Віктор Алексієвич Науковий керівник – асист. Галюк С.Д. Формування шумоподібних сигналів на основі генераторів хаотичних коливань Незважаючи на велику кількість систем передавання інформації, що використовують хаотичні носії, всі вони містять один спільний елемент – генератор смугового хаотичного сигналу. Смуговий хаотичний сигнал можна отримати збільшуючи кількість ступенів вільності генератора за допомогою введення в його схему додаткових частотновибірних ланок або за допомогою фільтрації хаотичного сигналу зі смугою частот, більшою за необхідну [1]. Для прихованості такого сигналу бажано, щоб його характеристики були близькими до характеристик білого шуму. Метою роботи є вивчення можливості поліпшення статистичних характеристик широкосмугових хаотичних сигналів за допомогою їх лінійної комбінації. Для дослідження вибрано математичні моделі найпростіших хаотичних генераторів Реслера, Лоренца та Чуа. Для проведення моделювання використано систему математичного моделювання MatLab. Диференційні рівняння розв’язувались методом Рунге – Кутта 4-го порядку. Параметри систем вибрані на основі літературних даних [1, 2] Хаотичні реалізації різних генераторів характеризуються неоднаковою величиною розмаху сигналу. Тому для коректного порівняння використано нормування всіх сигналів до діапазону [-0.5, 0.5]; Встановлено, що густина розподілу ймовірності миттєвих значень хаотичних сигналів значно відрізняється від розподілу значень білого шуму (рис. 1). Розподіл суми таких сигналів залежатиме від співвідношення складових сигналів у сумарному , , де si(t) – хаотичний сигнал; – коефіцієнт. На рис. 2 наведено діаграму розподілу ймовірності значень суми хаотичних сигналів. Видно, що діаграма розподілу є
5
центрованою відносно нульового значення і є більш близькою до розподілу білого шуму. Дослідження спектральних характеристик сумарного сигналу показало ускладнення спектра сумарного сигналу порівнянно з спектром складових сигналів. 2000 N(x)
N(x)
4000 2000 0 -0.5
0 x
1000 0 -0.5
0.5
0 x
0.5
а) б) Рис. 1. Нормований розподіл густини ймовірності миттєвих значень хаотичних сигналів для генераторів: а) Реслера; б) Лоренца 3000
N(x)
2000 1000 0 -0.5
0 x
0.5
Рис. 2. Нормований розподіл густини ймовірності миттєвих значень суми хаотичних сигналів генераторів Реслера та Лоренца при k1 = k2 = 0,5
Результати роботи можуть представляти інтерес для побудови генераторів шумоподібних сигналів для систем ТЗІ та деяких хаотичних систем передавання інформації. Список літератури 1. Дмитриев А.С. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи / А. С. Дмитриев, А. И. Панас. – М.: Изд. Физико – математической литературы, 2002. – 252с. 2. Особливості синхронізації хаотичних систем (огляд) / С.Д. Галюк., Л.Ф. Політанський, М.Я. Кушнір, Р.Л. Політанський // Складні системи і процеси. – 2011. – №2. – С. 3–29.
6
Максим Бабин, Микола Нищук Наукові керівники доц. Кушнір М.Я., асп. Русин В. Б. Управління хаосом з використанням нечіткої логіки Хаотичне управління використовує чутливість до початкових умов і збурень, що притаманне хаосу як засобу для стабілізації нестійких періодичних орбіт в хаотичному атракторі. Управління може працювати шляхом зміни системних змінних або системних параметрів, і / або дискретними корекціями або постійним зворотним зв’язком. Багато методів управління хаосом були отримані та випробувані [1]. Чому ж тоді беруть до уваги нечітке управління хаосом? Блок-схема на рис.1 [2].
контролера
нечіткої
логіки
зображена
Рис.1. Блок-схема контролера нечіткої логіки
Як приклад, нечітка логіка може бути застосована в хаотичній схемі генератора Чуа. Для управління схемою використовується випадковий зворотний зв’язок. На рис.2 зображена вся система управління у вигляді блоксхеми, в тому числі схема Чуа, нечіткий контролер, піковий детектор і пороговий компаратор.
7
Рис.2. Контролер і система управління у вигляді блок-схеми, в тому числі нечіткий контролер, піковий детектор, пороговий компаратор і схема системи Чуа під дією управління.
Результати моделювання подані на рисунку 3.
Рис.3. Нечіткий контролер стабілізує раніше нестабільну одноперіодну орбіту. Нижня крива показує корекцію імпульсів, що застосовуються контролером Список літератури 1. John F. Lindner. Removal, suppression, and control of chaos by nonlinear design [Text] / John F. Lindner, William L. Ditto // Applied Mechanics Reviews. – 1995. – P. 795-808. 2. Oscar Calvo. Fuzzy control of chaos [Text] / Oscar Calvo, Julyan H. E. Cartwright // International Journal of Bifurcation and Chaos. – 1998. – No. 8. – P. 1743-1747.
8
Віталій Бовкун Науковий керівник - доц. Орлецький І.Г. Дослідження режимів виготовлення тонких плівок Cu2SnS3 методом спрей-піролізу Інтерес до тонких плівок сполук Cu2SnS 3 і Cu3SnS4 (CTS) при виготовленні сонячних елементів пов’язаний з їх меншою вартістю порівняно з матеріалами CuIn1-хGaхSe2 (CIGS) і CuInS2 (CIS). Ці потрійні сполуки володіють задовільними для фотоперетворювачів високими значеннями коефіцієнта поглинання ~ 104 см-1 і енергією ширини забороненої зони 1,35 еВ для тетрагональної фази Cu2SnS3, 0,96 еВ для кубічної Cu2SnS3 і 1,60 еВ для ромбічної Cu3SnS4 фази [1]. Тонкі плівки CTS виготовляють сульфуризацією шарів металів Sn-Cu [1] і методом спрей-піролізу [2], який відзначається низькою енергоємністю і економічністю. Тонкі плівки Cu2SnS3 виготовлялися методом спрей-піролізу водних розчинів солей хімічних речовин, які містили атоми міді, олова і сірки. Використовувалися 0,1 М водні розчини хлориду міді CuCl2∙2H2O, чотирихлористого олова SnCl4∙5H2O і тіомочевини (NH2)2CS, які змішувалися перед пульверизацією у відповідних пропорціях для забезпечення необхідного компонентного складу плівок. Розпорошування розчину здійснювалося зі швидкістю 5 мл/хв за допомогою стиснутого повітря на підкладки покровного скла. Найкраща структурна досконалість плівок і задовільні значення питомого електроопору (ρ = 1÷10 Ом∙см) отримувалися при температурі піролізу Т = 285 оС. Найкращою структурною досконалістю володіли плівки Cu2SnS3 при співвідношенні об’ємних частин 0,1 М водних розчинів CuCl2∙2H2O : SnCl4∙5H2O : (NH2)2CS = 2 : 1 : 3÷7. Кількість тіомочевини як джерела сірки, яка подається при спрей-піролізі на підкладки може коливатися в межах від трьох об’ємних частин до семи. Значною мірою надмірна кількість сірки для синтезу плівок сполук Cu2SnS3 при піролізі, порівняно з необхідною розрахованою концентрацією для стехіометричного складу, зумовлена її високою летучістю. Вакансії сірки у сполуках Cu2SnS3 і Cu3SnS4 сприяють
9
електронному типу провідності, який не часто використовується у конструкціях фотоперетворювачів. У результаті проведених досліджень режимів синтезу встановлено, що оптимальний вміст сірки у плівках Cu2SnS3 відповідає умовам, коли вміст тіомочевини у розпорошуваному розчині у 3÷7 разів перевищує вміст чотирихлористого олова. Встановлено значний вплив на електричні властивості тонких плівок Cu2SnS 3, виготовлених методом спрей-піролізу термообробки зразків при температурах Т = 250 оС÷500 оС протягом фіксованого часу t = 30 хв. і при фіксованій температурі Т = 350 оС та зміні тривалості відпалу в діапазоні 5 - 60 хв. Збільшення електропровідності плівок CTS з низьким вмістом сірки, який відповідає співвідношенням CuCl2∙2H2O : SnCl4∙5H2O : (NH2)2CS = 2 : 1 : 3 з ростом часу термообробки і температури пов’язаний із поліпшенням структурної досконалості, зменшенням впливу меж зерен у плівках. При відпалі внаслідок збільшення вакансій сірки у плівках Cu2SnS3 n-типу провідності зростає концентрація електронів. Для плівок, які отримуються при співвідношенні CuCl2∙2H2O : SnCl4∙5H2O : (NH2)2CS = 2 : 1 : 7, відпал незначно змінює електричні властивості. У результаті дослідження режимів синтезу тонких плівок Cu2SnS3 встановлено, що оптимальними електричними властивостями для виготовлення фотоперетворювачів із конструкцією ZnO/CdS/Cu2SnS3 володіють плівки р-типу провідності, які утворюються при спрей-піролізі розчину з компонентним вмістом солей CuCl2∙2H2O:SnCl4∙5H2O: (NH2)2CS = 2,1 : 1 : 7. Список літератри 1. Fernandes P.A. A study of ternary Cu2SnS3 and Cu3SnS4 thin films prepared by sulfurizing stacked metal precursors / P.A. Fernandes P.M. Salomé, A.F. Cunha // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2010. – Vol. 21. № 43. – P. 11. 2. Adelifard M. Preparation and characterization of Cu2SnS3 ternary semiconductor nanostructures via the spray pyrolysis technique for photovoltaic applications / M.M. Adelifard, M. Bagheri, M.M. Mohagheghi, H. Eshghi // Phys. Scr. – 2012. – № 85. – P. 6.
10
Георгій Бодюл Наукові керівники - проф. Косяченко Л.А. доц. Маслянчук О.Л.
Можливості застосування Hg3In2Te6 в детекторах - і -випромінювання Реєстрація високоенергетичних квантів є актуальною науковотехнічною проблемою з часу відкриття X- й -випромінювання. Детектори цих видів випромінювання вже давно вийшли за межі лабораторій, експериментальної ядерної фізики і дозиметрії й зараз знаходять широке застосування в медицині, біології, астрономічних дослідженнях, енергетиці, військовій техніці, криміналістиці. До напівпровідників, які застосовуються у таких приладах, висуваються такі основні вимоги: (і) для зменшення темнового струму заборонена зона напівпровідника повинна бути ширшою, але водночас це не повинно призвести до надмірного зростання енергії утворення електронно-діркової пари; (іі) для реєстрації високоенергетичних квантів атомний номер застосовуваних елементів, як і густина матеріалу, повинні бути якомога більшими; (ііі) час життя і рухливість носіїв обох знаків повинні бути достатніми для ефективного їх збирання. Водночас, радіаційна стійкість напівпровідників також є безперечно ключовою властивістю матеріалів, які застосовуються у детекторах - і випромінювання. З огляду на це, одним із перспективних матеріалів є ртутно-індієвий телурид (Hg3In2Te6), який ще у 1990-х роках був запропонований для високоефективних швидкодіючих фотоприймачів для волоконно-оптичних ліній зв’язку для діапазону спектра 0,8 – 1,6 мкм [1;2]. Специфічною особливістю Hg3In2Te6 є значна концентрація електрично нейтральних катіонних вакансій, що зумовлює високу радіаційну стійкість електричних, оптичних, механічних і хімічних властивостей для всіх видів радіаційного випромінювання (~ 104 рази вищу, ніж для Si, Ge, сполук A2B6 та A3B5). Вже розроблено технологію вирощування Hg3In2Te6 кристалів і створення діодів Шотткі на його основі. Це дозволило створити високочутливі детектори всіх типів іонізуючого випромінювання, що здатні працювати в широкому діапазоні енергій квантів. У роботі представлені результати дослідження монокристалів діодів на основі Hg3In2Te6 щодо можливості їх застосування в детекторах X- і випромінювання. Розглядаються їх електричні властивості, процеси збирання заряду, а також спектральний розподіл детектуючої ефективності
11
- характеристики, що найповніше описує роботу детектора і яка визначається поглинальною здатністю квантів і ефективністю збирання генерованих електронно-діркових пар. Електричні характеристики HgInTe-фотодіодів Шотткі, виготовлених на кафедрі оптоелектроніки ЧНУ Склярчуком В.М., добре корелюють з теорією генерації-рекомбінації в області просторового заряду Саа–Нойса– Шоклі. За температурною стабільністю, швидкодією та чутливістю Hg3In2Te6 фотодіоди перевершують комерційні Ge фотодіоди (за умови наявності просвітлюючого покриття). Аналіз рівняння Гехта для ефективності збирання заряду показує, що в діоді Шотткі на основі Hg3In2Te6 за типових значень основних параметрів (часу життя й рухливості носів заряду, висоти потенціального бар‘єра на межі метал-напівпровідник, ширини області просторового заряду) відбувається неповне збирання генерованих поглинутим квантом носіїв. Поліпшити ситуацію можна шляхом збільшення часу життя носіїв в Hg3In2Te6 до 10-6 с. Порівняння спектрального розподілу сумарної детектуючої ефективності діодів Шотткі на основі Hg3In2Te6 та p-CdTe (за типових значень параметрів матеріалів) показує, що у високоенергетичній області детектуюча ефективність діодів Шотткі на p-CdTe приблизно у чотири рази перевищує діодів Шотткі на Hg3In2Te6. При енергіях квантів ~ 7 кеВ відмінність між ефективностями діодів Шотткі на Hg3In2Te6 та p-CdTe зникає, а при менших енергіях квантів сумарна детектуюча ефективність діодів Шотткі на Hg3In2Te6 переважає сумарну детектуючу ефективність діодів Шотткі на p-CdTe. При зменшенні часу життя носіїв у CdTe до 10–9 с на і/або зменшенні ширини області просторового заряду в CdTe діодах Шотткі до ~ 10 мкм детектуюча ефективність діодів Шотткі на Hg3In2Te6 переважає діодів Шотткі p-CdTe в усьому діапазоні енергії квантів. Список літератури 1. Малик А.И. Высокоэффективный измерительный фотодиод на основе ртутноиндиевого теллура / Малик А.И., Грушка Г.Г., Тевс Н.Р. // ЖТФ.– 1990.– 60.– 146146 с. 2. Малик А.И. Самокалиброваный измерительный фотодиод на основе дефектного полупроводника Hg3In2Te6 для спектрального диапазона 0,85-1,5 мкм, Грушка Г.Г. // J. Techn. Phys. 1990.– 60.– 188-190 с.
12
Анжела Бойцу Науковий керівник – асист. Кузь Р.В. Комп’ютерне моделювання теплового та електричного полів у термоелектричних перетворювачах енергії Термоелектричні перетворювачі енергії знаходять широке застосування у багатьох галузях науки і техніки [1 - 4]. Невпинний розвиток комп'ютерної техніки й спеціалізованого програмного забезпечення відкриває нові можливості дослідження термоелектричних перетворювачів [5]. Комп'ютерні моделі простіше і зручніше досліджувати завдяки можливості проводити чисельні експерименти в тих випадках, коли реальні експерименти утруднені чи можуть дати непередбачуваний результат. Тому актуальними є задачі комп’ютерного моделювання термоелектричних перетворювачів – генераторних модулів, модулів охолодження та сенсорів – для розрахунку їх основних характеристик. Крім того, комп’ютерне моделювання дає можливість проводити оптимізацію термоелектричних перетворювачів для досягнення найвищої ефективності. Метою роботи є створення загальної комп’ютерної моделі термоелектричного перетворювача енергії. Рівняння для знаходження теплового та електричного полів у термоелектричному перетворювачі отримано із законів збереження енергії та електричного заряду div w 0 , (1) div j 0 де густина потоку енергії w q U j ; (2) густина потоку тепла q T +T j , (3) а густина електричного струму j U T , (4) , , – відповідно коефіцієнт термоерс, питома електропровідність та теплопровідність матеріалу термоелемента; T – абсолютна температура; U – електричний потенціал. Якщо вирази (2) – (4) врахувати в (1), то закони збереження
13
енергії та електричного заряду можна подати у вигляді системи диференціальних рівнянь другого порядку для функцій U і T : 2 T U T T U U 0 . (5) T U 0 У залежності від граничних умов, які накладатимуться на систему (5), можна отримати модель генераторного модуля, модуля охолодження чи сенсора теплового потоку. Для розв’язання системи (5) було використано програмне забезпечення Comsol Multiphysics [5]. Приклади розрахованих фізичних полів у модулі охолодження наведено на рис. 1.
а) б) Рис. 1. Розподіл електричного потенціалу (а) та температури (б) в модулі охолодження при роботі в режимі max перепаду температури.
Аналогічні розрахунки проведено для генераторного модуля та сенсора теплового потоку. Список літератури 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник / Л.И. Анатычук. – Киев: Наук. думка, 1979. – 768 с. 2. Термоэлектрические охладители / под ред. А.Л. Вайнера; [Э.М. Лукишкер, А.Л. Вайнер, М.Н. Сомкин, В.Ю. Водолагин]. – М. : Радио и связь, 1983. – 177 с. 3. Анатычук Л.И. Термоэлектричество: в 4т. / Л.И. Анатычук. - Киев, Черновцы, 2003. - Том 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. – 2003. – 376 с. 4. Бурштейн А.И. Физические основы расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств / А.И. Бурштейн. – М.: Физматгиз, 1962. – 136 с. 5. http://comsol.com.
14
Єлизавета Болонна Науковий керівник проф. Політанський Л.Ф. Захист від несанкціонованого доступу за допомогою біометричних характеристик людини У наш час інформація перетворюється на найдорожчий ресурс. Оперативне отримання інформації дає перевагу над конкурентами, конфіденційна інформація про вас та вашу діяльність, що потрапила до зловмисників може серйозно вам нашкодити. Біометричні пристрої аутентифікації існують вже близько двадцяти років. За цей час вони з шпигунських фільмів перемістилися на робочі столи і істотно подешевшали. На ринку є безліч систем біоідентифікації вартістю від кількох десятків до кількох мільйонів доларів. З їх допомогою можна захистити і окремий ПК і велику корпоративну мережу [1]. У даній роботі розглядається проста біометрична система захисту. Ключем доступу в даній системі служить людський голос. Слід звернути увагу на те, що однією з переваг біометричної системи доступу є унеможливлення підробки чи копіювання ключа системи. Дана система не потребує особливого технічного оснащення і складається з мікрофона та звукової карти персонального комп’ютера. Звук з мікрофона потрапляє на вхід звукової карти.
Рис.1. Спрощена структурна схема системи біометричної ідентифікації
15
Фактично, звукова карта відіграє роль аналого-цифрового перетворювача з широкими можливостями налаштування параметрів оцифровки сигналу. Основними параметрами є частота дискретизації та розрядність кодування. Алгоритм роботи програми простий і зрозумілий: на початку роботи на екран виводиться головне вікно програми. Після цього на динамік подається звукове повідомлення, за який відповідає модуль введення мовного сигналу. Потім на головному вікні користувач вибирає режим роботи програми. Якщо вибраний режим створення еталона, за який відповідає модуль створення БД еталонів, то програма обробляє і зберігає вхідний сигнал з мікрофона і виводить спектр на екран. Якщо ж вибраний режим розпізнавання, то програма обробляє результати і порівнює із заздалегідь записаним еталоном в БД, зберігає вхідний сигнал і переходить до його розпізнавання за допомогою обчислення першої і другої кінцевої різниці повної фазової функції, тобто визначається кількість звуків у даному слові, що видно з виконаного раніше моделювання. Визначається початок і кінець слова за допомогою виділення огинаючої. Результат розпізнавання виводиться на дисплей. Також у програмній частині системи використовується метод динамічного програмування з лінійним передбаченням. Методом лінійного передбачення можуть бути оцінені інтенсивності основного тону голосу, які дозволяють зіставити дані параметри з відомими методами верифікації. В основі методу лежить твердження про те, що будь-яке значення мовного сигналу може бути представлено як лінійна комбінація передніх відліків. Система була протестована на персональному комп’ютері з мінімальними вимогами: процесор на базі Pentium 4 з тактовою частотою 2,4 ГГц і частотою шини 533 МГц, обсягом пам’яті 1Гб і вінчестер Seagate ATA/133 зі швидкістю обертання 7200 обертів/хвилину. Список літератури 1. Иванов А. И. Биометрическая идентификация личности по динамике подсознательных движений[Текст] / А. И.Иванов. – Пенза: ПГУ, 2000. – 216 с.
16
Захар Буджак Наукові керівники – проф. Махній В.П. асист. Герман І.І.
Фотоелектричні властивості телуриду кадмію з амфотерною домішкою олова Великі атомний номер Z=50 і густина ρ≈6,2 г/см3 вигідно відрізняють CdTe від таких широко використовуваних детекторних матеріалів, як Ge і Si. Крім того, значно більша ширина забороненої зони, ніж у згаданих напівпровідників, допускає експлуатацію приладів на основі телуриду кадмію при кімнатних температурах. Зауважимо також, що порогові енергії зміщення атомів при бомбардуванні CdTe електронами складають ~ 250 кеВ для Cd і ~ 340 кеВ для Te і є найвищими серед широкозонних ІІ-VI сполук. І нарешті відначимо,що серед кристалів цих матеріалів телурид кадмію має найбільший добуток рухливості носіїв заряду на їх час життя τ, який є одним із визначальних параметрів при виборі матеріалу для спектроскопії іонізуючих випромінювань. На даний час для створення таких детекторів найбільше використання отримали кристали CdTe, компенсовані домішкою Cl, однак вони різко погіршують свої параметри навіть при короткочасному нагріванні до ~ 400 К. Крім того, існує проблема виготовлення омічних контактів до високоомного, p-CdTe
, які б були лінійними в широкому діапазоні напруги, прикладеної до резистивного детектора. Один із можливих шляхів усунення зазначених недоліків – легування телуриду кадмію амфотерною домішкою олова, яка дозволяє при певних технологічних умовах сторювати досить високоомні (1010-1011 Ом·см) шари [1]. Зауважимо, що електрофізичні параметри таких зразків залишаються незмінними після багатократного термоциклювання у діапазоні 300-450 К. Причому верхня межа зумовлена температурою плавлення індієвих омічних контактів. Дана робота присвячена аналізу основних фотоелектричних властивостей кристалів CdTe:Sn, оскільки фотоелектричні явища багато в чому схожі з тими, що виникають під дією іонізуючих випромінювань. Типовий спектр фотопровідності кристалів телуриду кадмію, легованих Sn з парової фази, відображено на рисунку кривою 1. Його найбільш характерною особливістю є наявність смуги з
17
максимумом в околі 2,6 еВ, що значно більше Eg телуриду кадмію. Ця смуга не може бути викликана наявністю на поверхні CdTe іншої хімічної сполуки, зокрема CdО або SnO2. Це підтверджується відсутністю у спектрах відбивання Rω зразків CdTe:Sn сингулярностей при h ω ; 2, 6 еВ. На кривих інший
Ip, в.о. 1,0
Rω спостерігається
екстремум при h ω ; 2, 4 еВ, який є й у 2 1 нелегованих підкладинках, і 0,5 зумовлений спін-орбітальним Е розщепленням валентної зони. Тому логічно допустити, що 0 високоенергетична смуга у 1,5 2,0 2,5 3,0 hω, еВ спектрі фотопровідності зразків CdTe:Sn зумовлена переходами електронів з відщепленої валентної зони у зону провідності. Це підтверджується тим, що екстраполяція низькоенергетичного крила смуги з h ω ; 2, 6 еВ, g
побудованої в координатах І р2 h ω , відсікає на осі абсцис енергію ~2, 4 еВ, яка узгоджується з екстремумом на кривій Rω . Звернемо також увагу на те, що амплітуда високоенергетичної смуги значно перевищує значення Ір в області ħω, близьких до Eg. Останнє свідчить про суттєве зменшення швидкості поверхневої рекомбінації зразків CdTe:Sn порівняно з базовими підкладинками. Це підтверджується кривою 2, яка відповідає спектру фотопровідності нелегованих кристалів CdTe з питомим опором ~109 Ом·см при 300 К. Таким чином, наведені результати свідчать про можливість використання кристалів CdTe:Sn для створення детекторів електромагнітного випромінювання різних спектральних діапазонів. Список літератури 1. Деклараційний патент на винахід 62650 Україна С30В31/06. Спосіб компенсації провідності кристалів Cd1-xZnxTe / В.П. Махній, М.В.Демич; заявник і патентовласник Чернівецький національний університет. – № 2003043655; под. заявки 22.04.2003; опубл. 15. 12.2003, Бюл. № 12.
18
Ігор Буратинський Науковий керівник - доц. Орлецький І.Г. Електричні властивості світлодіодних гетероструктур ZnO/GaP Напівпровідникова сполука GaP широко використовується для виготовлення світлодіодів видимої області і фотодіодів ультрафіолетового діапазону. Для приладів на основі фосфіду галію характерною є підвищена термостабільність, електричні переходи на основі GaP володіють малими значеннями зворотного струму насичення [1]. Використання тонких плівок ZnO при формуванні гетеропереходів з GaP сприяє можливості створення структур з унікальними властивостями [2]. Тонкі плівки ZnO:Co товщиною d = 100 нм виготовлялись методом спрей-піролізу у квазізамкненому об’ємі. Як підкладки використовувались монокристалічні пластинки GaP (ρ = 4 Oм·см) електронного типу провідності. Встановлено, що оптимальні за структурною досконалістю і електричними властивостями плівки ZnO отримуються при використанні солей ацетату цинку Zn(CH3COO)2 і хлориду кобальту CoCl3 (0,2М водні розчини) у співвідношеннях, які забезпечують 4%-ний атомарний вміст Co у плівках ZnO. Питомий електроопір ZnO:Co (4ат.%Co) виготовленого при температурі піролізу T = 593 K становить ρ = 100÷150 Oм·см. Для дослідження електричних властивостей до структур ZnО:Co/n-GaP формувалися контакти за допомогою металевого індію. Перед процесом термообробки контактів на поверхні базового напівпровідника n-GaP і зі сторони тонкої плівки ZnО:Co осаджували електрохімічним способом тонкий шар міді з водного розчину Cu2SO4. Термічна обробка контактів (впалювання індію) здійнювалась при температурах 200÷250 оС. Після перевірки механічної міцності зовнішніх контактів зразки монтувались на спеціальних колодках за допомогою мідного дроту діаметром 0,1÷0.3 мм. Структури ZnО:Co/n-GaP (4ат.% Co) володіють яскраво вираженим випрямляючим ефектом, різке зростання струму при
19
додатних зміщеннях спостерігається починаючи з напруги U=2В. Пряма полярність увімкнення структур відповідає подаванню додатнього потенціалу на плівку оксиду цинку, а від’ємного – на базовий матеріал n-GaP. На зворотних гілках ВАХ спостерігається пробій при зміщеннях |Uзв| > 25 В. Оцінене значення контактної різниці потенціалів φk для зразків ZnО:Co/n-GaP (4ат.% Co) знаходиться в межах 1,5 ÷2 В і залежить від технологічного процесу окиснення поверхні GaP перед формуванням плівок ZnO. Піроліз оксиду цинку на підкладки фосфіду галію безпосередньо після хімічної обробки поверхні у кислотних розчинах супроводжується формуванням бар’єру висотою 1,5 еВ. Додаткове вирощування оксидної плівки на поверхні GaP перед процесом піролізу приводить до збільшення висоти енергетичного бар’єра у структурах ZnО:Co/n-GaP до 2 еВ. У діапазоні прямих зміщень від 0,05 < Uпр < 0,25 В для структур ZnO/n-GaP і 0,3 < Uпр < 0,5 В для ZnО:Co/n-GaP (4 ат.%Co) домінує рекомбінаційний механізм руху носіїв заряду крізь енергетичний бар’єр. Коефіцієнт неідеальності ВАХ при цьому n = 2. При додатних напругах, більших 0,25 В, для ZnO/n-GaP і Uпр > 0,5 В для ZnО:Co/n-GaP (4 ат.%Co) проявляються тунельні механізми струмопроходження з коефіцієнтом неідеальності ВАХ n > 2. У гетероструктурах ZnO/GaP спостерігається явище електролюмінесценції при прямому зміщенні гетеропереходу. Випромінювання у видимому діапазоні відбувається при густині прямого струму J=0,2 мА/мм2. Із збільшенням струму інтенсивність випромінювання зростає і виходить на насичення при Jmax=1,5 мА/мм2. Список літератури 1. Бланк Т.В. Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра / Т. Бланк, Ю. Гольдберг. // Аналитические обзоры ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. – Санкт-Петербург: 2006. – 32с. 2. Novák J. Structural and optical properties of individual GaP/ZnO coreeshell nanowires / . J. Novák, Z. Krizanová., I. Vávra. // Vacuum. – 2013. – PP.1-5.
