптимального керування

Наукова школа сформувалася на основі досліджень професорів Бублика Б.М., Бейка І.В., Гаращенка Ф.Г., Кириченка М.Ф., Наконечного О.Г., Хусаінова Д.Я. та їхніх учнів. Зміст досліджень: оптимальне керування, математичне моделювання, спеціальні чисельні методи; аналіз стійкості, чутливості, керовності, спостережності, адекватності, реалізованості систем; оцінювання параметрів, функціоналів та розв'язків, системи зі змінною розмірністю фазового простору; псевдообернення матриць, оптимізація розподілених систем з узагальненим впливом та неповними даними. Створено сучасний науковий напрямок — конструктивна теорія математичного моделювання та оптимального керування. Науковий доробок складає понад 700 публікацій, включаючи 20 монографій і навчальних посібників. Захищено 27 докторських та більше 100 кандидатських дисертацій.

На основі теоретичних результатів робіт впроваджено інформаційно-математичні технології льотно-космічного та гідроакустичного напрямків, оптимального проектування прискорюючо-фокусуючих систем, маніпуляційних роботів.

Наукові напрямки

  • Розвиток математичної теорiї практичної стiйкостi і структурно-параметричної оптимізації.
  • Дослiдження стiйкостi диференцiйних рiвнянь методом функцiй Ляпунова. Стабiлiзацiя систем керування.
  • Розробка алгоритмiв iдентифiкацiї динамiчних систем.
  • Моделювання i оптимiзацiя с кладних керованих систем.
  • Математичне моделювання розподілених просторово-часових процесів.
  • Розробка математичних методiв i програм обробки даних при неповнiй iнформацiї.
  • Оптимальне проектування систем прискорення заряджених частинок.
  • Оптимiзацiя та керування в механiчних системах.
  • Методи розпізнавання.
  • Тематична комп'ютерна картографiя.

Виконання тем і проектів

2001–2003 р.р. – Міжнародний проект УНТЦ "Програмно-апаратні засоби моделювання та оптимізації систем керування орієнтацією мікросупутників".

2001–2003 р.р. – Тема "Моделювання просторових візуальних образів людського обличчя при синтезі мовлення в комп’ютері" у рамках науково-технічної програми "Образний комп’ютер" (три проекти).

2003-2005 р.р. – Тема “Створення системи об’ємного комп’ютерного зображення голови людини для оперативної портретної ідентифікації” для Служби у справах неповнолітніх Київської міської державної адміністрації. Фінансування – з бюджету Київської міської державної адміністрації.

2005-2006 р.р. – Тема "Розробка інформаційно-пошукової системи "Експерт" у цілях боротьби з кримінальними злочинами для ГУ МВС України в м. Києві.

2006 р. – виграно грант на виконання проекту з прикладних досліджень.

2007 - 2011 р.р. – Тема "Розробка перспективних технологій обробки аудіо інформації для задач електронного озвучення тексту в процесі навчання дітей з вадами зору". Фінансування – з бюджету Київської міської державної адміністрації..

2007р. –  грант Президента України для підтримки наукових досліджень молодих учених "Дослідження задач практичної стійкості динамічних систем з багатозначною правою частиною" , наданий МОН України.

2008 - 2009 р.р. – Тема "Моделювання та аналіз нетрадиційних динамічних систем в транспорті".

2008 - 2009 р.р. – Тема "Розробка картографічних додатків в НАП СНС".

2009 - 2010 р.р. – Тема у формі "Послуги" "Розробка програмного забезпечення конвертора електронних карт формату S-57".

2010 - 2011 р.р. –Тема у формі "Послуги" "Розробка програмного забезпечення конвертора електронних карт формату МР та налаштування на ПК з використанням програми перегляду".

Інноваційні технології кафедри моделювання складних систем (МСС)

1. Алгоритмічне і програмне забезпечення систем керування орієнтацією мікросупутника

Спеціалізований пакет програм для розв’язування задач синтезу системи керування орієнтацією мікросупутника при обмеженнях на фазові змінні з оптимальними та близькими до оптимальних за швидкодією показниками перехідного процесу. Пакет містить ядро, блок обчислення режимів керування, блок ініціалізації параметрів та підсистему візуалізації. Дозволяє проводити обчислювальні експерименти, пов’язані з розрахунками режимів переорієнтації та стабілізації мікросупутника, змінювати вхідні параметри та добавляти додаткові модулі для реалізації нових математичних моделей.