20
Дмитро Бургела Науковий керівник − проф. Парфенюк О.А. Дослідження впливу фонових домішок на температурну стабільність монокристалів CdZnTe:Cl Дедалі ширше використання у розвинутих країнах ядерної енергетики, а також застосування у промисловості, науці та медицині методик та технологій, в основі яких лежить дія на об’єкти різних іонізуючих випромінювань, робить актуальним питання забезпечення постійного радіаційного контролю. Одним із найперспективніших напівпровідникових матеріалів для створення детекторів і xвипромінювань є монокристалічний CdZnTe. Порівняно з CdTe, твердий розчин CdZnTe відзначається більшою радіаційною стійкістю і структурною досконалістю, а також у нього ширша заборонена зона. Для отримання напівізолюючих кристалів CdZnTe найчастіше вихідний матеріал легують домішкою Cl. Метою роботи було вивчити електричні властивості CdZnTe:Cl. Досліджувані кристали Cd0.96Zn0.04Te:Cl вирощені методом Бріджмена з попередньо синтезованого матеріалу, в який додавали сіль CdCl2 (5·1017см3). Вирощені зразки володіли дірковим типом провідності з питомим опором при 295 К від 4,7·107 Ώм·см до 1,0·108 Ώм·см і рухливістю μН в межах (57-65) см2⁄В·с. Вимірювання температурних (295−430 К) залежностей електропровідності (σ) і коефіцієнта Холла (RH) проводили на постійному струмі. Експериментальні значення отримували як при підвищенні температури, так і при її зниженні. Особливістю зразків Сd0,96Zn0,04Te:Cl було те, що в процесі вимірювань вони відпалювалися при достатньо низьких температурах (330-385 К), про що свідчила розбіжність експериментальних значень, отриманих при їх нагріванні та охолодженні (див. рис.). Питомий опір після завершення вимірного циклу змінювався від 5 до 8 разів. Спостережувані зміни мали зворотний
21
Температурні залежності RH 2-х зразків Сd0,96Zn0,04Te:Cl. Стрілки вказують на послідовність вимірювань. Римськими цифрами позначені різні ділянки експериментальних залежностей характер. Для встановлення причин нетипових змін, які спостерігаються на зразках CdZnTe:Cl в області температур (330-385 К), були виміряні ізотермічні релаксаційні залежності (t) при трьох Т, які відповідають зазначеному температурному інтервалу (368 К, 351 К і 344 К). Встановлено, що їх початкові дільниці можуть бути описані експоненційною залежністю σ = σoexp(-t/τ ), де σo – електропровідність зразка в рівноважних умовах; τ – час релаксації. Побудувавши залежності lg(σo/σ)=f(t), були знайдені значення при різних температурах. Оскільки змінюється з температурою за експоненціальним законом, із залежності lgτ = f(103/T) визначили енергію активації Еа, яка дорівнювала 0,88 еВ. Отримане значення Еа практично збігається з енергією активації процесу, експериментально визначену на кристалах CdTe:Cl (0,87еВ). Релаксаційний характер змін електричних параметрів зразків Cd1-xZnxTe:Cl вказує на те, що вони не пов’язані з наближенням системи точкових та структурних дефектів до стану низькотемпературної рівноваги. Ми вважаємо, що причиною таких змін є виникнення при Т>330 К додаткових донорів згідно з реакцією: CuCd VCd Cui e . Зауважимо, що концентрація Cu, як однієї з основних фонових домішок, може досягати у CdTe величини 1016 см-3. Мідь бере певну участь у процесах компенсації у CdTe:Cl і її взаємодією з власними дефектами пояснюються релаксаційні процеси у нелегованому телуриді кадмію. Правильність нашого пояснення підтверд-жується дослідженнями властивостей кристалів із меншим вмістом неконтрольованої міді (вирощеними з парової фази).
22
Яна Веребчан Наукові керівники – проф. Раранський М. Д. доц. Балазюк В.Н. асп. Гунько М. М. Гістерезис швидкості пружних хвиль у твердих розчинах Cd1-xZnxSb Напівпровідникові сполуки Cd1-xZnxSb утворюють систему твердих розчинів з необмеженою розчинністю. При їх кристалізації формується орторомбічна гратка, просторова група симетрії D215h Pbca [1]. Структурно досконалі монокристали Cd1-xZnxSb, маючи високу фоточутливість, успішно використовуються як приймачі ІЧ-діапазону, фоторезистори, фільтри, вимірювачі потужності НВЧвипромінювання та ін. У роботі проведено вимірювання 18 швидкостей поширення УЗ хвиль у різних напрямках, у тому числі для квазіпоперечних і квазіповздовжніх. При дослідженні температурної залежності швидкостей поширення поздовжніх хвиль υl(T) вздовж напрямку [010] в монокристалах CdSb вперше виявлено гістерезисну поведінку υl(T) в інтервалі температур 318-325 К (рис. 1, крива 1). Зі збільшенням концентрації Zn у твердому розчині площа гістерезису зменшується, а його максимум зміщується в бік вищих 2, 103 м/с 3,510 3,500 3,490 3,480
3 2
3,470 3,460 3,450
1
3,440 300
310
320
330
340
350
T, K
Рис. 1. Температурна залежність υ2(Т): 1 – CdSb; 2 – Cd0,97Zn0,03Sb; 3 – Cd0,91Zn0,09Sb; ○ – нагрівання; ■ – охолодження
23
температур – 332 К (рис. 2, крива 2). При досягненні концентрації х=0,09, гістерезисний ефект повністю зникає (рис. 1, крива 3). Гістерезисам відповідають максимуми згасання УЗ хвиль, які охоплюють інтервали температур 310-340 K (рис. 2). , дБ/мм 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
1 2
0,3 0,2 0,1 0,0 300
310
320
330
340
T, K
Рис. 2. Згасання УЗ хвиль υ2(Т): 1 – CdSb; 2 – Cd0,97Zn0,03Sb
Відсутність гістерезисних ефектів на температурних залежностях швидкостей розповсюдження УЗ хвиль υ1(Т) і υ3(Т), можна пояснити тим, що кути між зв'язками Cd-Cd і Cd-Sb дорівнюють 124°10' і 104° відповідно [2]. Ці величини значно ближчі до стандартного кута 109° і спотворення тетраедричної координації в даному випадку менше. Відзначимо, що при утворенні твердих розчинів Cd1-xZnxSb заміна атомів Cd на Zn (тетраедричні радіуси τ TCd 1,48 Å; τ TZn 1,31 Å) може призводити не лише до зменшення довжин хімічних зв'язків, але і до збільшення кутів між нееквівалентними орбіталями (Cd-Zn), що супроводжується ослабленням гістерезисних ефектів і повним зникненням їх при x≥0,09. Список літератури 1. Полупроводниковые соединения группы AIIBV / В. Б. Лазарев, В. Я. Шевченко, Я. Х. Гринберг, В. В. Соболев. – М.: Наука, 1987. – 256 с. 2. Маник О. М. Багатофакторний підхід в теоретичному матеріалознавстві / Маник О. М. – Чернівці: Прут, 1999. – 432 с.
24
Сергій Вудвуд Науковий керівник доц. Шпатар П.М. Аналізатор якості нафтопродуктів Обсяг продажу неякісного палива в Україні складає від 30 % до 70 %. Весь неякісний бензин можна розділити на три основних види: отриманий внаслідок змішування високооктанового бензину з низькооктановим – це найбільш розповсюджений, випущений з порушенням технологій виробництва (в основному такий бензин має порушення фракційного і хімічного складу), випущений із застосуванням високооктанових домішок. Протягом останнього часу з’вляються різні присадки і домішки до бензину, суттєво змінюючи його склад. Для виявлення всіх речовин потрібні спеціальні пристрої, а вияв цих речовин, за допомогою звичайного хімічного аналізу достатньо складний. Вихід з ситуації є лише один - дати споживачеві, гранично дешевий і простий у використанні, прилад для експрес-аналізу пального. Принцип дії аналізатора якості нафтопродуктів базується на залежності діелектричної проникності пального від значення їх октанового числа. Враховуючи те, що прилад призначений для широкого використання автолюбителями, для яких поняття октанового числа пов’язане тільки з маркою бензину, яка вказується на автозаправних станціях, доцільно здійснити градуювання безпосередньо в одиницях дослідницького октанового числа. Блок-схема аналізатора складається з восьми блоків: мікроконтролер, датчик, перетворювач ємності, блок живлення, стабілізатор напруги, ПК і панель керування (рис.1 ) Ємнісний датчик під’єднується безпосередньо до перетворювача CDC, і таким чином вся схема перетворювача складається з однієї ІС. Перетворювач розташований близько до датчика. Вся схема розташована на тій же платі, що і датчик. Перетворювач нечутливий до паразитної ємності між електродами датчика і "землею", і це суттєво спрощує завдання екранування датчика. Перетворювач AD7746, який використовується в даній роботі, має діапазон вимірюваної
25
ємності ±4 пФ. Цей діапазон за рахунок конфігурації перетворювача можна збільшити до 17 пФ. Типова величина роздільної здатності в діапазоні ±4 пФ складає 18 розрядів. Інтегральна нелінійність CDC не менше 0,01%, за рахунок заводського калібрування похибка не перевищує 4 фФ (4·10–15 Ф).
Рис.1. Структурна схема аналізатора нафтопродуктів
Сигнал від датчика надходить до перетворювача ємності АD7746, де відбувається перетворення змін ємності в цифровий код. Як мікроконтролер, обраний 8-розрядний RISC мікроконтролер PIC18F4520 від виробника Microchip. Мікроконтролер має 16 кБ flash-пам'яті програм і 1,5 кБ пам'яті даних, 256 байт EEPROM і максимальну продуктивність 10 MIPS. Також він має вбудований модуль UART, який дозволяє без додаткових модулів зв'язати мікроконтролер і ПК по інтерфейсу RS-485. Керування приладом здійснюється панеллю управління. Живлення підведено до контролера через стабілізатор напруги. Список літератури 1. Теддер Дж. Промислова органічна хімія [Текст] / Дж. Теддер. А. Нехватал, А. Джубб. – М.: МТУСИ, 2000.– 320 с. 2. Брихта М. Преобразователи емкости в цифровой код на основе сигма-дельта модулятора [Текст] / М. Брихта А. Власенко // Компоненты и технологии. – 2006. – №1. –– С. 12–15.
26
Олександр Гавалешко Науковий керівник – проф. Махній В.П.
Оптичні властивості ізовалентно-заміщених гетерошарів селеніду цинку Завдяки великій ширині забороненої зони (Еg≈2,7 еВ при 300 К) і прямим оптичним переходам, селенід цинку продовжує залишатись одним із найбільш перспективних напівпровідників для створення блакитно-синіх інжекційних світлодіодів. Їх основу зазвичай складають випрямляючі структури різного типу – p-n- гомо- та гетеропереходи, діоди Шотткі, МДН- структури і т.п. Загальним для них всіх елементом тонкої (декілька мікрометрів) область, в якій відбувається випромінювальна рекомбінація. Основна вимога до матеріалу цієї області – наявність у спектрах люмінесценції домінуючої блакитно-синьої смуги випромінювання. Зауважимо, що вона практично не спостерігається у кристалах стехіометричного складу, а також у легованих різними домішками у процесі росту. Крім того, такі зразки зазвичай є високоомними і взагалі малопридатними для виготовлення діодних структур. У зв’язку з цим вирощені кристали потребують подальших обробок, які у більшості випадків полягають у проведені додаткових відпалів у парі власних компонентів (Zn чи Se) або відповідних легуючих домішок. Інший шлях полягає у синтезі гетерошарів ZnSe на підкладинках іншого хімічного складу різними технологічними способами. Серед них одним із найбільш перспективних є метод ізовалентного заміщення (ІВЗ), яким на даний час отримано шари практично всіх широкозонних ІІ-VI сполук, включаючи й їх нестабільні структурні модифікації [1,с. 295]. У даній роботі подібна задача розв’язується шляхом відпалу монокристалічних підкладинок ZnS у насиченій парі Se, у результаті якого на їх поверхні утворюється нова хімічна сполука. Максимум диференціального спектра пропускання Tω (крива 1 на рисунку) знаходиться при h ω ; 2, 7 еВ, що узгоджується з Еg селеніду цинку кубічної модифікації при 300 К. При цьому залишкові (не повністю заміщені) атоми S базової підкладинки залишаються в
27
гетерошарах ZnSe як ізовалентна домішка (ІВД), концентрація якої може досягати 1019 см-3. Згідно з теорією ІВД, ці домішки мають сприяти збільшенню ефективності крайового випромінювання, що підтверджується дослідом. Як видно з рисунка (крива 2), спектр випромінювання гетерошарів ZnSe у видимій області складається з однієї досить ефективної (~20% при 300 К) блакитної смуги з максимумом поблизу 2,68 еВ. Наявність фотонів з ħω> Еg зумовлена міжзонною рекомбінацією, що підтверджується розрахованою за виразом Nω : h ω 2 (h ω E g )1/2 exp[(h ω E g ) / kT ] кривою 1 (пунктир), характерною для такого типу переходів. Основна смуга випромінювання формується за рахунок анігіляції екситонів при їх недружньому розсіювання на основних носіях заряду. У даному випадку ними є дірки, оскільки синтезовані гетерошари в області кімнатних температур мають діркову провідність. Обговорюються шляхи збільшення діркової провідності та практичного використання об’єктів досліджень у напівпровідниковій оптоелектроніці.
T' ω, N ω в.о. 1,0 1 2 0,5
0 2,5
2,6
2,7
hω, еВ
Список літератури 1. Сльотов М.М. Механізми люмінесценції в дифузійних шарах широкозонних II-VI напівпровідників: дис. доктора. фіз.-мат. наук: 01.04.10 / Сльотова Михайла Михайловича. – Чернівці, 2007. – 295 с.
28
Сергій Голоднюк Науковий керівник - доц. Орлецький І.Г. Дослідження умов виготовлення методом спрейпіролізу фотоперетворювача на основі Cu2ZnSnS4 Сполука Cu2ZnSnS4 (CZTS) являє собою напівпровідник р-типу із широною забороненої зони ~ 1,5 еВ, яка близька до оптимального значення для сонячних елементів. Даний матеріал має високий коефіцієнт поглинання ( >104 см-1) у видимій області. Хімічні елементи, з яких він синтезується, нетоксичні і широко розповсюджені, що сприяє низькій вартості фотоперетворювачів. Ці фактори стали причиною великої уваги дослідників до CZTS як матеріалу для створення сонячних елементів на гетеропереходах. [1] Для виготовлення активно поглинаючої світло плівки Cu2ZnSnS4 гетероструктур ZnO/CdS/CZTS використовувалися 0,1 М водні розчини хлориду міді CuCl2∙2H2O, хлористого цинку ZnCl2, чотирихлористого олова SnCl4∙5H2O і тіомочевини (NH2)2CS, які змішувалися перед пульверизацією у відповідних пропорціях для забезпечення необхідних електричних властивостей плівок: питомого електроопору в межах ρ = 1÷10 Ом∙см і р-типу провідності. Розпорошування розчину здійснювалося зі швидкістю 5 мл/хв за допомогою стиснутого повітря на підкладки скла з попередньо вирощеним шаром провідного оксиду SnO2:F, який відігравав роль контакту до фотоперетворювача. Найкраща структурна досконалість плівок і задовільні значення питомого електроопору отримувалися при температурі піролізу Т = 285 оС. При цьому оптимальний компонентний склад розпорошуваного розчину містив надлишок солей міді і тіомочевини: CuCl2∙2H2O : ZnCl2 : SnCl4∙5H2O : (NH2)2CS = 2,1 : 1 : 1 : 3÷7. Конструкція сонячних елементів (рис.1) вибиралася на основі аналізу літературних даних про найефективніші фотоперетворювачі на основі Cu2ZnSnS4. [2] При цьому було враховано особливості проведення спрей-піролізу плівок Cu2ZnSnS4, CdS, ZnO і SnO2:F. Для того, щоб звести процеси деградації параметрів плівки Cu2ZnSnS4, які можуть
29
спостерігатися при умовах нанесення CdS, ZnO і SnO2:F, її виготовляли на останньому етапі формування структури. Геометричні розміри областей в гетероструктурах (рис.1) складали: загальна площа електричного переходу для тиловобар’єрних елементів S = 1,2 см2,; товщина плівок: SnO2:F – 0,15 мкм, ZnO (ZnO:In) – 0,10 ÷ 0,15 мкм, CdS - 0,10 ÷ 0,15 мкм, Cu2ZnSnS4 – 0,5 мкм. Товщина фронтального і тилового індієвих контактів становила 0,3 мкм. +
In
CZTS SnO2:F
CdS ZnO
скло освітлення
Рис. 1. Конструкції досліджуваних гетероструктур ZnO/CdS/CZTS
Усі напівпровідникові компоненти досліджуваної гетероструктури виготовляються методом спрей-піролізу, що накладає деякі обмеження на оптимізацію властивостей окремих шарів. Характер впливу надмірної товщини шару CdS (> 100 нм) подібний до впливу тонкого діелектричного шару у структурах метал-діелектрик-напівпровідник (МДН) при відхиленні товщини діелектрика від значень, при яких він є тунельнотонким. Виникають перешкоди розділенню генерованих світлом носіїв зарядів. Задовільна товщина шару CdS становить ~ 50…100 нм. Список літератури 1. Hossain M.I. Prospects of CZTS solar cells from the perspective of material properties? Fabrication methods and current research challenges / M.I. Hossain // Chalcogenide Letters. – 2012. – Vol. 6. № 9. – PP. 231 – 242. 2. Zhou Z. Fabrication of Cu2ZnSnS4 screen printed layers for solar cells / Z. Zhou, Y. Wang, D. Xu, Y. Zhang // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2010. – №94. – PP. 2042 – 2045.
30
Юрій Григораш, Володимир Лейко Науковий керівник доц. Шпатар П.М. Пристрій криптозахисту в стандарті AES Пристрої конфіденційного зв'язку чи пристрої захисту телефонних переговорів призначені для таких перетворень мовних сигналів, при яких абоненти, що знаходяться на кінцевих пунктах системи зв'язку, можуть вести переговори так само, як це відбувається у звичайних телефонних мережах, але в той же час розбірливість мови в каналах і лініях зв'язку дуже мала, а в граничному випадку дорівнює нулю. При застосуванні сучасних технічних засобів перехоплення й обробки сигналів з використанням потужної швидкодіючої обчислювальної техніки можливо розкрити зміст переговорів, однак зробити це досить важко, а в деяких випадках практично неможливо або потрібна багаторічна робота [1]. Функціональна схема системи криптозахисту в стандарті AES наведена на рис. 1. Криптосистема AES на основі американського симетричного алгоритму шифрування Advanced Encryption Standard підтримує різні режими шифрування, такі як Electronic Code Book, Cipher Block Chaining, Cipher Feedback, Output Feedback, Counter Mode. Система працює в режимі відкритої і закритої передачі. Вхідний сигнал через електронний трансформатор (ЕТ) надходить на аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Електронний трансформатор служить для узгодження вхідного сигналу з АЦП по опору. В аналогоцифровому перетворювачі сигнал оцифровується і надходить у порт Р2. Програма відправляє черговий звіт у буфер збереження даних, які підлягають шифруванню, а з буфера збереження зашифрованих даних також черговий звіт - у послідовний порт. У закритому режимі після прийняття восьми звітів відбувається шифрування, після чого зашифровані дані надходять у відповідний буфер . У відкритому режимі після прийняття 8-ми звітів (64 біт) вони надходять у буфер збереження зашифрованих даних без шифрування. Аналогічний процес відбувається при передачі
31
сигналу у зворотному напрямку. Процесор постійно аналізує активність прийняття в послідовний порт, і, якщо в нього не надходить протягом деякого часу сигнал заданого формату, то мигає світлодіод ''Втрата вхідного сигналу'', а в послідовний порт передаються замість сигналу нулі.
Рис. 1. Функціональна схема системи криптозахисту в стандарті AES
При переході в закритий режим процесор вводить встановлений DIP- перемикачами ключ, і, якщо прийняття в послідовний порт не відбувається, мигає світлодіод ''Втрата вхідного сигналу''. Список літератури: 1. Калинцев Ю.К. Конфиденциальность и защита информации [Текст] / Ю. К. Калинцев. – М.: МТУСИ, 1997. – 140 с. 2. Кузнєцов Г.В. Математичні основи криптографії [Текст] / Г.В. Кузнецєв, В.В. Фомичов, С.О. Сушко, Л.Я. Фомичова. – Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2004. –– 391 с.
32
Юліана Гринишин Наукові керівники – доц. Сеті Ю.О., доц. Новіков С.М. Фотон-супровідне тунелювання електрона крізь несиметричну відкриту двобар’єрну резонансно-тунельну наноструктуру Вивчається квазістаціонарний спектр електрон-польової системи і тунельні властивості плоскої відкритої двобар’єрної резонанснотунельної наноструктури (ДБРТС) у постійному поздовжньому електричному та високочастотному електромагнітному полях. Динамічні і геометричні параметри системи вказані на рис. 1. Задача Рис. 1. Енергетична і про тунелювання електрона крізь геометрична схеми ДБРТС ДБРТС розглядається як одновимірна. Гамільтоніан системи в розглядуваній резонансно-тунельній наноструктурі має такий вигляд [1]: H z, t
2 1 U z eFz z z b 2 z m( z ) z 2ezЄ z z b cos t.
Тут першим доданком визначається кінетична енергія електрона, другий доданок описує його потенціальну енергію у ДБРТС (потенціальний профіль), третій характеризує енергію електрона в постійному електричному полі (F) і останнім доданком описується енергія взаємодії електрона з високочастотним електромагнітним полем напруженості Є і частоти ω у дипольному наближенні. Далі розв'язується повне рівняння Шредінгера E , , z , t H ( z , t ) E, , z , t , t що має точні розв’язки в усіх областях змінної z. З використанням граничних умов та умов нормування i
33
знаходиться точний явний аналітичний вираз для хвильової функції ( E, , z, t ) , який розкладом у ряди Фур’є враховує всі гармоніки електрон-польової системи. На основі відомої хвильової функції розраховуються густини відповідних потоків і усереднений за період T 2 / коефіцієнт проникнення крізь ДБРТС. Результат розрахунку коефіцієнта прозорості в околі перших двох квазістаціонарних станів симетричної (а) і несиметричної (б) ДБРТС при відомих параметрах наведено на рис. 2. 65
70
D
5
10
3 =_ 51 58 _ , 51
0,08
5
(à)
0 ,8
0,06
2 0
20
1 0
60
0
D
0
55 1 ,0
30
0,04
3 0
0 ,6
<
0 ,4
Г 2;1(+ 1)
>
Г 2;1(+ 1)
0,02
0 ,2
0,00 >
E 27 5
70
10
75
80
15
0
0,05
(a)
3 _ 1 8 _ 1
5
65
E 2;1( +1) 8 0
= 5 5 , 5
0
D
70
D
1 ,0
E 2;1( + 1)
E , m e V
<
65
0
0 ,0
0 ,8
0,04 0 ,6
0 ,4
5
10
30
15
E1 E (meV)
20
>
E 1;2(-1)
0,00 25
10
15
20
25
E , m e V
<
3 0
0,01 >
Г 1;2(-1)
<
Г 1;2(-1) E 1;2(-1)
2 0
20
1 0
0,02
U dc = 0 meV
0 ,2
0 ,0 10
5
0,03
Рис. 2. Еволюція коефіцієнта прозорості D симетричної (а) та несиметричної (б) ДБРТС в околі резонансних енергій
З рис. 2 (а, б) видно, що при F=0 кожен квазістаціонарний стан зі збільшенням напруженості поля Є розщеплюється на два стани, які створюють пари каналів прозорості. У несиметричних ДБРТС прозорість фотон-супровідних каналів зі збільшенням напруженості Є спадає швидше, ніж у симетричній ДБРТС. Список літератури 1. Ткач Н.В. Активная проводимость трехбарьерной резонанснотуннельной структуры и оптимизация работы квантового каскадного лазера / Н.В. Ткач, Ю.А. Сети, В.А. Матиек, И.В. Бойко // ФТП. – 2012. – Т. 46, № 10. – С. 1327–1332.
34
Анжела Гросу Наукові керівники – проф. Раранський М. Д., доц. Балазюк В.Н., асп. Мельник М. І. Вплив легування Mn на пружні властивості і структурні особливості твердих розчинів Hg1 x Mn x Te Сполука Hg1 x Mn x Te утворює систему твердих розчинів заміщення з обмеженою розчинністю в інтервалі 0 x 0,35 . При кристалізації Hg1-хMnхTe утворюється кубічна гратка типу сфалериту, просторова група симетрії F 43m . Монокристали Hg1 x Mn x Te використовуються для виготовлення детекторів інфрачервоного випромінювання. У роботі проведено дослідження впливу легування Mn на пружні властивості монокристалів Hg1 x Mn x Te для фіксованих значень x 0 ; x 0,07 ; x 0,14 ; x 0,20 ; x 0,25 ; x 0,30 . Для різних кристалографічних напрямків, типів мод коливань і напрямків поляризацій вимірено швидкості поширення УЗ хвиль υ i (x ) . Визначена залежність пружних модулів Cijkl (x ) . Проведена також оцінка анізотропії сил зв’язку атомів у кристалічній гратці та ступеня іонності (x ) у твердих розчинах Hg1 x Mn x Te . Монокристали Hg1 x Mn x Te вирощені модифікованим методом Бріджмена. 3
a, Å
, кг/м
6,46
8,0 7,8
6,44
7,6 6,42 0,0
7,4 0,1
0,2
0,0
0,3Mn ат.%
0,1
0,2
ат. % Mn
а б Рис. 1. Залежність періодів кристалічної гратки a(x) – (a) та густини (x ) – (б)
35
Пружні властивості монокристалів кубічної сингонії описуються трьома незалежними компонентами тензора пружних модулів C11 , C12 i C44 . Із рівняння Кристофеля можна визначити швидкості поширення пружних хвиль для довільного напрямку υ i . Експериментальні значення періодів кристалічної гратки a(x) та густини (x ) наведені на рис. 1а, б. Лінійна залежність a(x) свідчить про утворення твердих розчинів заміщення. Швидкості поширення УЗ хвиль υ i (x) , співвідношення Коші g ik (x) , співвідношення Борна (x ) та фактор пружної анізотропії A(x) наведені в таблиці. x
0 0,07 0,14 0,20 0,25 0,30
Швидкості УЗ хвиль та анізотропні параметри 103 м/с Λ g, 1010 Па υl υs υqs 2,5286 1,583 2,8231 1,642 0,832 2,5512 1,5972 2,848 1,619 0,834 2,5772 1,6122 2,8751 1,597 0,837 2,5941 1,6222 2,8928 1,575 0,839 2,6151 1,6353 2,9132 1,563 0,843 2,6322 1,6444 2,9306 1,547 0,834
A 2,694 2,682 2,657 2,635 2,615 2,604
Як слідує із аналізу експериментальних величин, зі збільшенням вмісту Mn величини a(x) , ρ( x) (рис. 1а, б) і Cij (x) (рис. 2) спадають, а величини υ i (x) зростають, що зумовлено заміною атомів Hg на Mn та специфікою сил міжатомної взаємодії в іонно-ковалентних кристалах Hg1 x Mn x Te . 10
10
Cij, 10 Па 5,15
Cij, 10 Па 2,15
C11
5,10
2,10 2,05
5,05 C44
5,00 3,65
2,00 1,95
C12
3,60
1,90
3,55 3,50
1,85 0,00
0,05
0,10 0,15 ат, % Mn
0,20
1,80
Рис. 2. Концентраційна залежність Cij (x ) для Hg1 x Mn x Te
36
Юрій Данко Науковий керівник - доц. Олійнич-Лисюк А.В. Дослідження особливостей утворення дисипативних структур у розбавлених твердих розчинах Термін “дисипативні структури” був введений у лексикон фізиків у 70-х роках минулого століття американським дослідником І. Р. Пригожиним для того, щоб підкреслити їх особливий статус – у цих структурах енергія зовнішнього силового поля витрачається не на нагрівання навколишнього середовища (збільшення ентропії системи), а на утворення нових впорядкованих структур (дефектів, атомів, процесів), що приводить до зниження ентропії системи в даних умовах [1]. Досліди показують, що впорядкування приводить до суттєвої зміни властивостей системи, а в деяких випадках – до виникнення в системі нових, унікальних властивостей, які, як правило, стають основою для розробки новітніх технологій. Для виникнення дисипативних структур необхідне виконання певних умов (нестабільність термодинамічної системи, досягнення деякого критичного значення параметра керування, існування кількох термодинамічно еквівалентних станів тощо), які дозволяють активувати процеси самоорганізації в матеріалах і тим самим цілеспрямовано керувати їх властивостями. Однак для цього в кожному конкретному випадку необхідна ще й інформація про мікромеханізми протікання процесів самовпорядкування. Наша робота присвячена вивченню особливостей впорядкування в дислокаційно-домішкових системах, які виникають у розбавлених твердих розчинах під дією зовнішніх чинників, з метою встановлення їх мікромеханізмів. Як об’єкти дослідження вибрали розбавлені тверді розчини міді в алюмінії та нікелю і алюмінію в берилії. Вивчали часові залежності низькочастотного внутрішнього тертя (НЧВТ) і ефективного модуля пружності ( Geff ). Результати досліджень можна коротко звести до наступного:
37
У досліджуваних системах осциляції виникають як на часових залежностях НЧВТ , так і на часових залежностях Geff . (рис.1)
Осциляції з’являються лише в зразках, попередньо дестабілізованих термічним або механічним циклюванням, після додаткового циклювання («накачки») при строго визначеній амплітуді деформації n . Q-1 0 0,010
5
10
15
20
25
f ,s 1,726
a
2
1,724
0,009
1,722
0,008
1,720
0,007
1,718
0,006
1
1,716
0,005 0
5
10
15
t,min Рис.1.Температурні залежності ВТ (1) і f
20 2
25
1,714
~ G eff (2) в Al0,001%Cu
після термоциклювання і «накачки» при нак. = 6,4105, 3 хв.
1. 2.
Відпали при температурах конденсації атмосфери Котрелла впродовж 45 хв. підтверджують, що для існування осциляцій необхідні як дислокації, так і дислокаційні атмосфери з певною концентрацією домішок. Отримані результати обговорюються в рамках моделі, запропонованої в [2].
Список літератури Пригожин И.Р. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур / Пригожин И.Р. Кондепуди Д. – М.: Мир, 2002. – 464 с. Малашенко В.В. Коллективное взаимодействие точечных дефектов с движущейся винтовой дислокацией / Малашенко В.В. // Физика твердого тела. – 1997. – Т.39, №3. – С.493–494.
38
Євгеній Дергунов Науковий керівник – доц. Хомяк В.В. Створення і властивості тонкоплівкових безкадмієвих сонячних елементів CuIn0.5Ga0.5Se2/ZnSe/ZnO Безперечними лідерами у тонкоплівковій технології є сонячні елементи на аморфному кремнію (а-Si), міді-індію-галію диселеніді (CuInxGa1-xSe2) і телуриді кадмію (CdTe) [1]. Матеріали CuInSe2 (CIS), CuGaSe2 (CGS) і CuInxGa1-xSe2 (CIGS) володіють рекордно великою поглинальною здатністю сонячно-го випромінювання. Результати нещодавно проведених досліджень показують, що близьке до повного поглинання фотонів у сонячному випромінюванні (95% фотонів) проходить в шарі матеріалів CIS, CGS, CIGS товщиною 0,4 – 0,5 мкм, що на два порядки тонше порівняно з прямозонними напівпровідниками, яким є монокристалічний або полікри-сталлічний кремній [2]. Розвиток технології вирощування і дослідження складних алмазоподібних халькогенідних халькопіритних напівпровідників CIS, CGS, CIGS зумовив вже сьогодні створення поодиноких пристроїв з рекордною, для відомих тонкоплівкових фотоперетворювачів, ефективністю фотоперетворення більше 20%, які характеризуються високою стабільністю та радіаційною стійкістю. Зазвичай, активна область таких структур містить гетероконтакти CIGS/CdS . З погляду безпеки довкілля, дуже бажаним є вилучення високотоксичного кадмію зі складу тонкоплівкових сонячних елементів на основі CIGS, тобто заміна буферного шару на матеріал без вмісту Cd. Тому привабливою альтернативою в широко використовуваних сонячних елементах CIGS/ CdS/ZnO є заміна буферного шару CdS на ZnSe. Така заміна CdS на ZnSe в даному дослідженні базується на таких перевагах: Ширина забороненої зони ZnSe (2.67 еВ) ширша, ніж у CdS (2.42 еВ), а отже, з’являється можливість збільшення оптичного пропускання в активну область структури числа фотонів короткохвильового випромінювання; ZnSe має кращу, ніж CdS, узгодженість параметра кристалічної гратки з CIGS тонкоплівковими поглиначами в діапазоні забороненої зони від 1,3 до 1,5 еВ.
39
Частковому розв’язанню цього питання присвячена дана робота, в якій досліджуються фотоелектричні властивості гетеропереходів CIGS/ZnSe/ZnO, отриманих магнетронним розпиленням тонких плівок ZnO на поверхню гетероконтакту CIGS/ZnSe зі сторони ZnSe. При отриманні тонкоплівкових гетеропереходів для підкладок використовувалися натрієвмісні скляні пластинки з осадженими магнетронним розпиленням дзеркальними плівками молібдену товщиною близько 1 мкм. Вирощування тонких полікристалічних плівок CuInxGa1-xSe2 (х = 0,5) товщиною 1,5 – 2 мкм і ZnSe товщиною менше 200 нм здійснювалося методом вакуумного термічного випаровування з використанням ефузійних комірок у квазізамкненому просторі. При осадженні контролювалися як температура підкладки, так і температура випаровувача. Найбільш задовільний ріст плівок із досить великою щільністю шарів і великими зернами відбувався при температурі випаровувача ТВ 1200 °С і температурі підкладки ТП 300 – 400 °С. Проведені дослідження показали, що на дифрактограмах CuInxGa1-xSe2 була присутня система ліній, яка відповідає структурі халькопіриту. Плівки оксиду цинку отримувалися методом реактивного магнетронного розпилення металевої цинкової мішені в атмосфері суміші газів аргону і кисню. Дослідження вольт-амперних характеристик (ВАХ) показало, що всі отримані гетероструктури характеризувалися чіткими випрямляючими властивостями, а також володіли високою фоточутливістю. Висота потенціального бар’єра, оцінена за прямими гілками ВАХ, становила приблизно 0,55 В. Визначені зі світлових характеристик основні параметри – напруга холостого ходу (Uхх), струм короткого замикання (Ікз) та фактор заповнення (FF). 1. Hegedus S. Achievements and Challenges of Solar Electricity from Photovoltaics / Edited by A. Luque and S. Hegedus // In: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Second Edition.. John Wiley & Sons, Ltd.– 2011.– p. 2-38. 2. Косяченко Л. А. Поглощательная способность полупроводников, используемых в производстве солнечных панелей / Косяченко Л. А., Грушко Е. В., Микитюк Т. И // ФТП. – 2012. – Т.46, №4. – С. 482-486
40
Оксана Зикович Науковий керівник – проф. Сльотов М.М.
Вплив Ca на властивості ZnSe Селенід цинку залишається одним із перспективних матеріалів оптоелектроніки. Його ширина забороненої зони становить Eg ≈ 2,7 еВ при 300 К, що зумовлює важливість використання виготовлених різноманітних приладів у мало опанованій короткохвильовій області. Об’ємні кристали ZnSe отримуються з розплаву методом Бріджмена–Стокбаргера і характеризуються монополярною малою електронною провідністю. У приладобудуванні для її збільшення проводиться легування домішкою Al, яка зменшує питомий опір до 10-1 Ом·см. Проте актуальним залишається питання отримання pтипу провідності. Для цього на даний час використовується ряд домішок, які зумовлюють відповідні процеси зміни ансамблю точкових дефектів. При створенні конкретних фоточутливих та світловипромінюючих приладів активною областю є тонкі шари. Тому функціональні можливості селеніду цинку можливо істотно розширити легуванням мало використовуваних ізовалентних домішок (ІВД), потенційні можливості яких далеко не вичерпані. Легування кристалів ZnSe проводилося термічною обробкою при спеціальних режимах у розчині Ca(NO3)2. Отримувалися тонкі шари ZnSe:Ca p-типу провідності. Про це свідчать вимірювання термозондом і лінійний характер вольт-амперної характеристики омічних контактів Cu, осаджених на поверхню легованого Ca шару зразка. Встановлено, що легування не приводить до утворення на поверхні іншої хімічної сполуки. Про це свідчать дослідження оптичного відбивання. Вимірювання проводилися на універсальній оптичній установці, яка складається з дифракційного монохроматора МДР-23, системи синхронного детектування і фотоприймача ФЕП-79. Для оптичних досліджень використовувалася галогенна лампа з неперервним монотонним спектром випромінювання. Установка також дозволяла вимірювати фотолюмінесценцію (ФЛ). Для її
41
збудження використовувався азотний лазер ЛГН-21. Установка дозволяла вимірювати як звичайні, так і диференціальні спектри внаслідок використання методу модуляції. Спектри випромінювання будувалися з урахуванням апаратної функції установки. За диференціальними спектрами відбивання R'ω визначено базові параметри енергетичної структури поверхневого шару – ширину забороненої зони (Eg ≈ 2,7 еВ при 300 К), та величину спін-орбітальної взаємодії (ΔSO≈0,45 еВ). Вони свідчать про те, що внаслідок легування не утворюється інша хімічна сполука. Дослідження ФЛ виявили, що легування ZnSe кальцієм супроводжується формуванням інтенсивного випромінювання у мало опанованій синьо-блакитній спектральній області довжин хвиль з високою ефективність при кімнатних температурах. Максимум припадає на енергію фотонів ≈2,68 еВ. Така ФЛ формується двома смугами. Властивості домінуючої з них вказують на рекомбінацію зв’язаних екситонів. Вони локалізуються на енергетичних станах, утворених ізовалентною домішкою (ІВД) Ca. Друга смуга в області енергій фотонів ≥ Eg утворюється внаслідок значної ролі міжзонної випромінювальної рекомбінації. Про це свідчить добра кореляція експериментальної кривої та розрахованої за відомим аналітичним виразом [1] E g 2 N ~ ( Eg ) exp . kT Інтенсивність цієї складової становить ~70%. Вказані генераційно-рекомбінаційні процеси у крайовій області сприяють ефективній фоточутливісті утворених p-nструктур. Їх коефіцієнт випрямлення при напрузі U=1 В становить не менше 104, а відповідний спектр охоплює область ~2,64÷3,8 еВ з максимумом на 2,689 еВ. 1.
Список літератури Грибковский В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках. – Минск: Наука и техника. – 1975. – 464 с.
42
Артем Кобелєв Науковий керівник – доц. Хомяк В.В. Вирощування тонких плівок CuInS2 та їх оптичні властивості CuInS2 належить до потрійних напівпровідникових сполук групи AIBIIICVI2 , які є електронно - хімічними аналогами сполук AIIBVI. Селенід і сульфід міді та індію на сьогодні є перспективними матеріалами для створення фотоелектричних перетворювачів з гетеропереходами. Поглинання світла в таких напівпровідниках супроводжується прямими оптичними переходами. Ширина забороненої зони CuInS2 (Eg = 1,55 еВ) близька до оптимальної для перетворення сонячного випромінення в наземних умовах [1]. Вказана сполука володіє високим коефіцієнтом поглинання (α 104см-1) і прямими міжзонними переходами, що робить її перспективним матеріалом для виготовлення високоефективних фотоперетворювачів [2]. CuInS2 – одна з небагатьох сполук цієї групи, яку можна отримати як n-, так і р- типу провідності. Однак властивості даного матеріалу дуже сильно залежать від технологічних умов отримання як об’ємних кристалів, так і тонких плівок. У зв’язку з вищесказаним, дослідження технології вирощування тонких плівок CuInS2 та їх властивостей не втрачає актуальності. Тонкі плівки отримувались методом термовакуумного випаровування CuInS2 у квазізамкненому об´ємі, а також з двох окремих джерел випаровування CuInS2 та S. Експериментально встановлено, що найбільш оптимальними в наших умовах були такі технологічні режими: температура випаровувача ТВ ≈ 1300 ºС; температура підкладки ТП = 400 ºС; відстань випаровувач – підкладка 25 см. Швидкість росту за цих умов дорівнювала ~ 6Å/с. Встановлені технологічні режими забезпечували добру адгезію плівок до поверхні натрієвмісних склянних підкладок. Товщина отриманих плівок вимірювалась за допомогою інтерферометра Лінника. Залежність коефіцієнта оптичного пропускання від довжини електромагнітної хвилі
43
випромінювання Т = Т(λ) досліджу-валася з допомогою спетрометра МДР – 23 при кімнатній температурі Т = 300 К. Дослідження Т = Т(λ) показало, що на спектральних кривих спостерігається область різкого зростання оптичного пропускання зі збільшенням довжини хвилі. Така залежність є характерною для області власного (фундаментального) поглинання світла, яка зумовлена зон – зонними переходами. Плівка, отримана при порівняно низькій температурі підкладки (ТП = 200 ºС), характеризується невисоким коефіцієнтом пропускання в області прозорості (Т = 22 – 24%) і край пропускання найбільше зсунутий у короткохвильову область. Підвищення температури підкладки до 400 ºС призводить до зсуву краю у довгохвильову область і зростання пропускання в області прозорості до 35%. Найбільш різкий край з максимальною прозорістю (Т = 42%) спостерігається у плівці, отриманій з двох окремих джерел випаровування CuInS2 та S при температурі підкладки 400 ºС. В області прозорості спостерігається чітка інтерференційна картина, що свідчить про високу якість отриманих плівок. Визначена з інтерференційної картини, товщина плівки становить 750 нм, що добре збігається з товщиною, визначеною з допомогою інтерференційного мікроскопа МИИ – 4. Використовуючи значення коефіцієнта відбивання R = 25%, було розраховано значення коефіцієнта поглинання α для досліджуваних плівок. Значення Eg, визначені за точками перетину лінійних участків залежності 2 (hυ) (що вказує на існування прямих дозволених переходів) з віссю енергій фотонів, залежить від умов вирощування і знаходиться в межах 1,54 – 1,82 еВ. Обговорюються причини розбіжності значень Eg і визначено оптимальні технологічні параметри отримання якісних плівок CuInS2 стехіометричного складу. 1. Чопра К. Тонкопленочные солнечные элементы: / К.Чопра, С.Дас. – М.: Мир, 1986. – 435 с. 2. Боднарь И.В. Получение и свойства монокристаллов CuInS2 / И.В.Боднарь // Неорганическае материалы. – 2000. – Т. 36. – с. 157159.
44
Наталія Коваль Наукові керівники – проф. Фодчук І.М., асп. Хоменко В.Ю. Визначення деформацій в околі тріщини з аналізу ліній Кікучі Пружні спотворення кристалічної гратки як у монокристалах, так і в багатошарових системах, впливають на їх електричні, оптичні та інші фізичні характеристики. Дифракція відбитих електронів методом Кікучі дозволяє вивчати локальні пружні спотворення кристалічної гратки у монокристалах, багатошарових системах, плівках та на границях розділу у нанорозмірних областях [1-2]. У доповіді представлено дослідження зварного шва системи сталь-сталь, поверхня якого є плоскою і з максимально знятим порушеним шаром. Безпосередню цікавість викликає частина зразка в околі тріщини. Для її вивчення були зняті картини від областей з мінімальними деформаціями зерен – чіткі, не розмиті зображення ліній та від областей з максимальними деформаціями зерен, картини Кікучі для яких є сильно розмитими, що свідчить про присутність значних деформацій. Експериментальні картини Кікучі ліній були отримані в Інституті надтвердих матеріалів ім. Бакуля НАН України за допомогою скануючого растрового мікроскопа «Zeiss» EVO- 50 з використанням CCD-детектора. Для визначення змін міжплощинних відстаней використовувався аналіз розмитості картини, а саме аналіз двовимірного фур’є-спектру відповідних картин. Фур’є-спектри картин Кікучі були перетворені до логарифмічного масштабу, що дозволяє обробляти слабкі складові спектра. Отримані Фур’є-спектри показують, що чим більш розмита картина Кікучі, тим слабшою буде центральна частина спектра, яка відповідає лініям Кікучі (а не шуму). Отриманий радіальний спектр є залежністю амплітуди гармоніки від просторової частоти v (Radius). Для дослідження ступеня розмиття картин Кікучі досліджуватися просторові частоти v = 0 ... 150, оскільки вищі частоти відповідають шуму.
45
Рис.1. Катодолюмінесцентне зображення частини зразка в околі тріщини. Фрагмент (600 × 450 мкм) поверхні; маркером вказані області №1-№27, від яких отримані картини Кікучі 160
73b
0,00
-0,04
73b_2 73b_5 73b_1
120
-0,06
dSF
A, arb.un.
73b
-0,02
140
100
-0,08 -0,10
80
-0,12 -0,14
60 0
20
40
60
V
80
100
120
14 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
r, mkm
а) б) Рис.2. а) Радіальний розподіл амплітуд просторових частот A(ν) для різних областей зразка; №1, №2 №5– номера областей кристала; б) залежність зміни суми просторових частот Sf від відстані r області зразка до тріщини. N1_6 – області зразка діапазону областей 1-6.
Оскільки зв’язок ΔSf та Δdhkl/dhkl можна описати емпіричною формулою Δdhkl/dhkl=k·dS f, то, аналізуючи цю зміну відносно до еталонної області, можна визначати значення міжплощинних відстаней. Список літератури 1. Борча М.Д. Определение структурной однородности искусственных алмазов методом Кикучи - дифракции / М.Д.Борча, С.В.Баловсяк, Я.Д.Гарабажив, В.М.Ткач, И.М.Фодчук // Металлофизика и новейшие технологии. - 2009. - Т.31, №7. - С. 52-56. 2. Keller R.R. EBSD Measurement of Strains in GaAs due to Oxidation of Buried AlGaAs Layers / R.R. Keller, A.Roshko, R.H.Geiss, Bertness K.A. and Quinn T.P. // Microelectronic Engineering. - 2004. - V.75.- N 1.- P. 96.
46
Евеліна Кодіца Наукові керівники – проф. Ткач М. В., асп. Бойко І. В. Активна динамічна провідність квантового каскадного лазера у поперечному магнітному полі Створення квантових каскадних лазерів (ККЛ) [1], принцип роботи яких ґрунтується на квантових переходах між квазістаціонарними станами плоских резонансно-тунельних структур (РТС), дало поштовх інтенсифікації експериментальних та теоретичних досліджень у цьому напрямі. Одним із таких напрямів є дослідження впливу поперечного магнітного поля на роботу ККЛ, що вперше було здійснеРис. 1. Геометрична та енергетична но в праці [2]. У зв’язку з схеми окремого каскаду квантового відсутністю послідов-ної теорії, яка б поясню-вала каскадного лазера при H 0 результати експерименту, метою даної роботи є побудова теорії квазістаціонарних станів та активної електронної провідності електронів окремого каскаду ККЛ в поперечному магнітному полі. Розглядається плоска відкрита багатошарова РТС (рис. 1), що складається з шарів-бар’єрів з однакового напівпровідникового матеріалу (InxAl1-xAs) та шарів-ям іншого матеріалу (InxGa1-xAs). Перпендикулярно до площин шарів РТС прикладене постійне електричне поле напруженістю F , а паралельно до них – постійне магнітне поле напруженістю H . Для побудови теорії активної динамічної провідності електронів багатошаровою РТС у відкритій моделі окремого каскаду (рис. 1) в поперечному магнітному полі розв’язується повне рівняння Шредінгера
47
( E , z , t ) ( H ( z ) H ( z, t ))( E , z , t ) , (1) t де гамільтоніан стаціонарної задачі має вигляд 2 2 1 1 eHz 1, 0 z b H ( z) U ( z) Ue ( z) 2 z m( z) z 2m c 0, z 0, z b (2) i
а H ( z, t ) eЄz ( z ) ( z b) b ( z b) e it e it (3) – гамільтоніан взаємодії електрона зі змінним у часі електромагнітним полем з частотою та амплітудою Є напруженості його електричної складової. Розв’язок рівняння (1) шукається за теорією збурень у наближенні слабкого сигналу. З використанням умови нормування хвильової функції та граничних умов неперервності її потоків густин ймовірностей на всіх межах наносистеми однозначно визначається хвильова функція Ф(E, z, t), що дає змогу знайти густину потоку j(E, z), а отже, і дійсну частину активної провідності σ, яка може бути представлена у вигляді двох парціальних складових: (, E) (, E) (, E). (4) Фізичний зміст парціальних складових полягає в тому, що вони зумовлені потоками електронів, які, взаємодіючи з високочастотним електромагнітним полем в РТС, виходять із неї вперед ( ) і назад ( ) відносно початкового напряму руху. На основі розвинутої теорії проаналізовано залежності спектральних параметрів електрона та активної динамічної провідності експериментально досліджуваного каскаду залежно від величини прикладеного поперечного магнітного поля. Список літератури 1. Faist J. Quantum cascade laser / J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho // Science. – 1994. – V. 264. – P. 553 - 556. 2. Blaser S. Long-wavelength (λ~10,5 μm) quantum cascade lasers based on a photon-assisted tunneling transition in strong magnetic field. / S. Blaser, L. Diehl, M. Beck, J. Faist // Physica E. – 2000 – V. 7, No. 1-2. – P. 33 - 36.
48
Олексій Козак, Вячеслав Чернат Наукові керівники проф. Хандожко О.Г., доц. Шпатар П.М. Безпровідна система відеоспостереження Відеоспостереження – це процес, здійснюваний із застосуванням технічних рішень, призначених для візуального контролю за територіями, що охороняються, або спостережуваними об’єктами, суб’єктами. За останні роки в цій області відбуваються найбільш серйозні перетворення і упроваджуються новітні наукові методи аналізу відеоінформації, збільшується швидкість і поліпшується якість запису. Безпровідне відеоспостереження має ряд переваг - невеликі розміри камер, бездротова передача аудіо- і відеоінформації на великі відстані, що в сукупності з максимально простим керуванням і високою чутливістю робить побудовані на його базі системи практично незамінними[1]. Структурна схема безпровідної системи відеоспостереження зображена на рис.1.
Рис.1. Структурна схема безпровідної системи відеоспостереження: 1– відеокамера; 2– амплітудний модулятор; 3– генератор високої частоти; 4– підсилювач потужності; 5– джерело живлення; 6,7,8– антена; 9– персональний комп’ютер з TV- тюнером; 10– телевізійний приймач
Сигнал з відеокамери (1) поступає на амплітудний модулятор (2) відеопередавача. З генератора високої частоти (3) сигнал подається на підсилювач потужності (4), в якому здійснюється модуляція по амплітуді і підсилення високочастотного сигналу. Високочастотний сигнал
49
випромінюється в простір передавальною антеною (6). Сигнал з відеопередавача може прийматися кількома приймальними системами, зокрема безпосередньо телевізійним приймачем (10) або персональним комп’ютером з вбудованим TV- тюнером. На рис.2 зображена принципова схема відеопередавача.
Рис.2. Принципова схема відеопередавача
Сигнал з відеокамери через роз’єм XS1подається на амплітудний модулятор, зібраний на транзисторах VT2, VT4, VT5. Резистори R2, R5, R6 задають рівень, лінійність і глибину модуляції. Підсилювач потужності високої частоти зібраний на транзисторах VT3, VT6. Живлення вихідного каскаду підсилювача потужності регулюється транзистором амплітудного модулятора VT5. Генератор високої частоти реалізований на транзисторі VT1 та ПАХ-резонаторі ZQ1. Частота резонатора складає 434 МГц, що відповідає 59 каналу розподілу частот телевізійних приймачів. Як антена передавача використовується відрізок провідника довжиною 10 см. Список літератури 1. Оборудование для систем видеонаблюдения [Електронний ресурс] / Д. И. Загоровский Режим доступу: http://kaschtan.com.ua/shop/ category_23_Videonablyudenie.html.
50
Мар’яна Король Науковий керівник – асист. Склярчук О.Ф.
Прилади контролю ультрафіолетового опромінення Ультрафіолетове (УФ) випромінювання – один із важливих фізичних факторів, що впливає на життєві процеси на нашій планеті. Основним природним джерелом УФ є Сонце, однак і на виробництві, і в побуті застосовують різноманітні штучні джерела УФ-випромінювання. Останнім часом у зв’язку з актуальними проблемами екології (проблема озонової діри), медицини і біології контролю УФ-випромінювання Сонця та інших штучних джерел випромінювання (наприклад таких, які використовуються в соляріях) приділяється велика увага. Ультрафіолетове випромінювання є причиною багатьох біологічних ефектів в організмі людини (рис.1), які зокрема можуть привести до важких, іноді невиліковних хвороб. Це зумовлює актуальність досліджень в галузі фізики ультрафіолетового випромінювання, необхідність розробки приладів для реєстрації випромінювання різних ділянок УФспектра (УФ-А, УФ-В, УФ-С). Протягом останніх 30 років значна увага приділяється створенню напівпровідникових фотодіодів і фоторезисторів для вимірювань в ультрафіолетовій області спектра. Поширеними залишаються прилади на основі кремнію Si і фосфіду галію GаP, однак висока чутливість до видимого випромінювання обмежує їх використання. Найбільш перспективними є розробки на основі широкозонних напівпровідників, зокрема природних алмазів (ширина забороненої зони Еg=6,4 еВ), карбіду кремнію SiC (Еg=2,9 еВ), нітридів елементів ІІІ групи AlN, GaN, InN (Еg=3,4-6,2 eB ), оксиду цинку ZnO (Еg=3,37еВ). Використання твердих розчинів на основі фосфіду галію і нітридів дозволяють варіювати ширину забороненої зони матеріалу, змінюючи область спектральної чутливості приладів, однак створення фотоприймачів на окремі ділянки ультрафіолетового діапазону залишається актуальною задачею.
51
Для селективних фотоприймачів, придатних для реєстрації окремо еритемного випромінювання, бактерицидного, канцерогенного тощо, використовують відповідні світлофільтри, які часто мають додаткові смуги пропускання, що суттєво впливає на точність вимірів, особливо якщо фотоприймач не є «сонячно-сліпим».