2. Пакет МДС («Моделювання динамічних систем»)

Універсальний мультиплатформенний програмний інструментарій для підготовки та проведення обчислювальних експериментів з математичними моделями. МДС дозволяє задавати як одну (цілісну) модель, так і складати із таких моделей комплекси, в якому кожна складова функціонує за своїми власними законами. Надаються засоби для розрахунку динаміки заданих моделей (або комплексів моделей). Передбачено можливість роботи із довільним типом даних, що дозволяє проводити обчислення з підвищеною точністю. У режимі відладки здійснюється автоматичний контроль допустимості операцій. Додаткову інформація за адресою www.soft.unicyb.kiev.ua.

3. Система автоматизацiї розв'язування задач ідентифiкацiї динамiчних систем керування

На кафедрі моделювання складних систем протягом тривалого часу розвиваються методи оцінювання параметрів літальних апаратів і математичних моделей їхнього руху за результатами траєкторій вимірів. Розроблено свої оригінальні методи і системи автоматизації обробки експериментальних даних льотних випробувань. Більш 15 років кафедра МСС виконувала науково-дослідні роботи разом з Авіаційно-дослідницьким інститутом (м. Жуковський) і КБ Антонова О.К. Розроблена система обробки льотних випробувань була прийнята міжвідомчою комісією МАП СРСР і використовувалася в ряді організацій МАП. На даний момент на кафедрі розроблена удосконалена версія цієї системи для персональних комп'ютерів у середовищі Windows, у якій представлені більш 15 методів оцінювання параметрів і станів, що дозволяють вирішувати як лінійні, так і нелінійні задачі ідентифікації в умовах "зашумленості" і неповного поля вимірів, включаючи можливість обробки даних у режимі реального часу. Дана система дозволяє розв’язувати задачі ідентифікації для динамічних систем, математична модель яких описується системами звичайних диференціальних рівнянь чи функціональними співвідношеннями. У системі передбачений зручний інтерфейс із користувачем на всіх етапах розв’язування задачі, зручна графічна підтримка процесу рішення задач.

4. Пакет автоматичної обробки результатів багатофакторного експерименту з підтримкою моно та діалогового режиму роботи  

Пакет програм для автоматичної обробки результатів експериментів в матеріалознавстві, хімії та медицині без необхідності побудови математичної моделі  досліджуваних процесів. Здійснюється відтворення поверхні функції відгуку за результатами експерименту за допомогою багатовимірної сплайн-функції на хаотичній сітці та знаходження точки оптимуму функції відгуку. Це дає можливість знаходити оптимальні значення діючих в експерименті факторів відповідно до заданого критерію. В діалозі – додаткова обробка  вистрибуючих значень на основі мінімаксного критерію.

5. Математичне моделювання розподілених просторово-часових процесів у прямій та оберненій постановках

Побудована методика математичного моделювання стану динамічних процесів, розподілених в обмежених і необмежених просторово-часових областях. Методика дозволяє побудувати функцію стану таких процесів при неповністю заданих початково-крайових умовах, відновити цю функцію та невідомі початково-крайові умови при наявності часткових спостережень за станом системи, розв’язати задачі керування досліджуваним процесом через функції розподілених просторово-часових збурень, через крайові та початкові збурення. Методика апробована на розв’язанні задач екології. Побудований програмний комплекс, який дозволяє ставити та розв’язувати задачі моделювання просторово-часових процесів довільної природи.

6. Технології моделювання і обробки голосової інформації. Створення синтезатора української мови

Розроблено математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для озвучення комп’ютерної текстової інформації. Голосові технології полегшать спілкування комп’ютера з користувачем, зекономлять людські ресурси, зроблять доступним комп’ютер для людей з вадами зору. Створено синтезатор (озвучувач текстів) української мови.

7. Система об’ємного комп’ютерного зображення голови людини для оперативної портретної ідентифікації

Пропонується технологія створення просторового відображення голови людини по пам’яті очевидців з різних точок зору і параметрична підгонка моделі в режимі реального часу до максимально погодженого з описом очевидців об’ємного портрету. Така система необхідна для боротьби з міжнародним тероризмом та для створення високоефективних охоронних систем контролю доступу людей до об’єктів.

8. Розробка перспективних інформаційних технологій передачі аудіо та відео інформації в системах телекомунікацій

Метою роботи є створення віртуального відео, тобто передачі замість значних об’ємів аудіо та відео інформації розробити процес моделювання і розпізнавання рис реального обличчя користувача і анімації його тривимірної моделі. Моделювання замість передачі зображень натуральних об’єктів звичайним відео дозволяє значно зменшити об’єм інформації і відповідно, зменшити навантаження на лінії передач, добитися передачі інформації в режимі реального часу.