Інтенсивність
1,
5
6
4
2
3
1
0,
0
240
260 С
280 300 320 Довжина хвилі, нм В
340
380
А
Рис.1. Спектральна залежність найважливіших біологічних ефектів ультрафіолетового випромінювання: 1 – утворення пігменту; 2 – кон’юктивіт; 3 – еритема; 4 – антирахітичний ефект; 5 – бактерицидний ефект; 6 –канцерогенний.
Важливою задачею є створення мініатюрних дозиметрів, які вимірюють не інтенсивність випромінювання, а експозицію (дозу УФ-випромінювання) з урахуванням біологічної ефективності. На основі аналізу публікацій, присвячених фотоприймачам, чутливим в окремих ділянках УФ-спектра та дозиметрам різних конструкцій, відзначено перспективність для створення детекторів біологічно активного ультрафіолетового випромінювання SiC, перевагами якого є подібність спектра фоточутливості до кривої біологічної ефективності, висока температурна та електрична стабільність. Список літератури 1. Бланк Т.В. Полупроводниковые фотопреобразователи для ультрафиолетовой области спектра / Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А. // ФТП. – 2003. – т.37. – в.9. – С.1025-1055.
52
Олександр Король Науковий керівник – доц. Браїловський В.В. Прецизійний генератор сигналів із регульованою фазою На сучасному етапі науково-технічного розвитку перед вимірювальною технікою висуваються непрості задачі, на прикладі, розпізнання сигналів із рівнями потужності меншими ніж у теплових шумів. Щоб досягти даної мети, недостатньо просто використовувати підсилювачі з великим коефіцієнтом підсилення, тут також необхідно застосувати сучасні методи обробки інформаційних сигналів, таких як синхронне детектування і синхронне інтегрування. Обидва методи вимагають наявності опорного сигналу з регульованою фазою коливань. При використанні аналогових методів генерації сигналів задання і утримування фази коливань вимагає досить великих затрат, тому застосовуються методи цифрового синтезу сигналів, які забезпечують точне задання фази та частоти коливань. Метою даної роботи є розробка прецизійного генератора сигналів із керованою фазою, який базується на принципі прямого цифрового синтезу [1].
Як схему прямого цифрового синтезу використано інтегральний синтезатор частоти марки AD9850 [2] з робочою частотою 40 МГц та рівнем вихідного сигналу 0,5 В. Даним синтезатором забезпечується динамічний діапазон – 50 дБ. Для управління частотою та фазою вихідного сигналу використовується мікроконтролер PIC18F2550. Щоб забезпечити достатній рівень вихідного сигналу, був використаний підсилювач марки AD8099. Був обраний саме цей підсилювач, оскільки він найбільш повно відповідав технічному завданню. Схема електрична принципова пристрою генерування сигналів з регульованою фазою зображена на рис.1
53
Рис. 1. Схема електрична принципова прецизійного генератора сигналів із регульованою фазою
Зменшення впливу навантаження на роботу схеми досягається використанням повторювача напруги DA2. Крім того, використання повторювача суттєво зменшує величину вихідного опору пристрою Технічні характеристики пристрою генерування сигналів із регульованою фазою: - Напруга живлення 3,3 В або 5 В - Струм споживання 100 мА - Діапазон синтезованих частот: 500 кГц – 10 МГц - Крок задання фази не менше (45º град.) - Рівень вихідного сигналу не менше 1В Список літератури 1. amatar.by Сервер радіолюбителів Білорусії [ Електронний ресурс ]. — Режим доступу до каталогу: – http://amatar.by/news-view-468.html 2. www.analog.com Analog devices [ Електронний ресурс ]. — Режим доступу до каталогу:– http://www.analog.com/static/importedfiles/data_sheets/AD9850.pdf
54
Олександр Косован Науковий керівник – асист. Галюк С.Д. Програмне забезпечення для дослідження трьохточкового генератора хаосу Моделювання хаотичних систем є попереднім, але необхідним етапом дослідження хаотичної динаміки та розробки інформаційних систем на основі динамічного хаосу. До того ж, математичне моделювання дозволяє розробляти план експерименту, встановлювати необхідні характеристики вимірювальної апаратури, оцінювати вартість системи. Існуючі засоби математичного та схемотехнічного моделювання здебільшого розраховані на роботу із системами, що характеризуються відносно простою поведінкою в порівнянно з хаотичними, і часто не враховують ряд особливостей хаотичних процесів. З іншого боку, для проведення досліджень доцільно використовувати вузькоспеціалізоване програмне забезпечення [1-2]. Розробка програмного забезпечення, що враховує особливості предмета досліджень, дозволяє підвищити точність результатів і зменшити затрати часу. Пропонований програмний моделюючий комплекс призначений для чисельного моделювання трьохточкового генератора хаосу (генератора Колпіца), дозволяє розраховувати і будувати основні характеристики, моделювати процеси приймання-передавання інформації та синхронізації і контролю хаосу. Основні задачі, що можна розв’язати за допомогою програмного комплексу, наступні: моделювання та побудова часових залежностей хаотичних коливань; розрахунок показників Ляпунова для автономних та взаємодіючих систем за допомогою методу Бенеттина та ортогоналізації Грамма – Шмідта; побудова перерізу Пуанкаре; розрахунок фази коливань для фазокогерентних неперервних систем; розрахунок спектрів потужності хаотичних коливань;
55
побудова дво- та тривимірних фазових портретів сигналів; моделювання явищ синхронізації хаотичних систем (повна, фазова, лаг, узагальнена, адаптивні та ін. види), розрахунок основних характеристик синхронізації; моделювання процесу приймання-передавання інформації за допомогою відомих методів (хаотичне маскування, перемикання хаотичних режимів, нелінійне підмішування) при наявності і відсутності шуму, при розбіжності параметрів. Інформаційний сигнал для передавання можна генерувати програмно або завантажити з аудіофайла; моделювання процесів контролю хаосу та виявлення і стабілізації нестійких періодичних орбіт; Програмний комплекс також дозволяє дослідувати вищевказані характеристики в залежності від зміни значень параметрів розмірних та безрозмірних моделей хаотичних систем. Як базове середовище для розробки програми використана найпотужніша на сьогодні система математичного математичного моделювання Matlab. Для пришвидшення розрахунків частина алгоритмів реалізована на мові С. Програмний комплекс являє собою бібліотеку з m – файлів. Для розв’язання диференційних рівнянь використано метод Рунге – Кутта 4-го порядку. Програмний комплекс забезпечує збереження результатів моделювання у вигляді графічних даних, звукових файлів або окремих файлів даних. У програмі передбачено можливість розширення кількості досліджуваних систем за рахунок залучення додаткових програмних модулів.
Список літератури 1. Encrypter information software using chaotic generators / L. CardozaAvendaño, R.M. López-Gutiérrez, E. Inzunza-González, C. CruzHernández // World academy of science, engenering and technology. – 2009. – № 54. – P. 391–395. 2. José Manuel Gutiérrez and Andrés Iglesias. Mathematica package for analysis and control of chaos in nonlinear systems // Computers in Physics. – 1998. – V. 12. – № 6. – P. 608–619.
56
Інна Кошурба Наукові керівники – проф. Ткач М.В., асп. Матієк В.О. Резонансні енергії, резонансні ширини і активна провідність каскаду квантового каскадного лазера У моделі ефективних мас і прямокутних потенціалів розглядається каскад квантового каскадного лазера (ККЛ) з прикладеним до нього постійним однорідним електричним полем напруженістю F. Каскад ККЛ складається з активної зони та інжектора, Рис. 1. Енергетична і геометрична параметри якого взяті з схеми каскаду ККЛ експериментальних праць [1; 2]. Активною зоною є відкрита трибар’єрна резонансно-тунельна наноструктура (ТБРТС). На систему зліва, перпендикулярно до її шарів, падає моноенергетичний пучок не взаємодіючих між собою електронів з енергією Е і концентрацією n0 . Для системи електронів, що взаємодіють з електромагнітним полем у ТБРТС, записується повне рівняння Шредінгера: ( z , t ) i H 0 (z ) H( z, t ) (z, t ) , t де H 0 (z ) – гамільтоніан стаціонарної електронної задачі, а
H(z, t ) – гамільтоніан взаємодії електрона з електромагнітним полем. Хвильова функція шукається за часозалежною теорією збурень в одномодовому наближенні, 1
z, t n z e i 0 n t (0 E ) . n 1
57
Ця функція однозначно визначається з умов її неперервності і неперервності потоків густин ймовірностей на межах наносистеми. Знайдена повна хвильова функція дозволяє точно аналітично розрахувати динамічну провідність трибар’єрної резонанснотунельної наноструктури через парціальні складові, ( , E ) ( , E ) ( , E ) , де
(, E )
2 n0 (0) ( 0) 2 k B k(0) B(0) , 2 2b m0Є
2 n0 (6) (6) 2 ( 6 ) ( 6) k A k A . 2b m0Є 2 На основі розробленої теорії досліджувалися резонансні енергії і ширини квазістаціонарних станів електрона та динамічна провідність, сформована лазерними переходами з третього на другий резонансні стани, у залежності від зміни положення внутрішнього бар’єра трибар’єрної резонанснотунельної наноструктури відносно зовнішніх. Установлено, що при зміні положення центрального бар’єра ТБРТС енергетичні рівні електрона змінюють своє положення і можуть потрапляти в область від’ємних енергій. При цьому провідність, сформована потоком електронів вліво ( ), практично дорівнює нулеві, оскільки зліва для нього утворюється безмежно широкий потенціальний бар’єр. Було виявлено таке положення внутрішнього бар’єра, при якому, відповідно до експерименту, квантовий перехід між третім і другим квазістаціонарними станами електрона найбільш оптимальний. При цьому досягається максимальна провідність вперед ( ) при задовільних часах життя електрона у «робочих» станах.
(, E )
Список літератури 1. Faist J. Vertical transition quantum cascade laser with Bragg confined excited state / J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori et. al. // Appl. Phys. Lett. – 1995. – V. 66. – P. 538 – 540. 2. Faist J. Continuous wave operation of a vertical transition quantum cascade laser above T=80 K / J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori et. al. // Appl. Phys. Lett. – 1995. – V. 67. – P. 3057 – 3059.
58
Сергій Кривий Наукові керівники – проф. Раранський М. Д. доц. Балазюк В.Н. Анізотропія пружності монокристалів селеніду галію Напівпровідникова сполука GaSe володіє різко вираженою шароватою структурою. Практичне застосування цих матеріалів потребує всестороннього вивчення впливу дії зовнішніх факторів на їх фізико-механічні властивості. Така інформація може бути отримана, зокрема, при вивченні структурної досконалості монокристалів, швидкостей поширення ультразвукових (УЗ) хвиль υi та модулів пружності Cijkl, які відображають анізотропію фундаментальних характеристик твердих тіл. Оскільки вказані величини визначаються експериментально з високою точністю, виникає можливість оцінити важливі параметри динаміки кристалічної ґратки: параметри Грюнайзена γij, характеристичні температури Дебая θij і т. д. У зв’язку із деякою розбіжністю числових значень пружних модулів Сij в монокристалах GaSe, наведених у працях [1; 2], нами визначені швидкості поширення УЗ хвиль у трьох нееквівалентних напрямках [100], [001] і [101] за допомогою створеної нами прецизійної УЗ-установки [3], числові значення яких наведені в таблиці 1. Таблиця 1. Швидкості поширення УЗ хвиль в GaSe
і 1 2 3 4 5 6 7
Напрямок поширення хвилі [100] [100] [100] [001] [001] [101] [101]
Мода коливань
Поляризація
і, 103 м/с
Поздовжня Поперечна поперечна Поздовжня Поперечна Квазіпоздовжня Квазіпоперечна
[100] [001] [010] [001] [010] [101] [010]
4,522 1,356 2,717 2,598 1,354 3,233 2,148
59
В таблиці 2 наведені літературні і наші значення пружних модулів Сij GaSe, визначених різними методами при Т=293 К. Таблиця 2. Пружні модулі GaSe (1010 Па)
1 2 3 4 5
C11 10,5 10,2 10,17 10,3 10,33
C33 3,75 3,07 3,872 3,4 3,41
C44 1,05 0,70 0,92 0,9 -
C12 2,75 3,24 2,73 2,9 2,89
C13 1,22 1,17 1,2 -
Примітка [1] [1] [1] [2] [1]
6 10,285 3,395 0,922 2,856 1,196 Наші дані Із аналізу наведених даних в табл. 2 слідує, що вони добре узгоджуються між собою. Незначні відхилення можуть бути визвані як різною якістю зразків, так і точністю вимірів швидкостей поширення УЗ хвиль. Із аналізу даних, наведених в таблицях 1, 2 анізотропія пружності визначається однозначно, оскільки 1>4, С11>С33 і С12>>С13 Для кристалів гексагональної симетрії існує три незалежних пружних зсуви, тому анізотропію до пружного зсуву можна оцінити за співвідношеннями: A1 ((1 / 6)(C11 C12 2C33 4C13 )) / C 44 2,738 ; (1) A2 2C44 /(C11 C12 ) 0,248 ;
(2)
A3 A1 A2 ((1 / 3)(C11 C12 2C33 4C13 )) /(C11 C12 ) 0,68 . (3)
Для кристалів, пружно ізотропних відносно деформації зсуву, всі три показники анізотропії дорівнюють одиниці. Як видно із співвідношень 1-3, вони суттєво відрізняються від 1. Список літератури 1. Gatulle М. Elastic Constants of the Layered Compounds GaS, GaSe, InSe, and Their Pressure Dependence / M. Gatulle, M. Fischer, A. Chevy // Phys. stat. sol. (b). – 1983. – v.119 – p.327-336. 2. Беленький Г. Л. Деформационные явления в слоистых кристаллах / Г. Л. Беленький, Э. Ю. Салаев, Р. А. Сулейманов // Успехи физических наук. – 1988. – т.155. в.1. – С. 89-127. 3. Хандожко В.О. Детектування ультразвукових ехо-імпульсів у кристалах при низьких рівнях збудження / В.О. Хандожко, М. Д. Раранський, Л. Ф. Політанський, В. Н. Балазюк, А. П. Саміла.// Східно-європейський журнал передових технологій. – 2012, т. 6, № 11. – с. 29–33.
60
Тетяна Курищук Науковий керівник проф. Косяченко Л.А. Оптичні і електричні характеристики кристалів CdMnTe як матеріалу для детекторів Х/-випромінювання Упродовж останніх десятиліть твердий розчин бінарних напівпровідників CdTe і MnTe привертає увагу дослідників головним чином завдяки спостережуваним високим магнітооптичним ефектам [1]. Тверді розчини звичайного CdTe і магнітного MnTe напівпровідників, тобто Cd1–хMnхTe, де х = 0 1 (СМТ), називають напівмагнітними або розбавленими напівпровідниками. Ці матеріали привертають увагу дослідників і розробників електронних приладів не тільки з огляду на їх магнітооптичні ефекти, але й інші властивості (оптичні, електричні, фотоелектричні), а також можливості їх практичного застосування. Адже потрійна природа дозволяє через зміну композиції «настроювати» ширину забороненої зони Eg, постійну гратки та інші параметри енергетичної структури. Завдяки можливості регулювання постійної гратки та Eg (залежно від вмісту марганцю) відкриваються перспективи створення квантових ям, надграток та інших квантово-розмірних структур. Cd1–xMnxTe має кристалічну структуру цинкової обманки при вмісту Mn аж до x = 0,77. Атомні радіуси CdTe і MnTe доволі близькі, тому заміщення атомів Cd атомами Mn не викликає деформацію кристалічної структури. В Cd1–xMnxTe Eg лінійно зростає зі збільшенням x і може бути вираженою для x 0,77 K формулою Eg(300 K) = (1,526 + 1,316 x) еВ. Введення марганцю в кристалічну гратку CdTe спричиняє значно більше розширення ширини забороненої зони порівняно з введенням цинку, як це відбувається в широко застосовуваному напівпровіднику Cd1– xZnxTe. Упродовж останніх десятиліть стрімко зросла потреба у детекторах Х- і γ-випромінювання як для реєстрації квантів, так і в елементному аналізі, коли детектор працює в спектрометричному режимі. Такі прилади мають широке застосування в медицині, промисловості, наукових дослідженнях, для моніторингу довкілля та інших галузях.
61
Наприкінці 1990-х років було доведено, що дефектність кристала зменшується при переході від CdTe до твердого розчину Cd1-xZnxTe (x 0,1-0,2). Проте надії на подолання всіх проблем Cd1-xZnxTe повною мірою не виправдались. Пошук матеріалів для детекторів X- і -випромінювання продовжується, серед яких особливої уваги заслуговує і Cd1-xMnxTe. Серйозна проблема в технології Cd1-xZnxTe пов’язана з явищем сегрегації, яке призводить до неоднорідності складу вирощеного монокристала (на межі поділу між рідкою й твердою фазами концентрації домішок різняться). Твердий розчин Cd1-xMnxTe позбавлений цього недоліку. Більше того, для необхідного розширення забороненої зони необхідно в CdTe ввести марганцю приблизно вдвічі менше, ніж цинку. Для того, щоб ширина забороненої зони Cd1-xMnxTe припадала на оптимальний для детекторів інтервал 1,9-2 еВ, достатньо ввести 27 % марганцю, в той час як в Cd1-xZnxTe 60 % цинку. Отримані параметри кристалів Cd1-xMnxTe засвідчили їх перспективність як матеріалу для детекторів X- і -випромінювання, зокрема їх вищу конкурентоздатність порівняно з Cd1-xZnxTe [2;3]. У даній роботі наведено результати дослідження оптичних та електричних властивостей кристалів р-Cd1-хMnxTe (x = 0,07 – 0,40) з питомим опором 104 – 108 Омсм. З кривих оптичного пропускання визначено ширину забороненої зони досліджуваних зразків та її температурну залежність. Електрична провідність матеріалу та її зміна з температурою пояснена в рамках статистики електронів і дірок у напівпровіднику з урахуванням компенсаційних процесів. Визначено енергію іонізації та ступінь компенсації рівнів, відповідальних за електропровідність досліджуваних зразків. 1. 2.
3.
Список літератури J.K. Furdyna. Diluted magnetic semiconductors / J.K. Furdyna // J. Appl. Phys. – 1988. – V.64. – Р.29-64. Crystal growth, fabrication and evaluation of cadmium manganese telluride gamma ray detectors / [A. Burger, K. Chattopadhyay, H. Chen et al.] // J. Crystal Growth. – 1999. – V.198/199. – Р.872-876. CdMnTe crystals for x-ray and gamma-ray detection. / [Y. Cui, A. Bolotnikov, A. Hossain et al.] // Proc. SPIE. – 2008. – V.7079. – Р.70790N.
62
Альона Кучак Науковий керівник – проф. Маханець О.М. СИЛИ ОСЦИЛЯТОРІВ ВНУТРІШНЬОЗОННИХ КВАНТОВИХ ПЕРЕХОДІВ У СКЛАДНІЙ НАПІВПРОВІДНИКОВІЙ НАНОТРУБЦІ Дослідження спектрів різноманітних квазічастинок (електронів, фононів, екситонів) у складних напівпровідникових нанотрубках є актуальним з огляду на можливості використання таких наносистем як базових елементів сучасної напівпровідникової електроніки [1; 2]. У роботі досліджується електронний спектр у складній циліндричній нанотрубці на основі напівпровідників GaAs / Al x Ga1 x As . Поперечний переріз та енергетичну схему такої наносистеми зображено на рис. 1.
Рис. 1. Поперечний переріз та енергетична схема складної циліндричної нанотрубки Шляхом розв'язання стаціонарного рівняння Шредінгера у кожній з областей складної нанотрубки та з використанням граничних умов неперервності хвильових функцій і потоків густин ймовірностей на всіх межах ( 0 ,1 , 2 ) знаходиться
63
енергетичний спектр ( E n m ) електрона та самі хвильові функції ( n m ). Тут m 0, 1; 2...
- магнітне, а n 1, 2, 3,... -
радіальне квантові числа. Сила осциляторів внутрішньозонних квантових переходів у дипольному наближенні записується так:
Fn m n' m' де M i , f
2 2m ( E E ) M , n m n ' m ' n m , n ' m ' e 2 2
(1)
- дипольний момент переходу, який виражається
формулою:
M n m ,n ' m ' n m (r ) er cos n ' m' (r ) dr .
(2)
Інтенсивність відповідних переходів може бути обчислена, використовуючи золоте правило Фермі. При цьому вона виявляється пропорційною квадрату сил осциляторів [3]. Отже, знання сил осциляторів (1) дозволить зробити певні висновки про інтенсивність тих чи інших переходів та встановити, наскільки сильно електрон взаємодіє з електромагнітним полем випромінювання чи поглинання. Використовуючи явний вигляд хвильових функцій у (2), встановлено правила відбору, згідно з якими ненульовими будуть лише переходи між енергетичними рівнями, для яких різниця магнітних квантових чисел дорівнює 1 ( m 1 ). У роботі проаналізовано також залежності енергетичного спектра електрона та сил осциляторів квантових переходів від геометричних характеристик складної циліндричної напівпровідникової нанотрубки. Список літератури 1. Дубровский В.Г. Полупроводниковые нитевидные нанокристаллы: синтез, свойства, применения. Обзор / В.Г. Дубровский, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ФТП. – 2009. – Т. 43. – C.1585–1626. 2. Fontcuberta i Morral A. Prismatic quantum heterostructures synthesized on molecular-beam epitaxy GaAs nanowires / A. Fontcuberta i Morral, D. Spirkoska, J. Arbiol, M. Heigoldt, J. R. Morante, G. Abstreiter // Small. – 2008. – V. 4. – P. 899–903. 3. Masale M. Oscillator strengths for optical transitions in a hollow cylinder / M. Masale // Physica B. – 2000. – V. 292. – P. 241–249.
64
Богдан Кушнір Науковий керівник – доц. Микитюк В.І.
Електрофізичні та структурні властивості кристалів халькогенідів свинцю і олова та гетероструктури на їх основі У пошуках нових джерел енергії та способів їх використання науковці все частіше звертаються до напівпровідникових матеріалів, які нині з успіхом використовуються у пристроях, що функціонують як в області видимого випромінювання (сонячні елементи), так і в області інфрачервоного випромінювання (гетеролазери). До таких матеріалів належать вузькозонні напівпровідники, зокрема сполуки А4В6 та їх тверді розчини. Підвищений інтерес до даних напівпровідникових матеріалів зумовлений насамперед можливістю їх використання у приладах оптоелектроніки як джерел (інжекційних гетеролазерів), так і приймачів ІЧ-випромінювання (фотодетекторів). Такі пристрої необхідні для створення швидкодіючих спектрометрів високої роздільної здатності у молекулярній спектроскопії, у системах дальнього космічного зв’язку, для контролю забруднення навколишнього середовища. Поліпшення властивостей гетероструктур, отриманих шляхом нанесення тонких шарів на підкладки з об’ємних кристалів, передусім пов’язано із структурною досконалістю базових матеріалів та гетеромеж. Один із способів підвищення якості вирощуваних об’ємних кристалів пов'язаний із застосуванням домішок рідкісноземельних елементів (РЗЕ). Узгодженості параметрів решітки на межі кристал – плівка гетероструктури можна досягти за рахунок використання багатокомпонентних твердих розчинів. У роботі проведені дослідження електрофізичних характеристик базових об’ємних матеріалів на основі телуриду свинцю, легованого домішкою європію, а також властивості деяких гетероструктур.
65
Європій належить до РЗЕ, поведінка яких як домішок у напівпровідникових матеріалах характеризується особливістю їх атомної структури, що проявляється в незаповненості fоболонки і, відповідно, наявністю глибоких рівнів в енергетичних спектрах легованих напівпровідників. Об’ємні кристали вирощувалися із розплаву методом Бріджмена і парової фази, а легування домішкою європію проводилося шляхом її введення в шихту для вирощування. Досліджено кінетичні коефіцієнти об’ємних кристалів чотирикомпонентних твердих розчинів Pb1-xSnxTe1-ySey та Pb1-xSnxSe1-yS y електронної та діркової провідності, а також кристалів PbTe, легованих домішкою європію, у кількості 1·1019 см-3 та 1·1020 см-3. Отримані кристалічні зливки володіли дірковою провідністю, концентрація носіїв заряду в досліджуваних кристалах досягала величини р=2,2·1018 см-3 , а в легованих зливках змінювалася по довжині кожного зливка по-різному, в залежності від кількості введеної домішки. Також методами рентгено-флуоресцентного елементного аналізу та магнітних вимірювань проведені дослідження поведінки домішки Eu по довжині, в поверхневих і об'ємних шарах кристалів PbTe: Eu, вирощених з розплаву. Проведені розрахунки складів вказаних матеріалів для створення гетероструктур із узгодженими періодами граток, показані ізоперіодичні розрізи до бінарних сполук халькогенідів свинцю і олова. Структури створювалися шляхом парофазного нанесення тонкого шару на підкладку об’ємного кристала методом гарячої стінки та магнетронного розпилення. Поверхня підкладок ретельно оброблялася механічною та електролітичною поліровкою, так щоб досягти мінімального поверхневого порушеного шару. Структурна досконалість поверхні підкладок виявлялася за допомогою дислокаційного травлення. Внаслідок існування відмінності в коефіцієнтах термічного розширення нанесеного шару і підкладки виникає неузгодженість у параметрах решіток, яка приводить до появи напруг невідповідності і, як наслідок, дислокацій невідповідності. Проведені метал-мікроскопічні дослідження цих дислокацій для деяких гетероструктур.
66
Дмитро Лупул Науковий керівник - проф. Ткачук П.М.
Фізичні властивості наночастинок ZnО, виготовлених механічним подрібленням Останнім часом у матеріалознавстві значно зростає інтерес до розроблення методів одержання нанокомпозитів, які порівняно зі своїми об'ємними аналогами виявляють поліпшені властивості. Значну увагу при цьому привертають напівпровідникові матеріали, особливо оксид цинку (ZnО), наноструктури якого виявляють люмінесценцію переважно в ультрафіолетовій ділянці спектра. Морфологічна різноманітність наноструктур ZnО сприяє його застосуванню в різних галузях: для створення світлодіодів, світловипромінювальних гнучких дисплеїв, складових частин сонячних елементів тощо [1]. ZnО за своїми оптичними і структурними характеристиками є повним аналогом широко застосовуваного галійнітриду, проте значно переважає його за простішою технологією одержання, доступністю, безпечністю і стабільністю при застосуванні [2]. Механічне подрібнення використовується для розмелювання (подрібнення) матеріалу на частинки малих розмірів (5-200 нм) із використанням жорен. Розмір частинок залежить від температури плавлення металу і часу подрібнення (від декількох годин до декількох діб). Чим більша температура плавлення металу і довший час помолу, тим менший розмір частинок може бути отриманий. Наприклад, при однакових умовах подрібнення мінімальний розмір частинок алюмінію (температура плавлення 660 0С) склав 20 нм, а вольфраму (температура плавлення 3395 0 С) - 6 нм.
67
Рис 1. Схема кульового млина
У даній роботі механічне подрібнення об’ємного матеріалу ZnО проводилось у дробильній камері об’ємом 150 см3 із частотою 350 Гц в атмосферному середовищі, схема якого зображена на рис.1. Процес подрібнення відбувався протягом 48 год. Подрібнювальні кулі були виготовлені із нержавіючої сталі із діаметром 50 мм. Було встановлено, що середній розмір наночастинок зменшується із збільшенням часу подрібнення. Мінімальний діаметр наночастинок становить 17 нм. Список літератури 1.
Wang Z. L. Nanostructures of Zinc Oxide / Z. L. Wang // Materials Todav. - 2004. - P. 26 - 33. 2. Штеплюк І.І. Технологічні та матеріалознавчі аспекти створення світлодіодів на основі ZпО / І.І. Штеплюк , Г. В. Лашкарьов , В. Й. Лазоренко, А. І. Євтушенко // Фізика і хімія твердого тіла.20І0.-Т. 11, №2. - С. 277 - 287.
68
Ярослав Луцик Наукові керівники – проф. Фодчук І.М. доц. Борча М.Д. Моделювання багатохвильових Х-променевих дифрактограм від плівок AlInSb на підкладках GaAs Плівки AlSb, InSb, AlInSb вирощені на підкладках GaAs, мають вузьку заборонену зону, що робить їх ефективним матеріалом для сонячних елементів, детекторів інфрачервоного випромінювання, датчиків магнітного поля та ін. Проте велика різниця параметрів гратки (~14 %) зумовлює появу не тільки пружних деформацій, а й виникнення дефектів, зокрема дислокацій [1]. Для однозначного аналізу структурної недосконалості на границях розділу між плівками та підкладками, а також у різних багатошарових системах, унікальними можливостями та ефектами володіє багатохвильова Х-променева дифракція [2]. Шляхом моделювання дифрактограм сканування за Реннінгером, використовуючи різні моделі напруг, що виникають на границях розділу, можна не тільки підібрати оптимальні умови для експериментальних досліджень, а й отримати кількісні співвідношення між структурними порушеннями та параметрами максимумів Х-променевого сканування. Оскільки аналітичні вирази для моделювання дифрактограм у кінематичному наближенні Х-променевого розсіяння отримані лише для досконалих кристалів [3], для випадку структурних порушень ми використали чисельні методи розв’язання рівнянь Такагі. Тому у роботі проведено моделювання впливу напруг та деформацй на дифрактограми сканування за Реннінгером для плівок InSb та AlInSb на підкладці GaAs. Досліджено зміни відносної інтенсивності і кутового положення багатохвильових максимумів, їх уширення та зміна профілю в залежності від структурних порушень. Зокрема розглянути різні одновимірні поля деформацій, дислокації, перпендикулярні до границі розділу та паралельні до неї, різні за типом та за густиною.
69
140000
InSb, (600), Co-K-radiation
Intensity, arb. units
120000 100000 80000 60000 40000 20000
0 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 , arc deg
30 40 50 60
140000
AlSb, (600) Co-K-radiation
Intensity, arb. units
120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 , arc deg
20
30
40
50
60
Рис. 1. Змодельовані дифрактограми плівок InlSb та AlSb; первинне відбивання – (600), CoK-випромінювання
Отримані закономірності можуть бути використаними для кількісного аналізу деформованого стану плівок з експериментальних багатохвильових Х-променевих дифрактограм. 1. Ripalda J. M. Relaxation dynamics and residual strain in metamorphic AlSb on GaAs / J. M. Ripalda, A. M. Sanchez, A. G. Taboada, A. Rivera, B. Alén, Y. Gonza´lez, L. Gonza´lez, F. Briones, T. J. Rotter, and G. Balakrishnan //Appl. Phys. Lett. – 2012 - V.100 – 012103. 2. Rossmanith Е. Multiple diffraction in the kinematical approach /
E. Rossmanith //Acta Cryst. – 2006. - A62. p.174–177. 3. Kyutt R. N. Structural characterization of AlGaN/GaN superlattices by three– beam X-ray diffraction / R. N. Kyutt // Technical Physics Letters - 2012 - V.38 No 1 - p.38-41.
70
Наталія Мазурак Наукові керівники – проф. Маханець О.М., асп. Цюпак Н.Р. ФОНОННІ СПЕКТРИ ТА ЕЛЕКТРОН-ФОНОННА ВЗАЄМОДІЯ У СКЛАДНІЙ ЦИЛІНДРИЧНІЙ НАПІВПРОВІДНИКОВІЙ НАНОТРУБЦІ Інтенсивний розвиток нанотехнологій вже сьогодні дає можливість експериментально створювати нові наносистеми з чіткими геометричними формами. Вони є базовими елементами світловипромінюючих діодів, детекторів, транзисторів та світлоперетворювачів нового покоління. У роботі досліджується складна циліндрична нанотрубка на основі напівпровідників GaAs / Al x Ga1x As [1; 2]. Вона складається з квантового дроту (середовище "0"), тонкого напівпровідникового шару-бар’єра ("1") та нанотрубки ("2") у зовнішньому середовищі ("3"). Поперечний переріз такої наносистеми зображено на рис. 1.
Рис. 1. Поперечний переріз складної циліндричної нанотрубки
71
Поле поляризації складної нанотрубки у моделі діелектричного континууму визначається системою рівнянь Максвелла для середовищ: D (r , ) E E 4P, (1) E , D 0. Шляхом комбінування системи рівнянь (1) отримується рівняння ( ( r , ) ( r )) 0 , (2) що має два можливих розв’язки і визначає два типи фононного поля: а) поляризаційне поле обмежених фононів, r , 0, L r 0 ; (3) б) поляризаційне поле інтерфейсних фононів, r , 0, I r 0 . (4) Потенціал поля поляризації обмежених фононів знаходиться у вигляді розкладу за повною системою циліндричносиметричних функцій у кожній з областей наносистеми. Для знаходження потенціалу поля поляризації та енергій інтерфейсних фононів розв’язується рівняння Лапласа (4) у кожній з областей складної нанотрубки. У роботі досліджено залежності енергій обмежених та інтерфейсних фононів від аксіального квазіімпульсу та відповідних потенціалів поля поляризації від змінної при фіксованих: радіусах внутрішнього дроту 0 і нанотрубки 2 та товщині шару-бар’єра . Список літератури 1. Fontcuberta i Morral A. Prismatic quantum heterostructures synthesized on molecular-beam epitaxy GaAs nanowires / A. Fontcuberta i Morral, D. Spirkoska, J. Arbiol, M. Heigoldt, J. R. Morante, G. Abstreiter // Small. – 2008. – V. 4. – P. 899–903. 2. Persson A.I. Solid-phase diffusion mechanism for GaAs nanowire growth / A.I. Persson, M.W. Larsson, S. Stenstro, B.J. Ohlsson, L. Samuelson, L.R. Wallenberg // Nat. Mater. – 2004. – V. 19. – P. 677–681.
72
Сергій Малиняк Науковий керівник – доц. Чупира С. М. Портативний автомобільний тахометр/вольтметр на основі мікроконтролера ATmega8 Сучасний рівень розвитку електроніки надає можливість широко застосовувати мікроконтролери (МК) при розробці пристроїв автомобільної електроніки, що дозволяє значно спростити електричну схему таких пристроїв, підвищити їх функціональність та зменшити вартість. Оптимальними МК для таких електронних пристроїв є AVR RISC-мікроконтролери сімейств Tiny та Mega. Широкий спектр апаратних можливостей таких МК дозволяє створювати недорогі портативні контрольно-вимірювальні пристрої автомобільної електроніки на основі лише одного МК та кількох додаткових конструктивних елементів. Метою даної роботи є створення недорогого портативного електронного пристрою, призначеного для вимірювання частоти обертів двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) та контролю напруги бортової електромережі. Такий пристрій необхідний при регулюванні холостого ходу (ХХ) ДВЗ та перевірці справності блоку керування економайзером примусового ХХ, оскільки якісне регулювання системи ХХ суттєво впливає на загальну паливну економічність автомобіля і на ресурс ДВЗ. Актуальним цей пристрій є для автомобілів з карбюраторними ДВЗ, які хоч уже і не випускаються, але ще досить активно експлуатуються, і не кожен такий автомобіль обладнаний електронною системою керування та штатним тахометром на панелі приладів. Пристрій розроблений на основі МК ATmega8 [1], який володіє оптимальним для даного випадку співвідношенням ціни та апаратних можливостей і швидкодії. Вхідний сигнал для вимірювання частоти обертів ДВЗ надходить з датчика Холла безконтактної системи запалювання (БСЗ) ДВЗ. Живлення пристрою забезпечується завдяки під’єднанню до бортової електромережі через стабілізатор напруги LM7805, а вимірю-
73
вання бортової напруги – за допомогою вбудованих в МК 10-бітного АЦП та джерела опорної напруги 2,56 В. Результати вимірювань відображаються на 6-розрядному семисегментному світлодіодному індикаторі (по три розряди для відображення частоти та напруги) в режимі динамічної індикації. Структурна схема пристрою подана на рис. 1. Імпульси з датчика Холла БСЗ ДВЗ Бортова електромережа
АЦПМК
6-розрядний цифровий індикатор
Стабілізатор напруги LM7805 Рис. 1. Структурна схема ATmega8 для ДВЗ з БСЗ
тахометра/вольтметра
на
основі
МК
Програма для МК розроблена на алгоритмічній мові GCC C в Atmel Studio [1]. Відладка пристрою і програми для МК здійснювалась в САПР Proteus. Розроблений пристрій має такі технічні характеристики: мінімальна вимірювана частота……….………..…....50 об/хв максимальна вимірювана частота…….………..….9999 об/хв точність вимірювань обертів ДВЗ…….…………… ±10 об/хв точність вимірювання бортової напруги……..………±0,02 В напруга живлення………бортова електромережа автомобіля Список літератури 1. Шпак Ю.А. Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров / Ю. А. Шпак – [2-е изд.]. – К. : МК-Пресс, 2011. – 546 с.
74
Ганна Мединська Наукові керівники – проф. Раранський М. Д. доц. Балазюк В.Н. асп. Мельник М.І. Макроскопічні пружні характеристики твердих розчинів
Hg 1 x Mn x Te У роботі проведено дослідження впливу легування Mn на пружні властивості монокристалів Hg1 x Mn x Te для фіксованих значень x 0 ; x 0,07 ; x 0,14 ; x 0,20 ; x 0,25 ; x 0,30 . Монокристали Hg1 x Mn x Te вирощені модифікованим методом Бріджмена. Визначена залежність пружних модулів C ijkl (x ) . Із експериментальних значень C ijkl (x ) розраховані модулі Юнга
Ei (x) , модулі всебічного стиску K i (x ) і модулі зсуву Gi (x) . Проведена оцінка анізотропії кристалічної гратки A(x) . Визначені макроскопічні пружні характеристики: модуль Юнга E, модуль всебічного стиску K і модуль зсуву G. Для кристалів кубічної сингонії можна записати співвідношення для модулів Юнга En і модулів зсуву Gn у вигляді: 1 C11 C12 1 2 E n C11 C12 C11 2C12 C 44 C11 C12
2 2 n1 n 2 n12 n32 n 22 n32
1 2 2 1 1 2 n1 n 2 n12 n32 n22 n32 . (1) 2 G n C 44 C C C 44 11 12 Аналіз співвідношень (1) показує, що у випадку 1 2 0 (2) C 44 C11 C12 модулі Юнга En і модулі зсуву Gn не залежать від орієнтації A 2C 44 (C11 C12 ) 1 . (3) Співвідношення (3) називається фактором пружної анізотропії. Експериментальні величини A для твердих розчинів Hg1 x Mn x Te наведені в таблиці 1. Зменшення ступеня пружної анізотропії A, яке спостерігається при заміні атомів Hg на Mn, приводить до
75
збільшення механічної стійкості і утворення більш досконалих і структурно стабільних монокристалів. У таблиці наведені також експериментальні значення модулів E x , G x та K x Експериментальні значення макромодулів Hg 1 x Mn x Te
A E ,1010 Па G ,1010 Па K ,1010 Па х 0 2,1308 0,753 4,173 2,694 0,07 2,1203 0,7495 4,1327 2,682 0,14 2,1165 0,7486 4,0853 2,657 0,2 2,1095 0,7465 4,0429 2,639 0,25 2,1161 0,7495 3,9927 2,604 0,3 2,1217 0,752 3,9613 2,573 Отримані експериментальні значення дозволяють побудувати характеристичні поверхні тензорів C ij (x ) , Eij (x ) , Gij (x) , які є найбільш ефективною ілюстрацією анізотропії пружних властивостей досліджуваних монокристалів. На рис. 1 наведено характеристичні поверхні модуля Юнга Eij для твердих розчинів Hg1 x Mn x Te . Мінімальні значення модуля Юнга спостерігаються в кристалографічних напрямках [100] і [010], що слід враховувати при виготовленні напівпровідникових приладів на основі монокристалів Hg1 x Mn x Te .
а) б) Рис. 1. Характеристична поверхня модуля Юнга – а); переріз характеристичної поверхні модуля Юнга – б)
76
Тарас Мельник Науковий керівник – асист. Саміла А.П. Підсилювач звукових частот класу D Стрімкий розвиток цифрової схемотехніки охопив практично усі галузі розробок електронних приладів як широкого, так і спеціального призначення. Новітні технології, перш за все, спрямовані на здешевлення виготовлення та експлуатації електронної апаратури. Не винятком є сфера акустоелектроніки, де інтенсивно впроваджуються цифрові підсилювачі звукових частот (підсилювачі класу D) з підвищеними характеристиками економічності. Запропонований підсилювач виконаний на основі інтегральної схеми IRS2092 [1], що містить широтноімпульсний модулятор (ШІМ), підсилювач помилки, драйвер керування транзисторними ключами та вузол захисту від перевантажень. Підсилювач містить два незалежні канали підсилення з номінальною потужністю на виході Pном=2×120 Вт. Функціональна схема одного каналу пристрою зображена на рис.1.
Рис.1. Спрощена функціональна схема підсилювача класу D: A1 – попередній підсилювач; А2 – атенюатор; DA1 – ІС IRS2092 (A1.1 – драйвер вихідних ключів, G1.1 – генератор пилоподібної напруги, U1.1 - ШІМ); U1 – модуляційне джерело живлення; VT1, VT2 – ключі вихідного каскаду; Z1 – фільтр нижніх частот.
Принцип роботи підсилювача класу D полягає у використанні широтно-імпульсної модуляції [2]. На виході модулятора U1.1 формуються імпульси прямокутної форми з постійною амплітудою і частотою. Тривалість цих імпульсів змінюється залежно від амплітуди аналогового сигналу, що поступає на вхід підсилювача. Частота імпульсів залежно від
77
вимог, що висуваються до підсилювача, складає від декількох десятків до сотень кілогерц (у нашому випадку F=400 кГц). Вихідний каскад виконаний на транзисторах IRF6645, увімкнених за напівмістковою схемою. Функцію демодулятора виконує LC-фільтр нижніх частот Z1, що під’єднаний на виході підсилювача. Живлення схеми забезпечується від двополярного модуляційного джерела U1. Особливістю даного пристрою є високий коефіцієнт корисної дії. При номінальній вихідній потужності ККД складає майже 96%. Збільшення ККД дозволяє зменшити споживану потужність, габарити, а відповідно і собівартість в цілому порівняно з лінійними підсилювачами класів A, B та AB. На частоті 1кГц коефіцієнт нелінійних спотворень складає всього ~ 0,01 % при Pвих=60 Вт. Нерівномірність амплітудно-частотної характеристики в діапазоні частот 20÷20000 Гц складає 0,6÷0,15 дБ (рис. 2).
Рис.2. АЧХ підсилювача класу D при Rн=4 Ом
Розглянутий підсилювач звукових частот класу D можна застосовувати не тільки для високоякісних систем звуковідтворення, але і в галузі фізичного експерименту, наприклад в установках для створення потужного змінного магнітного поля. Список літератури 1. Protected digital audio amplifier IRS2092 [електронний ресурс] / Режим доступу: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irs2092.pdf. 2. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: пер. с нем. / Шкритек П. – М.: Мир, 1991. – 446 с.
78
Тарас Микитюк Науковий керівник -
проф. Косяченко Л.А.
Збільшення ефективності фотоелектричного перетворення через застосування ZnCdS як «вікна» в сонячному елементі CdS/CdTe Тонкоплівкові структури відкривають перспективу значного збільшення продуктивності праці і зниження вартості при масовому виробництві сонячних модулів (батарей). Це життєво важливо, оскільки накопичені потужності традиційних сонячних модулів на пластинах кремнію, незважаючи на швидке зростання обсягів їх виробництва, наразі не перевищують 0,5% потужностей світової енергетики [1]. Тонкоплівкова CdS/CdTe гетероструктура з поглинальним шаром з CdTe розглядається фахівцями в області фотовольтаїки як одна з найбільш перспективних. Широке впровадження CdTe сонячних елементів у світову енергетику відбувається незважаючи на те, що їх ефективність в умовах виробництва не перевершує 12-13% (рекордне значення, досягнуте у 2012 році, становить 14,4% [2]), лабораторних зразків – 17.3% [3], а теоретична межа становить 28-30%. Отже, дослідження можливостей підвищення ефективності сонячного елемента на основі CdTe є актуальною проблемою. Однією з причин, що значно обмежує ефективність сонячних елементів CdS/CdTe, є занадто вузька заборонена зона тонкого шару CdS (2.42 еВ) – так званого «вікна», через яке сонячне випромінювання вводиться в поглинаючий шар CdTe. Наявність шару CdS як компонента гетероструктури призводить до поглинання випромінювання в короткохвильовій області спектра (при меншій за 500 нм). Потоншення шару CdS нижче 100 нм негативно впливає на напругу розімкненого кола і коефіцієнт заповнення вольт-амперної характеристики, а також може призвести до утворення «проколів» (pinholes), шунтуючих гетероструктуру. Отже, розширення забороненої зони «вікна» в результаті заміни CdS твердим розчином ZnxCd1-xS являє дослідницький інтерес, оскільки, варіюючи вміст Zn, можна змінювати ширину забороненої в межах від 2,42 еВ (CdS) до 3,6 еВ (ZnS).
79
У даній роботі проведено порівняльні дослідження оптичних та електричних характеристик шарів ZnxCd1-xS, отриманих послідовним розпиленням шарів Cd і Zn у вакуумі (рис. 1(а)). Показано, що при заміні CdS твердим розчином ZnxCd1-xS як «вікна» в CdS/CdTe сонячному елементі густина струму короткого замикання збільшується при x = 0,65-0,85 на 8-17%, що суттєво з урахуванням масштабів виробництва сонячних модулів. Аналіз температурних залежностей питомого опору шарів на основі статистики електронів і дірок показує, що електропровідність шарів CdS і ZnxCd1-xS визначається глибокою сильно компенсованою донорною домішкою (дефектом), що й визначає занадто низьку для сонячного елемента електропровідність матеріалу (рис. 1(б)). Зменшення питомого опору ZnxCd1-xS потребує спеціального легування. 1010
1.0 Zn0.85Cd0.15
0.8
(cm)
9
T ( )
0.6 Zn0.68Cd 0.32
0.4
10
108
CdS
0.2
(а)
(б) 7
10
0 300
500
700
900
2.8
3.0
3.2
3.4
1000/T
(nm)
Рис. 1. (а) Оптичне пропускання шарів ZnxCd1-xS. (б) Температурні залежності їх питомого опору до відпалу (кружечки) і після відпалу (квадратики) 1. 2. 3.
Список літератури The European Photovoltaic Industry Association (EPIA) Annual Report 2011, March 2012. www.epia.org. First solar sets another world record for CdTe solar PV efficiency. http://investor.firstsolar.com/releasedetail.cfm.ReleaseID=639463. CdTe photovoltaic solar-cell efficiency record of 17.3% set by First Solar. http://www.laserfocusworld.com/articles/2011/07/first-solar-cdteefficiency-17-3.html
80
Оксана Павлінчук Наукові керівники – проф. Раранський М.Д. доц. Балазюк В.Н. асп. Кнігініцька О.М. Анізотропія пружності ГЩУ-кристалів Для кубічних кристалів анізотропія описується одним співвідношенням A 2C 44 /(C11 C12 ) . Для гексагональних щільно упакованих кристалів анізотропія визначається декількома співвідношеннями, причому жоден із них не можна вважати основним. Характерно, що фактор пружної анізотропії пов'язаний із типом хімічного зв’язку і стабільністю кристалічної гратки. В ГЩУ-кристалах анізотропію до пружного зсуву записується трьома співвідношеннями [1, с. 210]: A1
(1 / 6)(C11 C12 2C33 4C13 ) ; C 44 A2
A3 A1 A2
2C 44 ; (C11 C12 )
(1 / 3)(C11 C12 2C 33 4C13 ) . (C11 C12 )
(1) (2) (3)
Ще один показник анізотропії пружної деформації при розтягу може бути отриманий із відношення модулів Юнга в напрямку перпендикулярному і паралельному до осі шостого порядку: A4 S 33 S11 . (4) Характерним параметром гексагональних кристалів є анізотропія лінійної стисливості: Aлін. ст. (C11 С12 2С13 ) (C 33 С13 ) . (5) В даній роботі проведено дослідження анізотропії пружності, визначені параметри анізотропії для деяких ГЩУ-кристалів та побудовані характеристичні поверхні модулів Юнга для даних кристалів. У таблиці наведені відношення періодів кристалічних граток та значення пружної анізотропії, розраховані за формулами (1)– (5) для деяких ГЩУ-кристалів. Значення пружної анізотропії.
81
c a
A1
A2
A3
A4
Aлін.ст.
Cd 1,8859 0,7824 0,5377 0,4208 2,7461 6,9065 Zn 1,8563 0,5083 0,6041 0,307 3,3851 8,7156 Zr 1,5925 1,4823 0,9065 1,3437 0,7882 0,8603 Ti 1,5885 1,2127 1,3267 1,6089 0,7285 1,0421 Hf 1,583 0,994 0,9687 0,9629 0,9573 0,7753 Be 1,5799 0,9598 1,2236 1,1744 0,8634 0,9026 На рис.1 наведені характеристичні поверхні модулів Юнга Ei для Cd, Zn, Zr, Ti, Hf, Be.
Cd
Zn
Zr
Ti Hf Be Рис. 1. Характеристичні поверхні модулів Юнга Характеристичні поверхні модулів Юнга Ei відображають
анізотропію пружності, характер хімічного зв’язку та стабільності кристалічних граток гексагональних щільно упакованих кристалів. 1.
Список літератури Черняева Т. П. Корреляция между упругостью и другими свойствами циркония. / Черняева Т. П., Грицина В. М., Михайлов Е. А., Остапов А. В. // Вопросы атомной науки и техники. - 2009. - №4-2. - С.206-217.
82
Максим Палагнюк Науковий керівник – проф. Сльотов М.М.
Властивості шарів CdTe:Mg Телурид кадмію є важливим матеріалом сучасної оптоелектроніки. Це зумовлено можливістю виготовлення на його основі різного типу фоточутливих та світловипромінюючих приладів[1]. Перевагою використовуваного в них CdTe порівняно з іншими II-VI сполуками є можливість отримувати шари n- та pтипу провідності шляхом легування різного типу донорними або (та) акцепторними домішками. Разом з тим, на даний час залишається мало вивченим вплив ізовалентних домішок, які значно розширюють функціональні властивості приладів на основі легованих ними матеріалів. Досліджувався вплив ізовалентної домішки Mg на властивості CdTe n-типу провідності з питомим електричним опором ~100 Ом∙см. Легування здійснювалося дифузією у вакуумованій до 10-4 торр кварцовій ампулі. Досліджувалося оптичні, люмінесцентні та електричні властивості. Останні з них проводилися за класичною методикою при зміні температури у діапазоні її 20-120 0С. Оптичні і люмінесцентні властивості вивчалися на універсальній оптичній установці. Вимірювання проводилися як за класичною методикою, так і з використанням методу модуляції. Легування ізовалентною домішкою Mg зумовлює зміну nтипу провідності вихідного матеріалу на p-тип, про що свідчать вимірювання за допомогою термозонда. Одним з додаткових підтверджень інверсії типу провідності є омічність мідних контактів, осаджених на поверхню легованого зразка. Дослідження вольт-амперної характеристики виявили лінійний характер залежності у широкому інтервалі значень та симетричність прямої та оберненої гілок. Проведені відповідні обчислення за експериментальними даними дозволили визначити величину опору – ≈2,2 кОм. На диференціальних кривих оптичного відбивання R'ω отриманих шарів спостерігаються головні особливості при ≈1,50 еВ та ≈2,35 еВ. Вони відповідають значенню величини ширини забороненої зони та оптичні переходи носіїв
83
заряду за участю валентної підзони, відщепленої внаслідок спінорбітальної взаємодії ΔSO у кубічному CdTe. Це свідчить про те, що внаслідок легування не утворюється інша хімічна сполука, а має місце тільки перебудова ансамблю власних і домішкових дефектів при утворенні p-типу провідності. Отриманим шарам властива достатньо інтенсивна люмінесценція на відміну від вихідних нелегованих зразків. Вона локалізована у крайовій області, а її спектр формується двома складовими. Домінуюча з них характеризується властивостями, що притаманні анігіляції екситонів при їх непружному розсіюванні на вільних носіях заряду. На відповідній кривій R'ω цій складовій відповідає особливість при ≈1,48 еВ. Це дозволяє припустити, що мають місце оптичні переходи за участю рівнів Mg, глибина залягання яких становить Eg– меВ. Випромінювання другої складової в діапазоні енергій фотонів ≥Eg формується внаслідок міжзонних переходів вільних носіїв заряду. Підтвердженням тому є узгодженість експериментальної кривої з розрахованою за відомим виразом для міжзонної рекомбінації вільних носіїв заряду [2] E g 2 N ~ ( Eg ) exp . kT Дослідження температурної залежності електропровідності шарів CdTe:Mg дозволило визначити енергію активації Ei. Її величина відповідає глибині залягання енергетичних рівнів, утворених домішкою Mg, і становить Ei 18,9 меВ. Отримана величина узгоджується з результатами оптичних досліджень. 1.
2.
Список літератури Телурид кадмію: домішково-девектні стани та детекторні властивості /[Корбутяк Д. В., Мельничук С. В, Корбут Є.В, Борисик М.М.] – Київ: Видавництво Іван Федорів. – 2000. – 198с. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках / Панков Ж. – Москва: Мир. – 1973. – 456с.