9. Моделювання динаміки пучків заряджених частинок та оптимізація параметрів структури прискорювачів різних типів

Створена унікальна методика розв‘язування оптимізаційних задач траєкторної оптимізації для математичних моделей реальних прискорювачів заряджених частинок. На основі методів структурно-параметричної оптимізації отримані розв‘язки задач недиференційованої оптимізації. Результати досліджень були впроваджені в провідних наукових центрах колишнього Радянського Союзу та в академічних інститутах НАН України. За тематикою досліджень захищена 1 докторська та більше 15 кандидатських дисертацій.

10. Інформаційно-пошукова система „Експерт”

Останнім часом нами започаткована тематика, пов’язана з створенням інформаційно-пошукових систем для боротьби з кримінальними порушеннями у м. Києві. Замовником такої системи виступає ГУ МВС України в м. Києві.

11. Інформаційно-аналітична система для аналізу та оптимізації транспортних перевезень

На кафедрі створена інформаційно-аналітична система для прийняття оптимальних рішень по транспортним перевезенням на етапі „елеватори-порти”.

12. Розпізнавання математичних та друкованих текстів, отриманих з мікрокамери

Задача розпізнавання ставиться для текстів, які скановані портативною камерою. Камера сканує фрагмент тексту і зображення надходять до модуля обробки. Результат розпізнавання представляється у вигляді ASCII файлу.

13. Система відображення радіолокаційної інформації для цифрового локатора “Буревісник-1”

Створено замкнену систему відображення первинної та вторинної інформації для цифрового локатора “Буревісник-1”. Система ґрунтується на нових ефективних алгоритмах швидкого перетворення радіолокаційної інформації з полярної в декартову систему координат і є одним із технічних елементів прототипу локатора “Буревісник-1”. В системі закладено можливість подальшого розвитку методів автозахвату та супроводження об’єктів, робота над розробкою яких в даний час активно ведеться.

14. Адаптивні алгоритмічні та програмні технології для розвязування задач аналізу, класифікації та розпізнавання голосової інформації і зображень

Метою роботи є створення теоретичних основ та програмно–алгоритмічних технологій для розв’язування задач аналізу, класифікації та розпізнавання голосової інформації і зображень. Це, перш за все, стосується сучасних телекомунікаційних проблем, пов’язаних з аналізом, розпізнаванням та класифікацією мовних сигналів і зображень.

15.  Пакет алгоритмів “Алгоритми аналізу достовірності грошових банкнот”

Цифрова обробка зображень банкнот використовується для розв’язання задач розпізнавання номіналу банкноти та перевірки її дійсності (нефальшивості). Цей процес поділяється на декілька етапів, які пов’язані з якістю оптичного обладнання й умовами сканування зображення банкноти.

16. Пакет алгоритмів “Цифрова обробка аерокосмічних знімків”

Розглянемо деякий регіон, для якого після аерофотозйомки отримано його графічне представлення (далі– новий растр). Крім того, маємо також інформацію про векторизацію цього регіона (Shape-file) в попередній період часу (далі– старий вектор). Після синхронізації відносного розташування векторного і растрового шарів, можна приступати до аналізу нового растра на питання відслідковування  відмінностей.

17. Розробка картографічних додатків для навігаційної апаратури

По роботі отримано наступні результати:

1. Розроблено внутрішній формат картографічних даних.

2. Розроблено API для роботи з картографічними даними внутрішнього формату.

3. Розроблено програмне забезпечення для читання вихідного формату картографічних даних і перетворення їх у внутрішній формат.

4. Розроблено першу версію програмного забезпечення для візуалізації картографічної інформації.

18. Пакет "Розпізнавання рукописних математичних текстів"

Розроблений програмний продукт перетворює відскановане зображення, що містить рукописний текст та формули, в його текстове представлення у форматі LaTeX.

На вхідні дані накладаються такі вимоги:
       1)      символи в словах пишуться відокремлено;
       2)      формули в тексті виділяються парами символів ‘#’.

Розпізнається більшість однорядкових формул, що містять елементи з верхніми та нижніми індексами, а також верхніми та нижніми написами, дроби та більшість складених символів.

Для роботи використовуються навчальні вибірки, підготовані користувачем зазделегідь.

19. Цифрова обробка зображень, отриманих з теплового сканера

Розроблені на кафедрі алгоритми цифрової обробки зображень застосовано для задачі пошуку іншорідних об’єктів в зображенні, отриманому при скануванні людини пасивним тепловим сканером. Реалізовано тестову систему, яка може працювати у реальному режимі часу.

20. Алгоритми аналізу структури та розпізнавання рукописних та друкованих математичних текстів

На основі створених підсистем співробітникам кафедри під силу розробка „Електронного читача”, який міг би прочитати математичну лекцію, наприклад, українською мовою.

Copyright © 2017 Кафедра Моделювання складних систем факультету кібернетики Київського університету імені Тараса Шевченка.
Всі права застережено.