84
Мар’яна Пердейко Наукові керівники – доц. Хомяк В.В. доц.Гавалешко Н.М. Електричні властивості тонких плівок Zn1-xMnxO Для створення приладів на основі контакту металнапівпровідник залежно від застосування необхідні напівпровідники, в яких можна в широких межах змінювати електронну провідність (питомий опір) з допомогою різних технологічних факторів. Наприклад, для випрямляючих контактів метал-напівпровідник бажано використовувати низькоомні напівпровідникові шари. В останні роки помітно зростає інтерес до напівмагнітних напівпровідників, зумовлений можливістю застосування цих матеріалів для створення різних пристроїв спінтроніки. В цьому плані перспективними та багатообіцяючими є тверді розчини Zn1-xMnxO [1]. Базовим матеріалом для одержання таких напівмагнітних напівпро-відників є ZnO – прозорий провідний оксид з енергетичною щілиною 3,37 еВ при кімнатній температурі, питомий опір якого характеризується широким розкидом значень від 10-2 до 109 Ом·см, що зв’язано з різними методами вирощування [2]. Найбільший простий метод одержання плівок Zn1-xMnxO – метод пульверизації з наступним піролізом. Однак цим методом важко отримати плiвки без проколів, а також забезпечити однаковий стехіометричний склад. Згідно з літературними джерелами, високочастотне магнетронне розпилення є перспективним методом одержання шарів Zn1-xMnxO, придатних для використання в різних пристроях. Мета даних досліджень – встановити оптимальні умови формування низькоомних спеціально нелегованих тонких плівок Zn1-xMnxO методом ВЧ-магнетронного реактивного розпилення. Тонкі плівки Zn1-xMnxO були осаджені на очищені сапфірові підкладки. Для розпилення використовувалися попередньо синтезовані, подрібнені і спресовані порошкові мішені у вигляді дисків круглого перерізу з діаметром 40 мм. Частота ВЧ-генератора задавалася на рівні 13,56 МГц. Відстань мішень-підкладка становила 30 мм. Нанесення плівок проводилося при різних
85
температурах підкладки і процентному вмісті компонентів робочого газу (Ar і О2) в камері. Питомий опір плівок вимірювався чотиризондовим методом. Термозондові вимірювання вказали на n-тип провідності всіх вирощених плівок Zn1-xMnxO. Проведені дослідження виявили сильну залежність питомого опору ρ отриманих плівок від процентного співвідношення компонентів аргону і кисню при сталому тиску робочого газу у вакуумній камері Pg ≈ 11 мТор і температурах підкладок при осадженні Ts. При низькому процентному вмісті кисню в робочій газовій суміші (Ar – 93%, О2 – 7%) одержані плівки характеризуються досить великим питомим опором внаслідок існування недоокису цинку. Вирощені плівки мали металевий колір. При збільшенні процентного вмісту кисню в робочій суміші відбувалося різке зменшення ρ незалежно від температури вирощування. Мінімальне значення ρ ≈ 3 · 10-2 Ом·см спостерігається при співвідношенні Ar:О2 = 79:21. Подальше збільшення вмісту кисню знову приводить до різкого збільшення питомого опору ρ ≈ 1·103 Ом·см. Така поведінка питомого опору може бути пояснена існуванням недоокису цинку і кисневих вакансій, які утворюються через недостачу кисню у плівці. Збільшення провідності плівок при зростанні температури осадження є наслідком покращення мікрокристалічності їх структури, зумовленої розростанням розмірів зерен кристалітів і, відповідно, зменшення площі міжбар’єрних меж кристалічних фаз. Отже, отримані результати свідчать про можливість цілеспрямовано керувати електричними властивостями напівмагнітних плівок Zn1-xMnxO, вирощених ВЧ-магнетронним реактивним розпиленням, за допомогою вибору оптимальних технологічних параметрів, зокрема співвідношення процентного вмісту робочих газів, температури вирощування тощо. 1.Dietl T. Zener Model Description of Ferromagnetism in Zinc-Blende Magnetic Semiconductors / T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert // Science. – 2000. .– V. 287. – P. 1019 – 1022. 2..Heo Y.W. Properties of Phosphorus-Doped (Zn, Mg)O Тhin Films and Device Structures / Y.W. Heo, Y.W. Kwon, Y.Li [et al] // J. Elektron. Mater. – 2005. – V. 34. – P. 409-415.
86
Андрій Писанюк Науковий керівник - проф. Ткачук П.М. Оптичні спектри тонких плівок ZnNiO Зацікавленність у дослідженні наноструктур на основі оксидних напівмагнітних напівпровідниках (НМН) передусім зумовлена загальним інтересом в сучасних наукових напрямках саме до нанотехнологій [1 ]. В останнє десятиліття значну увагу дослідників привертає увагу оксид цинку (ZnО), легований перехідними елементами Ме (Мn, Fе, Со, Nі), та тверді розчини на основі ZnО, які містять магнітні компоненти. У таких оксидних напівмагнітних напівпровідниках (НМН) теоретично передбачена можливість формування феромагнітного упорядкування. Проте отримані різними дослідницькими групами експериментальні дані для різних систем ZnО-МеО суперечливі, а механізми утворення феромагнітного стану не вияснені. В представленій роботі наведені результати оптичних досліджень потрійного оксиду ZnNiО в формі тонких плівок. Тонкі плівки Zn1-xNiхО були вирощені методом імпульсного лазерного напилення (ІЛН) та радіочастотного реактивного розпорошення (РЧРР). У методиці ІЛН оптимальна густина енергії лазерного випромінювання складала 5,5 Дж/см2. У методиці РЧРР вирощування тонких плівок здійснювалось в атмосфері суміші аргону і кисню. Композитні мішені для обох технологічних методів готувались шляхом гарячого пресування з використанням порошкоподібних оксидів ZnО та NiO. Спектри оптичного пропускання та поглинання реєструвались в діапазоні довжин хвиль (0.2-25) мкм при температурах (4.2 - 300) К. Дослідження спектральної залежності коефіцієнта поглинання α проводилось шляхом вимірювання коефіцієнта пропускання Т. На рис.1 наведено спектр пропускання тонкої плівки Zn0,98Ni0,02O на кварцовій підкладинці.
87
Коефіцієнт пропускання
0,75
0,60
d-d переходи
0,45
0,30
Zn0.92Ni0,02O T=300 K 0,15
0,00 400
420
440
460
480
500
520
540
Довжина хвилі (нм)
Рис. 1. Спектр пропускання плівки Zn0,98Ni0,02O, нанесеної на кварцову підкладинку Як і для випадку плівок Zn1-xCoxO вони були отримані методом іонно-плазмового осадження. Однак, на відміну від оксидів Zn1-xMnxO та Zn1-xCoxO, отримані тонкі плівки Zn1-xNixO характеризуються малими значеннями коефіцієнта пропускання в області прозорості матеріалу. Край власного поглинання плівок Zn1-xNixO при кімнатній температурі спостерігається в тій же спектральній області, що і для оксиду ZnO. Однак зафіксувати зміщення краю поглинання при зміні вмісту Ni не вдається внаслідок сильного впливу довгохвильового поглинання. Детальні дослідження цієї ділянки спектра дозволили виявити дві смуги поглинання з максимумом при 1,82 та 2,02 еВ. Список літератури 1. Pei G. Synthesis and characterization of Al-doped Zn0.95Ni0.05O nanocrystals / G. Pei, C. Xia, L. Wang, Z. Li, X. Jiao, J. Xu // Scripta Materialia.- 2007.- Vol. 56, No. 11.-P. 967-970.
88
Іван Пислар Науковий керівник - доц. БраїловськийВ. В. Периметрична система охорони Останнім часом у зв'язку з підвищенням загроз несанкціонованого проникнення на режимні та приватні території гостро стоїть питання поліпшення технічних характеристик периметричних систем охорони, таких як ультразвукові, вібраційні, дротяні, пасивні та активні інфрачервоні. Відомі інфрачервоні охоронні системи вимагають значних зусиль в процесі їх налагодження та експлуатації. Усунути основні недоліки інфрачервоних систем можна, якщо інфрачервоні промені замінити на промені видимого діапазону світла. При цьому світлові промені видимого діапазону можна зробити невидимим для людського зору, якщо скористатись специфічною особливістю зору, яка полягає в нечутливості зору до світлових імпульсів тривалістю менше 0,1 с. На рис.1 зображена структурна схема запропонованої периметричної системи охорони на світлових променях видимого діапазону.
рис. 1. Структурна схема периметричної системи охорони.
Система складається з джерела живлення, джерела модульованого світлового променя, модулятора світлового променя, виконуючого пристрою, приймача з підсилювачем та
89
синхронного детектора. Тривалість та частота руху світлових променів задаються генератором імпульсів. Сформовані генератором імпульси підсилюються і подаються на модулятор світлового променя. В приймальній частині системи світлові імпульси перетворюються в електричні за допомогою фотодіода. Отримані електричні імпульси подаються на повторювач напруги (транзистор VT1), підсилювачі (VT2 та DA1) та синхронний детектор (DA2) як опорний сигнал синхронного детектора використовуються імпульси, сформовані генератором імпульсів.
Рис. 2. Схема електрична принципова схема приймальної частинпи периметричної системи охорони
Технічні характеристики периметричної системи охорони: - напруга живлення 9 – 14 В; - струм споживання 0.5 А; - частота руху імпульсу: 2Гц - 5Гц; - тривалість імпульсу: 0,1 с; - довжина периметра: 120м; Список літератури 1. chromotech.ru Інтегральні мікросхеми [ Електронний ресурс ]. — Режим доступу до каталогу: – http://chromotech.ru/int/AVR/Books/Ref/opa.pdf
90
Віталій Поляк Науковий керівник – проф. Анатичук Л. І. асист. Прибила А.В.
Термоелектричні генератори, що використовують енергію океану Відомо, що потреби людства в енергії зростають з кожним роком. Поряд із цим запаси традиційних природних палив (нафти, вугілля, газу та ін.), а також ядерного палива є вичерпними. Можливі два шляхи: сувора економія енергоресурсів або використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії. Одним з таких відновлюваних джерел енергії є світовий океан. Технологія перетворення тепла океану називається OTEC (від англ. Ocean Thermal Energy Conversion). Відомі системи ОТЕС – це теплові машини, що працюють за циклом Ренкіна з використанням робочої рідини з низькою температурою кипіння (аміак). У таких машинах природний перепад температур в океані застосовується для генерування електричної потужності [1]. Проте в них є певні недоліки, які пов’язані з великою кількістю конструктивних елементів, що зменшує загальний ресурс роботи системи ОТЕС. Крім того, завжди існує загроза екологічного забруднення океану аміаком. Вказаних недоліків немає у системі ОТЕС з термоелектричним перетворенням енергії [2]. Метою даної роботи є визначення можливостей і перспектив термоелектричного перетворення теплової енергії океану та створення концепції термоелектричної електростанції. Вже відомі конструкції термоелектричних ОТЕС, в яких для своєї роботи використовується тепла вода з поверхні океану та холодна, яка качається насосом з глибини 1000 м. Проте суттєвим недоліком таких систем ОТЕС є необхідність затрачувати енергію на прокачування води з дна океану. В [3] показано, що температура поверхні води в тропічній зоні досягає 29 °С, а на глибині 1000 метрів знижується до 4-5 °С. Проаналізувавши ці перепади, окреслено територію із перепадом температур в 20 ºС (151 млн. км2), яка поглинає за день 1.86·1016 Вт сонячної енергії. Якщо добувати з неї навіть
91
1% енергії, то це буде більше енергії, ніж споживає людство (2·1013 Вт). У даній роботі запропонована ідея термоелектричної електростанції, яка позбавлена вказаного недоліку (рис.1). Для цього розроблено конструкцію приладу циклічного піднімання й опускання (ПЦПО) термоелектричного генератора, який Рис. 1. Термоелектрична ОТЕС дозволяє акумулювати тепло на поверхні і на дні океану для того, щоб термоелектричний генератор міг використати це тепло для генерації електроенергії. Даний прилад працює тільки за рахунок розширення і стиснення робочої рідини (спирт), яка нагрівається на поверхні і охолоджується на дні океану. Завдяки оберненому механізму, під час розширення рідини загальний об’єм приладу зменшується і, згідно із законами Архімеда, система рухається на дно океану. Аналогічно під час стиснення рідини на дні океану система починає рухатися на поверхню. Розрахунками показано, що при температурі вхідної теплої води Т1=25 °С та вхідної холодної Т2=5 °С один модуль генерує 18 мВт електроенергії, при цьому ККД складає η=0,35%. Для електростанції потужністю 100 кВт необхідно використати 5,5 млн. модулів. Потужність, яку треба витрати на роботу насосів, складає 78,37 кВт. Таким чином, з використанням приладу циклічного піднімання й опускання потужність можна підвищити в 5 разів. Список літератури 1. Vega L.A. Ocean Thermal Energy Conversion Primer / L.A. Vega // Marine Tech-nology Society Journal. – 2002. – V. 6, No. 4. – P. 25 – 35. 2. Levitus S. World Ocean Atlas 1994 Volume 4: Temperature / S. Levitus, T. Boyer. – W. : National Oceanographic data centre, 1994. – P. 18 – 30.
92
Микола Попадюк Науковий керівник–доц. Маник О.М. Структурно-силові особливості хімічного зв’язку кристалів кадмію Кадмій, (Cd) – елемент II групи періодичної системи елементів. Сріблясто-білий метал з синюватим відтінком. Характеризується високою пластичністю, а при нагріванні до 353 К стає крихким. Кристалізується в гексагональній щільній упаковці, що утворює спіральні ланцюжки: при цьому кожен атом має два найближчі сусіди у власному і чотири – дещо віддалені – в сусідніх ланцюжках. Поліморфні модифікації відрізняються ретикулярною щільністю ідентичних площин кристалічної гратки, типом структури і об’ємом міжвузлів. Зміна цих характеристик впливає на хімічні, електричні і магнітні властивості [1]. Таке якісне представлення хімічного зв’язку Cd дає можливість пояснити його деякі фізичні властивості. Однак для створення нових матеріалів на основі Cd необхідна додаткова інформація про його характеристики. Тому метою даної роботи були комплексні дослідження структури хімічного зв’язку Cd, його силових характеристик. Вибір Cd як об’єкта досліджень зумовлений ще й тим, що динаміка формування та особливості поведінки хімічного зв’язку кадмію в твердих розчинах мало досліджені. Особливої уваги заслуговують тверді розчини кадмію та цинку з сурмою – перспективні термоелектричні матеріали, здатні прийти на заміну матеріалів, виготовлених з елементів, що в природі вже вичерпуються і є більш дорогими. Необхідність проведення таких досліджень викликана тим, що, на відміну від традиційних методів переходу від теорії гратки до теорії пружності [2], в даній роботі розв’язано обернену задачу: за експериментальними даними пружних модулів [1] було розраховано силові постійні хімічних зв’язків мікроскопічної теорії кристалічних граток. Зв’язок між компонентами тензора пружних модулів Сik,mn і силовими константами мікроскопічної теорії має вигляд
93
~ 1 C ik , mn 2V z k
( )
ik( h ) Ah m Ah n ,
(1)
де ik – коефіцієнти розкладу потенціальної енергії Ф в ряд за зміщеннями; А – матриця, що задає положення атома в елементарній комірці; Vz – об’єм елементарної комірки. Пружні властивості описувалися в наближенні моделі простого гармонічного осцилятора. В такому наближенні величини ( ) ik( h ) пов’язані з коефіцієнтами пружності f(ℓ) нееквівалентних орбіталей співвідношенням ( )
ik(h ) f ( )
( )
ik( h) ,
(2)
де ( ) ik( h ) cos hi cos hk є добутками направляючих косинусів зв’язків ℓ з осями координат xi та xk (1≤ i,k ≤3) елементарної комірки. Підставляючи (2) в (1) з урахуванням всіх можливих комбінацій значень індексів i, k, m, n, що допускаються групою симетрії кристалу, отримали систему алгебраїчних рівнянь для знаходження f(ℓ). Аналіз отриманих результатів показав, що, на відміну від ідеальної гексагональної структури, де силові постійні f(ℓ) для всіх ℓ однакові, реальна структура Cd характеризується набором чисельних значень f(ℓ), а саме: f ( 1 ) 50 Н/м ; f ( 2 ) 42 Н/м ; f ( 3 ) 39 Н/м ; f (4) 32 Н/м ; f ( 5 ) 16 Н/м . (3) Їх врахування веде до появи нових можливостей формування необхідної поліморфної модифікації і може бути використаним для отримання нових штучних матеріалів на основі Cd з наперед заданими параметрами. Список літератури 1. Дриц Н. Е. Свойства элементов / Дриц Н. Е. – М. : Металлургия, 1985. – 672 с. 2. Лейбфрид Г. Микроскопическая теория механических и тепловых свойств кристаллов / Лейбфрид Г. – М.- Л.: Физматгиз, 1963. – 312 с.
94
Вадим Пуйко Науковий керівник — асист. Верига А. Д. Передавальна частина завадозахищеної радіостанції Широке застосування систем рухомого зв’язку вимагає малих габаритів його приймально-передавальних пристроїв та захисту передаваних даних, оскільки сигнал передається через радіоефір і може бути вільно перехопленим. Перше досягається застосуванням радіоелектронної бази на мікросхемах великої інтеграції, друге – застосуванням спеціальних методів математичної обробки даних до передавання та після приймання сигналу. Нами пропонується застосувати програмовано логічну інтегральну схему (ПЛІС), на якій можна реалізувати пристрій, що відповідає обом вищенаведеним вимогам. Представлений електронний пристрій призначений для інтегрування до складу мобільної приймально-передавальної радіостанції та забезпечує захищену від прослуховування передачу мови і дозволяє передавати сигнал на визначену відстань за умов вищого рівня завад в ефірі шляхом застосування методу розширення спектра радіосигналу порівняно з традиційними методами. Функціональна схема кодера-модулятора наведена на рис.1. Стиснений двійковий сигнал поступає на суматор за модулем «2», де він змішується із ПВП [1], яка поступає туди на швидкості 1 Мбіт/с. BPSK-модулятор перетворює результуючий ЗПН (З Поверенням до Нуля) сигнал у БПН (Без Поверення до Нуля), який являє собою множину значень {-1; +1}[2, 3]. DDS-генератор використовує цей сигнал як керуючий і в залежності від поточного його значення (+1 чи -1) видає синусоїдальний сигнал потрібної фази (0° чи 180°) та наперед заданої частоти. Отримана цифрова послідовність подається на цифро-аналоговий перетворювач, робота якого контролюється пристроєм керування. У результаті формується аналоговий смуговий сигнал з необхідною частотою.
95
Рис. 1 – Функціональна схема кодера каналу та модулятора: Генератор ПВП – генератор псевдовипадкової послідовності; ПЛІС – програмована логічна інтегральна мікросхема; BPSK (Binary PhaseShift Keying) – двійкова фазова модуляція; DDS (Direct Digital Synthesizer) – схема прямого цифрового синтезу; ЦАП – цифроаналоговий перетворювач
Програмована логічна інтегральна схема, ПЛІС [4], (англ. programmable logic device, PLD) в даному проекті запрограмована (марка ПЛІС - CPLD фірми Altera сімейства MAX II – EPM570F100C5N) так, щоб виконувати 2 основні функції: 1) розширення спектра цифрового сигналу за допомогою ПВП; 2) керування роботою модулятора AD9953. Список літератури 1. Волков Л.Н. Системы цифровой радиосвязи / Л.Н. Волков М.С. Немировский, Н.С Шинаков– М.: Эко-Трендз, 2005.– 392 с. 2. Скляр Б. Цифровая свіязь:2-е изд. / Б. Скляр – М.: Вильямс, 2003. – 1104с. 3. Kanirkar N. B. BER Vs SNR Performance Comparison of DSSS CDMA FPGA Based Hardware with AWGN // International Journal of Electronic Engineering Research. – 2009. – №2. – P. 155-168. 4. Максфилд К. Проектирование на ПЛИС: Архитектура, средства, методы / Максфилд К. – М.: Додэка, 2007. – 408 с.
96
Василь Равлюк Науковий керівник – доц. Ластівка Г.І. Шифратор голосу з використанням комплексного скрембліювання часової області Незважаючи на широке впровадження автоматизованих і комп’ютеризованих систем обробки інформації, людська мова залишається одним із найважливіших шляхів інформаційної взаємодії. Більше того, при децентралізації економічної й політичної систем і відповідному зростанні потреби у оперативній інформації, що безпосередньо зв’язує самостійних у прийнятті рішень людей, важливість мовного обміну суттєво зростає. Одночасно зростає необхідність у забезпеченні конфіденційності мовного обміну [1]. Саме тому створення пристроїв закриття мови при передачі її каналами зв’язку є головним рішенням такого завдання [2].
Рис. 1. Структурна схема шифратора голосу
97
Структурна схема шифратора голосу зображена на рис. 1. Пристрій складається зі стандартного AVR-мікроконтролера з RAM-розширенням і живиться стабілізованою напругою 5 В, що поступає зі стандартного лінійного регулятора напруги. Споживання струму в стані готовності 60 мА, основна частина якого протікає через блок індикації і аудіопідсилювач. У режимі шифрування у схемі протікає додатковий струм із значенням біля 30 мА, а в режимі активного шифрування загальний струм споживання складає біля 100 мА. У зв’язку з проміжною буферизацією мовного сигналу є певний спосіб додаткової синхронізації, тобто всі затримки сигналу будуть становити порядку 2,6 с, а тому розроблена система здатна працювати в напівдуплексному режимі і є сумісною з нормальною телефонією та радіоканалами зв’язку. Спроектований пристрій налаштований як симетрична криптосистема, в якій початкові ключі становлять число до 16 десяткових цифр, які вводяться безпосередньо з клавіатури пристрою. Для цієї криптосистеми з 16 знаків після коми можна отримати майже 1016 різних початкових умов (можливих ключів). Двійковим еквівалентом ключа є 53 -бітний блок. Атака такого комплексу буде вимагати значних обчислювальних ресурсів, а тому безпека такої системи забезпечує більше ніж тактичний рівень захисту. Встановлювати такий шифратор можна для будь-якого голосового каналу (аналогового, цифрового), зокрема ефективно компенсує надмірність у людському голосовому сигналі, оскільки працює з довгими блоками, що керуються ключовими підстановками з псевдовипадковим поширенням компонентів сигналу для кожного окремого транспортуючого блоку. Список літератури 1. Дворянкин С. В. Методы закрытия речевых сигналов в телефонных каналах [Текст] / С.В. Дворянкин, Д.В. Девочкин. – М.: Конфидент, 1995. –– 245 с. 2. Fakatselis John Processing Gain for Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems and PRISMTM [Text] / John Fakatselis, Madjid A.Belkerdid. – Application Note 9633 Harris Semiconductor, 1996. –– 326 p.
98
Сергій Равлюк Науковий керівник – асист. Галюк С.Д. Транзисторний генератор шумових сигналів для систем зв’язку Генератор хаосу є основним елементом систем зв’язку побудованих на основі хаотичних сигналів, зокрема прямохаотичних [1], і забезпечує генерацію хаотичних коливань у необхідному діапазоні частот. Для комунікаційних систем радіо- та ВЧ - діапазону доцільно використовувати ємнісні трьохточки, тому що використовувані в них зовнішні (зосереджені) конденсатори дозволяють знизити вплив власних ємностей транзистора на характеристики коливальних режимів. Генератор Колпітца (рис.1) є прикладом ємнісної трьохточкової схеми [2]. Він містить один нелінійний активний елемент – біполярний транзистор VT. Зворотний зв'язок генератора забезпечується індуктивністю L з опором RL і дільником напруги з ємностей С 1 і С2, робоча точка транзистора встановлюється за допомогою напруг UC, UE й опору RE.
Рис. 1. Генератор Колпіца
За допомогою моделювання в MultiSim була встановлена можливість одержання хаотичних коливань у генераторі Колпітца у радіодіапазоні. На рис. 2 зображені фазовий портрет коливань, а на рис. 3 – спектр сигналу UКE для типового хаотичного режиму генератора. Наведені характеристики отримані при використанні транзистора 2N2222А в як активного елемента при наступних параметрах: UC= 20 В, UE = -20 В, RL = 80 Oм, RE = 3,1 кОм, L= 1 мкГн, C1 = C2 = 100 пФ.
99
Рис. 2. Фазовий портрет атрактора
Рис. 3. Спектр сигналу UКE Як видно з рис. 3, особливістю хаотичного режиму генератора є широкосмуговість збуджуваних у ньому коливань. У наведеному прикладі при w0 21 МГц спектр потужності сигналу протягується як в область дуже низьких частот, так і в область високих частот, що у кілька разів перевищують w0 . Така надширокосмуговість генератора перешкоджає його безпосередньому використанню в прямохаотичних системах зв'язку. Список літератури 1. Дмитриев А.С. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи / А. С. Дмитриев, А. И. Панас. – М.: Изд. Физико–математической литературы, 2002. – 252с. 2. Ефремова Е.В. Генераторы хаотических колебаний радио- и СВЧ диапазонов / Е.В. Евремова // Успехи современной радиоэлектроники. – 2008. – №1. – С. 17–31.
100
Марія Романюк Науковий керівник – доц. Новіков С.М. Топографічне зображення дислокації в особливому положенні при дії ультразвукової деформації Періодичність деформацій ультразвукової стоячої поперечної хвилі дозволяє провести наочний і послідовний аналіз закономірностей дифракційного розповсюдження Х-хвиль у кристалах, що містять різного типу дефекти [1]. Акустична дія, крім того, дозволяє керувати Х-хвильовим полем всередині кристала, що значно розширює можливості методів ідентифікації різних структурних недосконалостей. При різних відступах від лінії дислокації паралельно площині ковзання саме поблизу лінії дислокації над і під екстраплощиною виникають специфічні ефекти каналювання та перерозсіяння інтенсивності (рис.1). Тому було цікаво дослідити вплив слабкого ультразвукового поля на формування тонкої структури дифракційного зображення дислокації в області значних деформацій. У сильно спотворених областях кристала має місце не тільки заломлення, але й дифракція блохівських хвиль; завдяки міжзонному розсіянню народжуються нові хвильові поля, які не тільки розповсюджуються незалежно, але й інтерферують з існуючим хвильовим полем. Як видно з топограм (рис.1,а-2,а) при у<–2 мкм, тобто коли Pef<0,5 (Pef= ( r ) h ), у верхній частині по центру трикутника Бормана до t<200 мкм (t0,3) домінують екстинкційні контури інтенсивності. З ростом товщини кристала і відповідно поглинання амплітуди екстинкційних контурів зменшуються, тому надалі уже переважають довгоперіодні деформаційні осциляції інтенсивності. Ця тенденція зростає з віддаленням від лінії дислокації. При U0=510–11 см ультразвукове поле майже не впливає на розподіли Rh(x,z) поблизу лінії дислокації в тих областях кристала, де ефективна деформація Pef >0,5 (рис.2). Починаючи з y<–5 мкм (Pef <0,5), вплив ультразвукового поля на формування екстинкційних контурів проявляється у виникненні, на відміну від рис.1, характерних осциляцій інтенсивності з періодом по обидва боки уявного циліндра, радіусом у5 мкм, в якому 0,5< Pef <2,5 і вже
101
починаючи з у= –10 мкм, де Pef 0,24 (рис.2,г), ефекти каналювання інтенсивності, які спостерігаються на рис.1, вже повністю пригнічуються. в)
б)
г)
д
а)
Рис. 1. Si ( 22 0 ), MoКα1-випромінювання: а) Rh ( x, y ) ; Rh ( x, z ) у площині дифракції при різних відступах від площини ковзання: б) y0= –1 мкм Pef=2,3, в) y0=–5, Pef =0,45, г) y0=–10, Pef=0,25, д) y0=–25, Pef =0,08. в)
б)
г)
д
а)
Рис. 2. Те ж саме, що і на рис.1. Амплітуда УЗ U0=510–11 см, s=. б)
Pefmax = 2,32, Pefmin =2,24; в) Pefmax =0,5, Pefmin =0,42; г) Pefmax =0,26, Pefmin =0,2; д) Pefmax =0,12, Pefmin =0,07. 1. Хрупа В.И. Лауэ-дифракция на акустически возбужденных кристаллах кремния, содержащих дислокации / В.И. Хрупа, О.В. Петросян, И.Р. Энтин // УФЖ. – 1991. – T. 36. – №3. – С. 421-425. 2. Фодчук І.М. Вплив макродеформацій на Х-променеве топографічне зображення дислокацій / І.М. Фодчук, С.Н. Новіков, А.Я. Струк, Д.Г. Федорцов // Металлофизика и новейшие технологии. – 2010 – Т. 32. – №9. – С. 1227-1239.
102
Станіслав Романюк Науковий керівник – асист. Кобилянський Р.Р. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення У даний час вимірювання температури тіла у медицині є одним із перших і найбільш розповсюджених способів діагностики стану здоров’я людини. Для вимірювання температури тіла можна використовувати як ртутні, так і електронні термометри. Однак ртутні термометри є небезпечними при використанні, а електронні мають хімічні гальванічні елементи живлення, які містять у своєму складі отруйні речовини. Утилізація і переробка таких гальванічних елементів практично відсутня, що значно погіршує екологічний стан навколишнього середовища. Не менш важливою є проблема достовірності показів електронного термометра у період, коли закінчується термін придатності хімічного джерела живлення. Вирішити вищезгадані проблеми можна за допомогою використання мініатюрних термоелектричних перетворювачів енергії [1]. Тому метою цієї роботи є розробка та створення електронного термометра із термоелектричним джерелом живлення, принцип роботи якого базується на використанні тепла тіла людини. Було створено фізичну модель електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення (рис.1), проведено розрахунок габаритних розмірів і кількості кристалів генераторного термоелектричного модуля, параметрів гарячого та холодного радіаторів такого термометра [1-3], а також визначено розміщення всіх конструктивних елементів, що дало можливість отримати оптимальну конструкцію запропонованого електронного термометра. Виготовлено експериментальний зразок електронного термометра із термоелектричним джерелом живлення (рис.2) та проведено дослідження його характеристик. Експериментально підтверджено можливість отримання необхідних напруги U = 2 В, струму I = 0,05 мА, електричної потужності P = 0,1 мВт за рахунок термоелектричного модуля з використанням тепла від тіла людини.
103
Рис.1. Фізична модель медичного електронного термометра з термоелектричним джерелом живлення: 1 – радіатор, який сприймає тепло людини, 2 – термоелектричний модуль, 3 – радіатор, що відводить тепло, 4 – стабілізатор напруги, 5 – електронний термометр, Q1 – тепловий потік від тіла людини до радіатора, Q2 – тепловий потік від радіатора до термоелектричного модуля, Q3 – тепловий потік з радіатора в оточуюче середовище, Q4 – тепловий потік з радіатора в оточуюче середовище, W – електрична потужність модуля
Рис.2. Зовнішній вигляд експериментального зразка електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення
Таким чином, впровадження запропонованого електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення матиме екологічну, технічну та економічну доцільність. Список літератури 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник / Л.И. Анатычук – К.: Наукова думка, 1979. – 766 с. 2. Цивина Т.А. Модель теплообмена человека и идентификация ее параметров / Т.А. Цивина, А.И. Ажаев // Физиология человека. – 1979. – Т.5, №1. – С. 159 – 163. 3. Григорьев В.А. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / В.А. Григорьев, В.М. Зорин. – М.: Энергоиздат, 1982. – 512 с.
104
Максим Савко Наукові керівники – доц. Браїловський В.В. Інж -констр. Іванчук М.М. Генератор прямого цифрового синтезу У даний час генератори прямого цифрового синтезу аналогових сигналів – синтезатори DDS все ширше використовуються в радіоелектронних схемах і системах, причому як для роботи у високочастотному діапазоні (до сотень мегагерц), так і в низькочастотному( одиниці, частки герц) діапазонах. Завдяки розвитку схемотехніки і технології інтегральні синтезатори DDS стають недорогими компонентами з низьким енергоспоживанням. У той же час вони забезпечують високу якість генерованих сигналів навіть порівняно з таким високоточним методом генерування, як, наприклад, метод із петлею фазового підстроювання частоти. Метод прямого цифрового синтезу полягає в генерації послідовності цифрових сигналів і їх подальшого перетворення в аналогову форму за допомогою ЦАПа. Оскільки сигнал спочатку синтезується в цифровій формі, то такий пристрій може забезпечити швидку зміну частоти, широкий діапазон генерованих частот при достатньо малому кроці сітки генерованих частот. Метою даної роботи є розробка малогабаритного синтезатора частоти. За основу схеми було взято мікросхему генератора AD9833 та мікроконтролер ATmega8. Функціональна схема DDS генератора зображена на рис.1 Схема DDS генерує сигнал синусоїдальної, трикутної, прямокутної форм із заданою частотою та фазою. Частота вихідного сигналу визначається такими параметрами як частота тактового сигналу та двійкове число, яке записане в регістр частоти. При 28 бітах розрядності регістра частоти і 25 МГц тактової частоти похибка задання частоти не перевищує 0.1 Гц. Двійкове число, записане в регістр частоти, подається на вхід акумулятора фази.
105
Рис.1 Функціональна схема DDS-генератора.
Якщо використовується постійний запам’ятовуючий пристрій (ПЗП) з табличним значенням синуса, то акумулятор фази визначає адресу відповідному миттєвому значенню фази і подає його на вхід ПЗП, при цьому на виході ПЗП ми отримуємо поточне значення амплітуди в цифровому вигляді. В подальшому ЦАП перетворює цифрове значення у відповідне значення напруги чи струму. Цифровий синтезатор аналогових сигналів DDS може бути використаний як генератор сигналів для налаштування підсилювачів низької частоти. Його можна використати як генератор сигналу гетеродину супергетеродинного приймача радіосигналів. Технічні характеристики розробленого генератора наступні: Напруга живлення Максимальна генерована частота, Максимальна амплітуда сигналу Відношення сигнал-шум
5 або 9 В 2.5 МГц 0.65 В 60 дБ
Список літератури 1. analog.com Analog deices 12,65 mW, 2,3v to 5,5v, Programmable Waweform Generator [ Електронний ресурс ]. — Режим доступу до каталогу:–http://www.analog.com/static/importedfiles/data_sheets/AD9833.pdf
106
Ірина Свекла Наукові керівники – проф. Косяченко Л.А., доц. Маслянчук О.Л. Застосування детекторів рентгенівського випромінювання на основі CdTe у медицині Стрімкий розвиток засобів діагностики і лікування потребує досконаліших пристроїв для реєстрації високоенергетичного випромінювання. Передусім це стосується ядерної медицини та цифрової радіографії, зокрема рентгенівського дослідження скелету, мамографії, комп‘ютерної томографії [1, 2]. Ядерна медицина базується на функціональній візуалізації захворювань на основі введення в організм радіоактивної речовини. Швидкий розвиток цієї галузі зумовлений необхідністю отримувати детальнішу інформацію про захворювання та відтворювати чіткі зображення досліджуваного об‘єктa. Застосовувані для цього напівпровідникові детектори, які у 1960-х роках прийшли на зміну сцинтиляторам на основі NaI відрізняються кращими спектрометричними характеристиками, забезпечують більшу контрастність і швидкодію. Ще однією областю застосування детекторів у медицині є цифрова радіографія, яка приходить на зміну традиційним засобам діагностики із застосуванням плівки або флуоресцентного екранa. На початку 1990-х років було висунуто концепцію, а згодом розроблено пристрої медичної діагностики, що дозволяють перетворювати інформацію, яка міститься у рентгенівському випромінюванні, що пройшло крізь об’єкт, безпосередньо в масив цифрових електричних сигналів без використання проміжного видимого зображення на флуоресцентному екрані та його перетворення в електричні сигнали за допомогою матриці фотодіодів. Так виникли детектори з прямим перетворенням зображення, створеного Х-променями, які дозволили суттєво збільшити роздільну здатність, зменшити дозу опромінення пацієнта, розширити можливості діагностики (цифрове архівування та пошукові системи, відображення збережених зображень без втрати якості, розширення можливості аналізу даних та обробки зображень). Для забезпечення ефективної роботи детектора фотопровідник, з якого виготовлений поглинальний шар, повинен задовольняти жорсткі вимоги щодо поглинальної здатності та чутливості, темнового струму в колі детектора, максимального часу прольоту носієм товщі
107
фотопровідника, радіаційної та часової стійкості, простоти технології нанесення фотопровідника на матрицю тонкоплівкових транзисторів. Серед усіх матеріалів, що використовуються у детекторах рентгенівського випромінювання, CdTe і CdZnTe є найпривабливішими для кількісних досліджень і конкурентоздатними порівняно із традиційними системами на основі сцинтиляторів, Si і Ge. Тому останнім часом значні зусилля дослідників та технологів спрямовані на розробку медичних приладів на основі CdTe – детекторів, переваги яких пов‘язані насамперед з високим атомним номером і густиною (що зумовлює значне поглинання квантів), а також широкою забороненою зоною (що є передумовою малого темнового струму в колі детектора). В результаті ці прилади мають високу ефективність детектування при роботі при кімнатній температурі і є дуже привабливими для реєстрації рентгенівського і -випромінювання. Особливе місце серед детекторів з прямим перетворенням зображення належить панелям, де як детектуючий матеріал виступає тонкий напівпровідниковий шар. Першим матеріалом, який успішно використовувався в таких детекторах зображення, був аморфний селен – напівпровідник, якому властиві деякі недоліки, серед яких – відносно низька поглинальна здатність і низька рухливість носіїв заряду. Останнім часом все частіше як фотопровідник для плоских детекторів з прямим перетворенням Х-зображення пропонується полікристалічний телурид кадмію (CdTe). Поступаючись за електропровідністю, цей напівпровідник має важливі переваги порівняно з a-Se: більший коефіцієнт поглинання Х-променів в області енергії квантів 50 – 80 кеВ, що дозволяє зменшити товщину фотопровідника при тій же чутливості пристрою; більшу довжину вільного пробігу носіїв заряду, що дозволяє зменшити прикладену напругу до шару напівпровідника; меншу середню енергію утворення електронно-діркової пари, що забезпечує вищу чутливість CdTe до рентгенівського випромінювання, а отже, зниження дози опромінення організму пацієнта при клінічному обстеженні. Список літератури 1. C. Scheiber. Medical applications of CdTe and CdZnTe detectors / C. Scheiber, G.C. Giakos // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – 2001. – A 458. – Р.12-25. 2. C. Scheiber. CdTe and CdZnTe detectors in nuclear medicine / C. Scheiber // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – 2000. – A 448. – Р. 513-524.
108
Юрій Сенюк Науковий керівник – асист. Лисько В.В. Вимірювання властивостей термоелектричних матеріалів при високих температурах Точне визначення властивостей термоелектричних матеріалів важливе для розробки якісних термоелектричних пристроїв. Крім того, для покращення якості самих матеріалів необхідно мати чіткий зв’язок між технологічними діями при отриманні матеріалів та одержаними параметрами. З огляду на можливі величини похибок найбільш складним є процес вимірювання теплопровідності в широкому інтервалі температур. Зазвичай для визначення теплопровідності зразків правильної геометричної форми застосовують абсолютний метод [1, 2]. До основних джерел похибок можна віднести втрати тепла з поверхні зразка та нагрівника зразка, похибки вимірювальних приладів, похибки у визначенні перепаду температур на зразку та ін. Теплові втрати випромінюванням з поверхні зразка стають помітними вже за температури 100 °С, тому їх необхідно враховувати при визначенні теплопровідності [3, 4]. У праці [4] встановлено, що навіть використання загальноприйнятих градієнтних радіаційних екранів зменшує величини цих похибок тільки до рівня 15-20% при температурах до Рис. 1. Втрати тепла випро500 °С. Причиною таких мінюванням при вимірюванні похибок є потік тепла теплопровідності абсолютним випромінюванням вздовж методом
109
зразка в проміжку між зразком та екраном (рис. 1). Шляхом застосування радіаційних кілець, розміщених на екрані, та блискучого відбивача на термостаті між зразком та екраном ці похибки можуть бути зменшені до рівня 0,5-1,6%. Метою даної роботи є дослідження похибок вимірювання теплопровідності, пов’язаних з випромінюванням, при розширенні температурного діапазону до 900 °С та розробка способів їх мінімізації. Для досягнення поставленої мети було використано методи об’єктно-орієнтованого комп’ютерного моделювання. За допомогою розробленої комп’ютерної моделі розраховано температурні залежності втрат тепла випромінюванням від ступенів чорноти зразка, екрана, нагрівників зразка та екрана, термостату, а також їх геометричних розмірів в інтервалі температур від кімнатної до 900 °С. Визначено умови мінімізації цих втрат. Розглянуто втрати тепла з досліджуваного зразка та нагрівника зразка для випадку, коли простір між зразком та екраном заповнюється теплоізоляційною засипкою. Отримано залежності втрат тепла по тепловій ізоляції від температури, геометричних розмірів зразка та елементів конструкції вимірювальної установки, теплопровідності матеріалів. Побудовано поправочні функції для врахування цих втрат при обчисленні теплопровідності досліджуваного зразка. Список літератури 1. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник/ Л.И. Анатычук. – Киев: Наук. думка, 1979. – 768 с. 2. Анатичук Л. І. Установка для вимірювання властивостей напівпровідникового термоелектричного матеріалу/ Л.І. Анатичук, М.В. Гаврилюк, В.В. Лисько// Термоелектрика. – 2010. – №3. 3. Петров А.В. Методики измерения теплопроводности полупроводников при высоких температурах. Термоэлектрические свойства полупроводников/ А.В. Петров // Изд. АНСССР М-Л. – 1963. – C.27-35. 4. Анатичук Л. І. Дослідження впливу випромінювання на точність вимірювання теплопровідності абсолютним методом/ Л.І. Анатичук, В.В. Лисько// Термоелектрика. – 2012. – №1.
110
Дмитро Скутельник Науковий керівник – головн. н.с. Михайловський В.Я. Оцінка параметрів секційних і каскадних модулів на основі PbTe/Zn4Sb3 для термоелектричних рекуператорів тепла Для створення генераторних модулів, температура гарячої сторони яких складає 775-875 К, використовується матеріал на основі PbTe. Однак на відміну від n-PbTe, p-тип має низьку механічну міцність і нестабільні параметри. Найбільш перспективною альтернативою є β-Zn4Sb3, який має високу ефективність (ZT=1.2-1.4 при 675 K) при низькій собівартості. Такий матеріал можна використати як гілку p-типу провідності для середньотемпературних термоелектричних модулів [1]. Розрахунок і проектування модулів здійснювали з використанням методів теорії оптимального керування та експериментально виміряних концентраційно-температурних залежностей параметрів , , зразків PbTe n-типу провідності легованих йодом та європієм, а також зразків p-типу провідності – Zn3.96+xCd0.04Sb3 та (Zn1-xCdx)4Sb3 [2]. Отримані температурні залежності апроксимували двовимірними поліномами у вигляді n,p = n,p(x0n,p,T), n,p = n,p(x0n,p,T), n,p = n,p(x0n,p,T). Коефіцієнти поліномів вводили в програмне забезпечення як вхідні дані для проектування термоелектричних модулів. Позначення гілок модулів з таких матеріалів показано в таблиці. Таблиця 1. Позначення та концентраційні інтервали гілок генераторних модулів з термоелектричних матеріалів на основі PbTe/Zn4Sb3
Позн.
Вітка n-типу
Позн.
Вітка p-типу
PbTe Zn3.96+xCd0.04Sb3 S2 (x=0.01-0.1) (x=-0.05-0.1) PbTe (Zn1-xCdx)4Sb3 S3 S4 (x=1-3) (x=0-0.015) Оптимальні енергетичні характеристики були розраховані в режимі максимального ККД (струм I, напруга U, потужність P, S1
111
ККД η) для одно- та двосекційних модулів, що містять 32 термоелементи (висота гілок 5,6 мм, площа поперечного перерізу гілок 4х4 мм2). Оптимізацію проводили шляхом визначення таких концентрацій домішок у матеріалах кожної секції, за яких ККД термоелемента досягає найбільшого значення з врахуванням при цьому оптимальних густин струму в його гілках та висоти секцій. Аналіз отриманих даних показав, що найкращі параметри має комбінація S1-S2: ефективність односекційних модулів η=7.6%, двосекційних η=14.65%. Тому при виборі матеріалу для n-гілки перевагу слід віддати PbTe легованому йодом (S1), а для p-гілки провідності – Zn3.96+xCd0.04Sb3 (S2). Для каскадних модулів вибір матеріалів гілок для кожного каскаду проводився за допомогою методів теорії оптимального керування таким чином, що холодний і гарячий каскади характеризувалися максимальними ККД в температурному інтервалі 323-523 K і 523-773 K відповідно. За вхідні дані для оптимізації використано експериментальні температурні залежності термоелектричних параметрів (α, σ і κ) матеріалів nPbTe, легованих йодом, і p-Zn3.96+xCd0.04Sb3 з різним ступенем легування, які для секційних модулів показали найкращі результати. Аналіз результатів дослідження показав, що при збільшенні розмірів термоелементів двокаскадного модуля досягається краща ефективність при суттєво меншій електричній потужності. Для створення двокаскадного модуля з максимальною потужністю на даний рівень робочих температур необхідно зменшувати розміри термоелементів, при цьому кількість термоелектричного матеріалу, яка необхідна для створення модуля, буде у 2-3 рази менша. Список літератури 1. Dughaish Z.H. Lead telluride as a thermoelectric material for thermoelectric power generation / Dughaish Z.H. // Physica B: Condensed Matter. – 2002. – № 322. – P.205 – 223. 2. Kong H. Thermoelectric property studies on lead chalcogenides, double-filled cobalt tri-antimonide and rare earth-ruthenium-germanium : а dissertation of Doctor of Philosophy (PhD) / Kong H. – Michigan, 2008. – 116 p.
112
Тетяна Слепенюк Науковий керівник – асист. Кобилянський Р.Р. Комп’ютерне моделювання термоелектричного медичного тепломіра для дослідження кореляції між температурою і тепловим потоком тіла людини Для встановлення кореляції між температурою і тепловим потоком та дослідження впливу термоелектричного тепломіра [1] на теплообмін тіла людини з оточуючим середовищем використано комп’ютерне об’єктно-орієнтоване моделювання [2], яке дозволило отримати розподіли температури та теплових потоків в біологічній тканині різних частин тіла в залежності від умов оточуючого середовища. Розглядалась ділянка біологічної тканини, на поверхні якої розміщено термоелектричний тепломір 1 (рис.1). Біологічна тканина складається з наступних шарів: епідермісу 2, дермісу 3, жирової тканини 4 та ядра 5 (м’язів, кісток та внутрішніх органів у залежності від частини тіла людини). Температура ядра – Тс; температура поверхні шкіри – Ts; температура оточуючого середовища Т0; перепад температури на тепломірі Т1-Т2. Враховано теплообмін поверхні шкіри з оточуючим середовищем конвекцією, теплопровідністю, випромінюванням та випаровуванням, а також тепловий контактний опір 6 між тепломіром та шкірою. Для знаходження розподілів температури та теплового потоку в тканині необхідно розв’язати рівняння теплопровідності з урахуванням внутрішніх джерел тепла від метаболізму та кровообігу, яке має наступний вигляд:
iCi
T i T bCb wb Tb T Qi t
де ρi, Сі, κі, Qi – густина, питома теплоємність, теплопровідність та тепловиділення від метаболізму для і-го шару біологічної тканини; ρb, Сb – густина і питома теплоємність крові; wb – швидкість перфузії крові; Тb = 37 °С – температура артеріальної крові [3; 4].
113
Рис.1. Фізична модель біологічної тканини, на поверхні якої знаходиться термоелектричний тепломір
За допомогою розробленої комп’ютерної моделі отримано розподіли температур та теплових потоків всередині біологічної тканини, а також співвідношення між різними механізмами теплообміну в залежності від умов оточуючого середовища. Проведено експериментальні дослідження теплових потоків з поверхні різних ділянок тіла людини, що підтвердили результати комп’ютерного моделювання та дозволили встановити кореляцію між тепловим потоком і температурним станом організму. Список літератури 1. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник / Л. И. Анатычук – К.: Наукова думка, 1979. – 766 с. 2. A Comparative Study on the Insulating Effects of Adipose Tissue, Winter Wear, and Physical Activity in Cold Climates / [Wong S., Hay M., Friedrich D., Worrall D.]. – Computer Aided Engineering: Applications to Biomedical Processes, 2011. – № 4530. – P. 22. 3. Despopoulos А. Color Atlas of Physiology / А. Despopoulos, S. Silbernagl. – 2003. – P. 449. 4. Dusan F. A computer model of human thermoregulation for a widerange of environmental conditions: the passive system / F. Dusan, K. J. Lomas, M. Stohrer // J. Appl. Physiol. – 1999. – № 87. – P. 1957 – 1972.
114
Ілля Статний Науковий керівник – доц. Стребежев В. М. Тонкоплівкові інтерференційні світлофільтри на основі напівпровідникових твердих розчинів In4(Se3)1-х Te3х та Cd1-xZnxSb Створення інтерференційно-абсорбційних фільтрів на монокристалах групи АШВVI та групи АIIВV дозволяє ефективно здійснювати селекцію випромінювання у ближній і середній області ІЧ-діапазону [1,2]. Досліджено технологічні процеси формування кріостійких тонкоплівкових інтерференційних багатоканальних оптичних фільтрів на монокристалах In4(Se3)1-хTe3х та Cd1-xZnxSb. На основі багатошарових тонкоплівкових інтерференційних систем, розрахованих методом еквівалентних шарів, змодельовані і практично отримані фільтри з різним положенням короткохвильової межі гр відрізання випромінювання в діапазоні довжин хвиль гр = 1,7 - 4,2 мкм. Світлофільтри з кількома оптичними каналами отримано шляхом напилення різних інтерференційних систем на металізуючу тонкоплівкову діафрагму з Al або Cr з розділеними світловими зонами. Методом растрової електронної мікроскопії та методом електронографії вивчена морфологія, склад і структура тонких плівок SіО, SіО2, а також плівок ZnS, Ge та Al, нанесених на підкладки з In4(Se3)1-хTe3х і Cd1-xZnxSb електроннопроменевим і термічним випаровуванням. Плівки покриття володіли полікристалічною зернистою структурою з характерними дефектами у вигляді пор, ділянок відшаровування, мікрокрапель розплаву на поверхні. Встановлено, що висока адгезія і низька пористість плівок складових фільтра, які забезпечують механічну стабільність фільтра в цілому і стабільність його характеристик при охолодженні, досягаються при поєднанні оптимальних режимів швидкості напилення, іонної очистки підкладок і їх нагрівання. При цьому забезпечується механічна стійкість фільтра і стабільність його характеристик при охолодженні до 77 К. Властивості фільтрів на основі шаруватих сполук In4Se3 і In4(Se3)1-хTe3х залежать від анізотропії кристалів підкладок. Для
115
підкладок, виготовлених із монокристалів, вирощених у напрямку (010), характерна менша щільність структурних дефектів і відповідно більш висока прозорість фільтрів у робочій області. Вивчена залежність оптичних характеристик і параметрів відрізаючих інтерференційно-абсорбційних фільтрів на In4(Se3)1-хTe3х і Cd1-xZnxSb від технологічних умов їх отримання і температурних режимів експлуатації (рис.1).
Рис.1. Спектральні характеристики пропускання фільтра на CdSb (крива 1 – при 293К, крива 2 – при Т=83К).
Список літератури 1. Твердый раствор In4(Se3)1-хTe3х – материал для абсорбционных оптических фильтров / Б.Н. Грицюк, Т.С. Мошкова, А.Д.Огородник [та ін.] // Журнал прикладной спектроскопии. – 1999. – Т.66, №4.– С.577-579. 2. Dremluzhenko S.G. Interference IR-filters on the CdSb monocrystal substrates / S.G. Dremluzhenko, L.I. Konopaltseva, S.M. Kulikovskaya, Yu.P. Stetsko, V.N. Strebezhev, A.I. Rarenko, S.E.Ostapov // Proceedings of the SPIE. – 1999. – V. 3890. – P.104-110.
116
Андрій Столяр Науковий керівник – асит. Майструк Е.В. асп. Ковалюк Т.Т. Коефіцієнт термоелектричної добротності кристалів Hg1-x-yCdxDyySe У теперішній час ведуться інтенсивні дослідження в напрямку створення матеріалів, які володіють одночасно магнітними і напівпровідниковими властивостями, а також нових феромагнітних напівпровідників з достатньо високою температурою Кюрі (ТС) (вище кімнатної), які могли би бути використані як спінові інжектори в приладах спінтроніки при кімнатній температурі і при слабкому зовнішньому магнітному полі. Тверді розчини на основі халькогенідів ртуті і кадмія з вмістом 4f – елементів належать до класу напівмагнітних напівпровідників, які володіють певними властивостями [1-3], більш широкими функціональними можливостями і покращеними експлуатаційними характеристиками порівняо з широко розповсюдженими твердими розчинами, такими як Hg1-xCdxTe, Hg1-xCdxSe. Саме це викликало інтерес дослідити кристали Hg1-х-уCdхDyуSe, в яких частину атомів ртуті заміщують ще і атомами диспрозію, оскільки останні можуть приводити до феромагнітного впорядкування в кристалах, що може бути використано в приладах спінтроніки. На основі експериментальних температурних залежностей питомої електропровідності та коефіцієнта термоерс, за допомогою формули (1) при Т = 300 К визначено коефіцієнт термоелектричної добротності кристалів Hg1-x-yCdxDyySe: 1 – х = 0,2; ум = 0,011; 2 – х = 0,2; ум = 0,013; 3 – х = 0,2; ум = 0,017. 2 . (1) Z Внаслідок відсутності в літературі інформації про теплопровідність (λ) кристалів Hg1-x-yCdxDyySe (оскільки до цього часу ці тверді розчини не досліджувались) при розрахунках коефіцієнта термоелектричної добротності була
117
використана величина λг(HgSe)0,019 Вт/смград. (граткова теплопровідність HgSe). Врахування теплопровідності носіїв заряду (λн.з) збільшило б значення теплопровідності на λн.з, а врахування характерної особливості граткової теплопровідності твердих розчинів, яка полягає у значному зменшенні її величини порівняно з вихідними компонентами, привело б до зменшення λ на ∆λг. Враховуючи, що ∆λг і λн.з – величини одного порядку, але протилежні за знаком, приймемо при розрахунках Z, що λ(Hg1-x-yCdxDyySe) = λг(HgSe). Одержані таким чином значення Z для досліджуваних зразків Hg1-x-yCdxDyySe наведені у таблиці.
Зразок 1
Параметри зразків Hg1-x-yCdxDyySe n∙10-18, -α, σ, λ, -3 -1 -1 см мкВ/К Ом ∙см Вт/cм×К 2,2 106 840 0,019
2
3,2
79
1377
0,019
3
2,7
90
1160
0,019
Z×103, K-1 0,49 0,45 0.49
Одержані значення коефіцієнта термоелектричної добротності кристалів Hg1-x-yCdxDyySe мають оціночний характер і, мабуть, дещо занижені порівняно з дійсними значеннями, які можна було б отримати за наявності експериментальних значень λ кристалів Hg1-x-yCdxDyySe. Список літератури 1. Марьянчук П.Д. Гигантское магнитосопротивление в кристалах Hg1-x-yMnxFeyTe / П.Д. Марьянчук , Э.В. Майструк // Изв. Вузов. Физика. – Т.50, №10. – 2007 - С.29-34. 2. Мар’янчук П.Д. Форма та розміри кластерів в напівмагнітних напівпровідниках / П.Д. Мар’янчук // Abstracts of the First International Conference on Material Science of chalсogenide and Diamond-Structure Semiconductors. – Vol. 1. – Chernivtsi. – 1994. – Р. 228. 3. Кульбачинский В.А. Электрические и магнитные свойства полумагнитных полупроводников Hg1-xMnxTe1-ySey / В.А. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов // ФТП. – 1995. – Т. 29, № 11. – С. 2007–2014.
118
Сергій Стринадко Науковий керівник – доц. Кушнір М.Я., асист. Галюк С.Д. Оцінка параметрів системи Лоренца на основі перехопленого сигналу Можливість керування або синхронізації хаотичних систем відкриває можливості для використання сигналів генерованих ними в якості носійного коливання для захищених аналогових та цифрових систем зв’язку. У літературі стверджується, що хаотична модуляція рівнозначна захищеному зв’язку, оскільки хаотичні системи володіють такими властивостями як чутливість до початкових умов, ергодичність, перемішування і схожі на випадковий шум [1]. В останні роки з’явилися праці, де показано, що для окремих хаотичних систем з певною точністю можна відновити значення їх параметрів на основі генерованого ними сигналу [1; 2]. В роботі та досліджено ефективність визначення параметрів хаотичної системи Лоренца на допомогою перехопленої однієї або кількох реалізації хаотичного процесу. Система Лоренца описується системою трьох диференційних рівнянь, що містять дві нелінійності:
, (1) де x, y, z – змінні системи; b, r, σ – параметри системи. Найчастіше систему (1) досліджують при значенні параметрів точки рівноваги:
,
,
. Система Лоренца має три
(2) . В основі методу лежить використання апріорних відомостей про тип системи, тобто її загальну структуру та геометричну структуру атрактора Лоренца у фазовому просторі. За
119
допомогою декомпозиції системи методом Пекори – Керола утворюється конфігурація типу ведуча-ведена системи така, щоб один з двох показників Ляпунова веденої системи буде більшим за нуль, тобто система буде слабохаотичною. При повній ідентичності параметрів систем має місце встановлення проективної синхронізації хаосу. У випадку найменшої неідентичності спостерігається десинхронізація. Застосований метод дозволяє визначити параметри системи Лоренца на основі реалізації z(t) і є непридатним при використанні інших реалізацій. На рис. 1 наведно розраховану залежність похибки оцінки параметра r реалізації z(t) для різних значень параметрів b, σ.
Рис. 1. Похибка оцінки параметра r розрахована на основі реалізації z(t) при різних значень параметрів b, σ.
Отже за використаний метод дозволяє визначити значення параметру r з точністю до 3*10-3. Список літератури 1. Breaking projective chaos synchronization secure communication using filtering and generalized synchronization / G. Alvarez, S. Li, F. Montoya, G. Pastor, M. Romera // Chaos, Solitons & Fractals. – 2010. – V. 24 (3). – P. 775-783. 2. A new parameter determination method for some double-scroll chaotic systems and its applications to chaotic cryptanalysis / A. Orue, G. Alvarez, G. Pastor, M. Romera, F. Montoya, Shujun Li // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. – 2010. – V. 15. – № 11. – P. 3471–3483.
120
Михайло Сурду Науковий керівник асп. Русин В.Б. Програмне забезпечення для аутентифікації по голосу В останні роки досить широко застосовуються біометричні системи контролю доступу. Вони використовуються для ідентифікації біометричних параметрів людини, які є унікальними в кожного. Такими параметрами являються відбитки пальців, голос і сітківка очей. Працює дана система досить просто, для того щоб потрапити в приміщення достатньо просто приставити палець до біометричного сканера чи промовити певним тоном попередньо визначене слово чи фразу, ідентифікація триватиме всього декілька секунд, та при цьому обдурити пристрій практично нереально [1]. Такого роду системи контролю доступу є досить простими в керуванні завдяки інтуїтивно зрозумілому програмному інтерфейсу. Будь які зміни можна зробити досить швидко і без помилок. Крім того системи даного зразка дуже активно розвиваються, регулярно виходять нові версії і обновлення. Але в них мають потребу не тільки корпорації. Для таких сфер життя суспільства, як прикордонний контроль, обслуговування і реєстрація пасажирів, електронні ідентифікаційні документи і карти, попередження і розкриття злочинів, питання безпеки пріоритетні, і в їх рішенні істотну допомогу можуть надати автоматизовані системи, що базуються на біометричних методах. До повсюдного впровадження цих систем готується і Microsoft, що оголосила про плани вбудовування у Windows механізмів захисту на основі біометричних технологій: персональний комп'ютер впізнаватиме свого господаря за відбитками пальців, голосом, райдужною оболонкою ока [2]. Аналіз тенденцій розвитку мовних технологій дає підстави вважати, що системи розпізнавання мови і ідентифікації досить швидко можуть пройти стадію автоматизованих програмно-
121
апаратних комплексів і перейти на рівень мікропристроїв — чіпів, що вбудовуються в різні мовні термінали: телефони, персональні комп'ютери, банкомати, системи документування і системи безпеки. Цілком можливо, що засоби мовного управління, системи диктування, засоби ідентифікації по голосу, синтезатори мови стануть такими ж звичайними атрибутами ділового життя, як факс і комп'ютер. Програмне забезпечення для аутентифікації по голосу було розроблено в програмному середовищі Delphi [3]. Воно дає можливість розпізнати окремого користувача за його голосовими характеристиками. Інтерфейс програми зображений на рис. 1.
Рис. 1. Інтерфейс програмного забезпечення для аутентифікації по голосу Список літератури 1. Ratha N. K. Enhancing security and privacy in biometrics-based authentication systems [Text] / N.K. Ratha, J.H. Connell, R.M. Bolle // IBM systems Journal. – 2001. – Vol. 40, P. 614–634. 2. http://www.microsoft.com. 3. http://delphi.com.
122
Олександр Тащук Наукові керівники - проф. Раранський М.Д. доц. Олійнич-Лисюк А.В. Дослідження особливостей мікропластичної деформації у берилії різної чистоти Відповідно до уявлень сучасної мезомеханіки, будь-яке тверде тіло можна розглядати як нелінійну ієрархічно організовану систему, яка складається з двох самоузгоджених підсистем: 3D кристалічної підсистеми із дальнім порядком у розміщенні атомів, деформація якої описується на основі теорії дефектів, і 2D планарної нелінійної підсистеми з порушеними умовами трансляційної інваріантності (поверхні кристалів та внутрішні поверхні розділу). Вважається, що первинні пластичні зсуви при деформації твердого тіла пов’язані не з рухом дислокацій, як вважали раніше, а з нелінійними хвилями канальованих структурних перетворень типу зміни ближнього порядку у планарній підсистемі. Поширення цих хвиль приводить до періодичного утворення в зонах максимальної кривизни деформаційних дефектів, які емітуються в 3D підсистему і стають причиною формозміни деформованого матеріалу [1, 182, с. 1357]. Процеси локальних структурних перетворень в 3D кристалічній і 2D планарній підсистемах при деформації взаємопов’язані, але для вивчення внеску кожного з них потрібні спеціальні дослідження. Метод низькочастотного внутрішнього тертя (НЧВТ) і аналіз поведінки ефективного модуля зсуву ( Geff ) в зовнішніх полях, будучи інтегральними, володіють унікальною селективною чутливістю і дозволяють виявити процеси, які протікають при деформації матеріалу, на атомному і навіть на спіновому рівнях. Тому в даній роботі проведені дослідження НЧВТ і Geff у високочистому берилії та магнійтермічному (МТ) берилієвому конденсаті з метою розділення внесків обох підсистем . Результати досліджень можна коротко звести до наступного: Шляхом аналізу температурних і амплітудних спектрів НЧВТ і Geff розділені внески 3D кристалічної і 2D
123
планарної підсистем МТ Ве у процес його мікропластичної деформації. Вперше виявлено гістерезисний максимум при 0,36 Тпл в МТ Ве, (рис.1, кр. 1), який супроводжується аномальною поведінкою Geff (рис.1, кр.2) і зумовлений проковзуванням по границях зерен в нано- і мікрокристалічних матеріалах [2]. Виявлено, що при наступних термоциклах у цьому ж інтервалі температур цей максимум не проявляється, що підтверджує ініціюючий внесок процесів проковзування по границях розділу в конденсаті Ве у процес його мікропластичної деформації. 30
0
100
200
300
400 f2,s-2
25
0,01
Q-1*10
4
20
1
15
0,00
10
2
-0,01
5 0 0
100
200
300 1
400
-0,02
T,oC
(1) і f 2 ~ G eff (2) в МТ берилієвому конденсаті після першого і другого термоциклів в інтервалі 20-400 С. Список літератури 1. Панин В.Е. Нелинейные волновые процессы в деформируемом твердом теле как многоуровневой иерархически организованной системе / Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В. // УФН. 2012. Т. 182, № 12. С. 1351–1357. 2. Грязнов М.Ю. Зернограничное внутреннее трение и сверхпластичность нано- и микрокристаллических металлов и сплавов / Грязнов М.Ю., Чувильдеев В.Н., Сысоев А.Н., Копылов В.И. // Вестн. Нижегородського ун-та им. Н.И. Лобачевского. – 2010.– № 5(2).– С. 147-158. Рис.1.Температурні залежності Q
124
Крістіна Трічева Науковий керівник – доц. Новіков С.М. Моделювання муарових зображень залежно від характеру розташування локальних зосереджених сил на вихідній поверхні аналізатора Х-хвильовий інтерферометр – один з найчутливіших детекторів напруг у кристалі. Створене інтерференційною взаємодією хвильових полів унікальне фазове зображення – муар дозволяє безпосередньо визначати зміщення атомних рядів кристалічної гратки. Розробка та застосування методів рентгенівського дифракційного муару для дослідження дефектів у реальних кристалах складає інтерес не тільки з точки зору однозначної інтерпретації дефектів, але й для прецизійного вимірювання полів зміщень і деформацій, дослідження релаксацій напруг, відновлення локальних розорієнтацій атомних площин, без чого неможливо розрахувати дифракційне зображення дефектів та їх комплексів. На сьогодні рентгенівська інтерферометрія є потужним засобом дослідження медичних та біологічних об'єктів у фазовій томографії. При цьому дефекти структури і макродеформації у пластинах інтерферометра істотно впливають на інтерференційні зображення. Тому встановлення загальних принципів та механізмів формування муарових розподілів інтенсивності має важливе наукове і практичне значення, оскільки дозволяє значно полегшити інтерпретацію причин утворення муарових картин. Нами проведено моделювання муарових картин у разі їх формування від модельних подряпин, утворених дією рівномірно або нерівномірно розподіленими зосередженими силами. На експериментальній топограмі (рис.1,а) спостерігається асиметрія в розподілі муарових смуг на кінцях подряпини. У правій частині муарові смуги більш витягнуті вздовж подряпини (еліпсоподібні), у лівій – колоподібні і водночас на одну муарову смугу більше. Це може свідчити про те, що при скрайбуванні навантаження на початку було значніше, ніж на закінченні подряпини. Проведені теоретичні розрахунки муарових картин (рис.1,б-г) підтверджують цю гіпотезу. Збільшення потужності мікроподряпини Р в цілому призводить до збільшення числа
125
муарових смуг і зменшення їх періодів, а також до сильнішого вигину смуг структурного муару. Зокрема, якщо при відносно невеликій потужності подряпини (Р=48) центральна смуга структурного муару роздвоюючись огинала область проявлення деформаційного муару, то вже при Р=113 (рис.1,г) з 9 смуг структурного муару (рис.1,в) залишилися шість, а область деформаційного муару збільшилась.
а)
в)
б)
г)
Рис.1. (а) Експериментальні муарові зображення подряпин після скрайбування індентором вихідної поверхні (111) аналізатора LLLінтерферометра [1] (лінія подряпини паралельна). Відображення (220) CuK-випромінювання. (б-г) Теоретично розраховані картини муару. Кількість зосереджених в ряду сил 7. Відстань між ними рівномірна. Розподіл сили нерівномірний (спадний), тобто на лівому кінці подряпини навантаження найбільші, на правому – менші. P=48 (б,в), P=113 (г). Період структурного муару =1800 мкм (в,г). Список літератури 1. Раранский Н.Д. Рентгеноинтерферометрическое изображение полей деформаций вокруг дислокационных скоплений / Н.Д. Раранский, В.П. Шафранюк, И.М. Фодчук // Металлофизика. – 1985. – Т.7. – №5. – С.63-71. 2. Фодчук И.М. Рентгенодифракционные изображения микроцарапин, представленных в виде многорядных распределений сосредоточенных сил / И.М. Фодчук С.Н. Новиков, Я.М. Струк, И.В. Фесив // Металлофизика и новейшие технологии. – 2010. – Т. 32. – №10. – С.14551467
126
Олеся Федюк Наукові керівники – проф. Раранський М. Д. доц. Балазюк В.Н. Структурна стабільність гратки GaSe Напівпровідникова сполука GaSe має різко виражену шарувату структуру. Наявність слабкого зв’язку між кристалічними шарами призводить до утворення дефектів упакування шарів з виникненням структурних модифікацій політипів. Наявність політипів у кристалічній структурі селеніду галію виявлені при спостереженні розщеплення ліній екситонних спектрів, раманівського розсіяння, а також методами Х-хвильового структурного аналізу [1]. При цьому встановлено, що співвідношення вмісту політипів суттєво залежить як від технології вирощування, так і від термообробки. Для монокристалів, отриманих розплавними методами, найбільш характерними є політипи ε- і γ-фази. У даній роботі за допомогою Х-хвильового дифракційного методу в монохроматичному CuКα–випромінюванні досліджувалась наявність політипів GaSe при дифракції від сімейства площин типу {001}. На рисунку 1 ілюструються отримані дифракційні максимуми. -1
I, c
004 002
4000 3000 2000
002
008
K
1000
006
0010 0012
0014
2o
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Рис.1. Дифракційні максимуми у монокристалі GaSe
У таблиці наведені розраховані значення кутів дифракції в монохроматичному CuКα–випромінюванні для ε- і γ-фаз відповідно. Значення періодів граток взяті із [2].
127
Індекси Міллера та кути дифракції для ε- і γ-фаз фаза hkl 002 004 006 008 0010 0012 0014 0016 0018
ε
γ
11,107 22,321 33,756 45,549 57,879 70,994 85,288 101,468 121,149
7,389 14,808 22,291 29,871 37,588 45,486 53,620 62,057 70,877
Порівнюючи значення кутів дифракції для ε-фази із експериментальними даними, спостерігаємо їх повне співпадання. Додаткових ліній не виявлено. З іншого боку, в роботі [2] виявлено розщеплення резонансної лінії ядерного квадрупольного резонансу (ЯКР) на два дублети, що свідчить про існування політипних фаз ε і γ. Слід зауважити, що ефект розщеплення резонансної лінії ЯКР спостерігається тільки при нагріванні зразка, а при охолоджені він зникає. Отже, при нагріванні частина ε-фази перетворюється в γ-фазу. Оскільки Х-хвильові дифракційні дослідження проводились при кімнатній температурі, то γ-фази не виявлено або її концентрація дуже мала (<1%). Підтвердженням цього можуть бути Х-хвильові дифракційні дослідження монокристалів селеніду галію, вихідні зразки якого були термічно оброблені при високих температурах [3]. Тільки у даному випадку були виявлені дві фази ε і γ. Список літератури 4. Беленький Г.Л. Электронные и колебательные спектры слоистых полупроводников группы A3B6 / Г. Л. Беленький, В. Б. Стопчанський // УФН. – 1983. – т.140, в.2. - С. 233-270. 5. Ластивка Г. И. Идентификация политипов в GaSe / Г. И. Ластивка, А. Г. Хондожко, В. Н. Балазюк, В. В. Браиловский, З. Д. Ковалюк, Н. Д. Раранский // Металлофизика и новейшие технологии. – 2009.– т.31, №7 - С. 903-910. 6. Балицкий А.И. Высокотемпературный структурный фазовый переход в монокристаллах GaSe / А. И. Балицкий, А. С. Крочук, И. М. Стахира, А. В. Франив // ФТТ. – 1982. –т.24, в.1. - С. 76-80.
128
Петро Феняк Науковий керівник – доц. Черкез Р.Г. Комп’ютерне моделювання рідинного проникного термоелемента Відомі фізичні моделі термоелементів (ТЕ), які відрізняються від класичних тим, що теплообмін з джерелом та стоком тепла відбувається не тільки через поверхні комутаційних пластин, а й в об’ємі вітки. Варіантом такої моделі є проникний ТЕ в якому теплоносій прокачується крізь його вітки. Термодинамічний аналіз роботи таких ТЕ показав на можливості підвищення ефективності термоелектричного охолодження потоків газів в 1.3-1.6 разу [1]. Використання рідинних теплоносіїв поліпшує інтенсивність теплообміну, що може привести до додаткового підвищення термодинамічної ефективності. Огляд літератури показав, що такий варіант в реальних теплофізичних умовах малодосліджений. Тому метою роботи є визначення розподілу температур, потенціалів, швидкостей та енергетичних характеристик проникного ТЕ охолодження води у 3D – просторі. Фізична модель проникного ТЕ (рис. 1) охолодження складається з віток n- та pтипу провідності 1, що разом з отворами в комутаційних пластинах 3 утворюють канали для прокачки рідинного теплоносія (води), яку необхідно охолодити. Модель враховує наявність перехідного шару 2, що зумовлено комутацією віток ТЕ припоєм 3. Температура теплоносія на вході дорівнює температурі гарячих спаїв Th=300K. Бічні поверхні віток 1 та комутації 3 знаходяться в тепловому Рис. 1. Фізична контакті з теплоносієм. Модель враховує наявність об’ємних ефектів Томсона, Джоуля - Ленца та контактного ефекту Пельтьє в місцях з’єднання віток з комутаційними пластинами. Розподіли температур і струмів отримано на основі рівнянь i2 ( T ) Ti 0, i 0.
129
Для рідини, що рухається в каналах, використовується система рівнянь Нев’є - Стокса, неперервності та теплопровідності: d 1 F P 2 (div ), dt 3 div 0, T T C p ()T (q) :S () P Q. P t t
Розв’язок задачі в тривимірному випадку реалізовано в пакеті прикладних комп’ютерних програм COMSOL Multiphysics [2]. Комп’ютерне дослідження проводилось для ТЕ з матеріалів на основі Bi-Te-Sb-Se. Геометричні розміри вітки 10×10×2 мм. Результати розрахунку полів температур та енергетичних характеристик для швидкості прокачки води 10-4м/с наведено на рис.2 та рис.3 відповідно. Максимальна холодопродуктивність складала Qc=0.498 Вт, при перепадах температур на термоелементі ΔT=17.66 К і на теплоносії Δt=16.64 К. Ефективність перетворення енергії при цьому характеризувалась значенням холодильного коефіцієнта ε=0.49.
Рис.2. Розподіли температур
Рис.3. Енергетичні характеристики
Створена 3D - модель дозволяє провести дослідження енергетичних характеристик проникних ТЕ та виявити оптимальні конструкційні параметри та теплофізичні умови їх роботи. Список літератури 1. Anatychuk L. I. Permeable planar cooling thermoelement / L. I. Anatychuk, R. G. Cherkez // Journal of Thermoelectricity. – 2008. – № 3. – С. 5 – 12. 2. Jaegle M. Simulating thermoelectric effects with finite element analysis using comsol / M. Jaegle // European COMSOL Conference - Oral Presentations, November 04 – 06. – Hannover, 2008.
130
Адріана Фолошня Науковий керівник – доц. Склярчук В.М. Омічні контакти до напівізолюючого CdTe При створенні омічного контакту до CdTe однією з основних проблем є відсутність металу з роботою виходу більшою, ніж у CdTe (~5,5 еВ і вище) [1]. Друга проблема – висока концентрація поверхневих електронних станів, які фіксують рівень Фермі на поверхні напівпровідника, утворюючи бар’єр незалежно від природи металу. У даній роботі проблема створення омічного контакту до монокристалів телуриду кадмію р-типу провідності з питомим опором 1х109 - 5-6х109 Ом.см при 20 ºС вирішена спеціальною обробкою поверхні перед нанесенням металу, в результаті якої на поверхні напівпровідника утворюється відносно низькоомний шар. Товщина шару, оцінена методом хімічного стравлювання, дорівнює ~1 мкм. Питомий опір шару і його температурна залежність разюче відрізняються від температурної залежності питомого опору об’єму напівпровідника (рис.1, врізка). Провідність має яскраво виражений р-тип. Таким чином одержується перехід типу р+- р, який забезпечує плавний перехід від великого питомого опору об’єму напівпровідника до низького питомого опору металу, завдяки наявності якого носії заряду вводяться в напівпровідник з металевого електрода таким чином, що в об’ємі напівпровідника зберігається теплова рівновага. Досліджувались два типи кристалів з приблизно однаковим питомим опором при температурі 20 ºС. Омічні контакти створювались термічним напиленням Ni у вакуумі. ВАХ досліджуваних структур (рис.1) лінійна (I~V) до певних значень напруги, величина якої суттєво залежить від віддалі між омічними контактами d, далі переходить у квадратичну (I~V2). Звертає увагу на себе те, що при однакових віддалях між омічними контактами відхилення ВАХ від омічної для різних типів кристалів відбувається при різних напругах, при цьому напруженість електричного поля Екр, якій відповідає перехід від омічної до квадратичної залежності струму від напруги, не залежить від віддалі між омічними контактами (товщини
131
9
3
8
2
, Ом см
, Ом см
кристалу) d і дорівнює ~ (4-7) 102 В/см для 10 10 а кристалів першого 10 10 1 типу, та ~104 В/см 2 для кристалів другого 10 10 типу. Ми пояснюємо 3,0 3,2 3,4 3 таку поведінку ВАХ 10 /Т, К1 різним часом життя V нерівноважних носіїв заряду в досліджуваних кристалах. Час V2 прольоту пр = d/hEкр, протягом якого вільні носії проходять V, В віддаль d при Рис.1. ВАХ Ni омічних контаків до відповідних CdTe: (1)-товщина кристалу d=0.5мм, (2) - d=3,0мм .На врізці – температурні напруженостях залежності питомого опору кристалу (1) електричного поля за і поверхневого шару (2). величиною дорівнює . -6 (2-4) 10 с для кристалів першого типу, та 3-5.10-9 с для кристалів другого типу, де h – рухливість дірок, яка для даних кристалів дорівнює ~ 80 см2 В-1 с-1 . Цей час непогано збігається з часом життя нерівноважних носіїв заряду ж , який ми визначали з кривих релаксації фотопровідності. Кореляція між пр і ж експериментально підтвердилась на зразках з іншими геометричними параметрами та з іншим часом життя. Таким чином, експериментально встановлено, що максимальна робоча напруга однорідного детектора (тобто напруга, при якій реалізуються оптимальні параметри або напруга омічної ділянки вольт-амперної характеристики) залежить від таких важливих параметрів напівпровідника, як час життя та рухливість вільних носіїв заряду. Це потрібно враховувати для оптимізації параметрів детектора при його виготовлені. J, 2 А/см
7
Список літератури 1. 13,4 % effigient thin-film CdS/CdTe solar cells /T.L. Chy, S.S.Chu, C.Ferekides and ather // J.Appl.Phys.– 1991.– 70. P.7608.
132
Захар Харена Науковий керівник - проф. Савчук А. Й Методи синтезу та оптичні властивості телуриду кадмію
нанокристалів
У продовж останніх двох десятиліть напівпровідникові наночастинки на основі сполук АІІВVI стабільно привертають підвищену увагу вчених та інженерів завдяки їхнім унікальним властивостям та широким можливостям практичного використання в оптоелектроніці та фотоніці [1]. Зокрема телурид кадмію CdTe має ширину забороненої зони Eg=1,4 еВ (λ=886 нм), тому саме ця напівпровідникова сполука з групи AIIBVI належить до найперспективніших для детектування випромінювання видимого діапазону. Оскільки CdTe є широкозонним напівпровідником, то цей матеріал придатний для використання його в біотехнології, як нові люмінесцентні біологічні маркери, оптоелектроніці, електроніці, як елементи приладів. Існує цілий ряд розроблених фізичних та хімічних методів вирощування наноструктур на основі CdTe. Серед них широко застосовуються методи молекулярно-променевої епітаксії, хімічного осадження з газової фази, лазерної інженерії та інші. В даній роботі для отримання нанокристалів CdTe нами обрано метод колоїдної хімії [2]. В основу синтезу нанокристалів СdТе покладено взаємодію йонів Cd2+ та Те2+ у лужному середовищі у присутності тіогліколевої кислоти НSСН2СООН (НS - R, де R — органічний радикал, який у загальному випадку залежить від природи тіолу) [3]. Для характеристики отриманих наноструктур проведені дослідження їх оптичних властивостей. За виміряними спектрами пропускання обчислювалась спектральна залежність оптичної густини.
133
Як видно з рис.1, має місце квантово-розмірний ефект, тобто зі зменшенням розмірів CdTe спостерігається зсув краю власного поглинання в область більших енергій. Це свідчить про те, що при зменшенні розмірів CdTe ширина забороненої зони збільшується.
Оптична густина, дов. од.
5
CdTe - 0D(1) CdTe - 0D(2) CdTe - 3D
4
3
2
1
0 1,5
2,0
2,5
3,0
Енергія фотонів, еВ
Рис 1. Спектральна залежність оптичної густини колоїдних наночастинок та об’ємного CdTe Список літератури 1./Токарєв С.В. Вплив полімерної матриці на властивості напівпровідникових кластерів CdS / С. В. Токарєв, Г. А. Ільчук, В. В. Кусьнеж, О. М. Шевчук, Л. В. Доменська, В. С. Токарев // Доповіді національної академії наук України (Фізика). – 2011. – №12. – С.58 - 65. 2. Борисенко В. Е. Учеб. Пособие по курсу «Наноэлектроника» для студентов специальности «Микроэлектроника». Основы наноэлектроники. – Мн.:БГУИР. – 2001. – 48 с. 3. Брикс В. П. Синтез та оптичні властивості колоїдних розчинів нано-кристалів CdTe / В. П. Брикс, С. М. Калитчук, В. В. Стрельчук, С. Г. Крилюк та ін. // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2006. – Т. 4, – №2. – С. 361 - 378.
134
Віталій Циган Науковий керівник – асист. Струк А.Я. Використання методу проектів та ІКТ при викладанні фізики Фундаментальний характер фізичного знання як філософія науки і методології природознавства, теоретичної основи сучасної техніки і виробничих технологій визначає освітнє, світоглядне та виховне значення шкільного курсу фізики; а головна мета навчання фізики в школі полягає в розвитку особистості учнів засобами фізики завдяки формуванню в них фізичних знань, наукового світогляду, дослідницьких навиок, творчих здібностей і схильності до креативного мислення, відзначається в новому державному стандарті середньої освіти [1]. А тому вчителю потрібно по особливому вирішувати завдання, пов’язані з особистісним розвитком учня, необхідно кожному надавати можливість пізнавати, досліджувати і відкривати щось нове для себе, вирішувати нестандартні завдання та застосовувати свої знання та навички на практиці. Одним із ефективних способів активізації пізнавальної діяльності учнів та їхньої роботи над собою є метод проектів, який полягає в проведенні досліджень безпосередньо самими учнями. Основна особливість дослідження в освітньому процесі - воно є навчальним, тобто його головною метою є розвиток особистості, а не отримання об’єктивно нового результату, як у науці: якщо в науці головною метою є отримання нових знань, то в освіті мета дослідницької діяльності - в отриманні учнями навичок дослідження як універсального способу пізнання дійсності, розвитку здатності до дослідницького мислення, активізації особистісної позиції учня на основі придбання суб’єктивно нових знань,тобто самостійно отриманих знань, які є новими і особистісно значущими для конкретного учня. У процесі роботи учня над проектом виділяють наступні етапи навчального дослідження:1. визначення проблеми; 2. формулювання дослідницьких завдань; 3. висунення гіпотез; 4. визначення методів дослідження; 5. проведення дослідження; 6. аналіз отриманих даних; 7. оформлення висновків та кінцевих результатів.
135
Тобто метод проектів – метод цілісного розв’язання учнем проблеми, він створює умови для творчої самореалізації учнів, підвищує мотивацію до навчання, сприяє розвитку інтелектуальних і творчих здібностей [2]. В основі проектної технології лежить розвиток пізнавальної та дослідницької діяльності учнів, уміння конструювати свої знання, орієнтуватися в інформаційному просторі, розвивати творчі здібності, а традиційний зв’язок «учитель-учень» змінюється на «учень-учитель». Особливого значення набуває залучення школяра до процесу пошуку і важливим є не лише результат, а сам процес досягнення його. У більшості випадків використання методу проектів дуже тісно пов'язане із інформаційно-комунікативними технологіями (ІКТ), адже комп'ютер стає потужним інструментом на багатьох основних етапах навчального дослідження, допомагає моделювати, ілюструвати, обробляти проміжні результати, а також представляти підсумкові результати навчальнодослідницької роботи учня [3]. Використання методу проектів із використанням ІКТ дає змогу підвищувати ефективність навчання шляхом оптимізації та інтенсифікації навчально-виховного процесу, враховуючи індивідуальні особливості учнів, що дуже важливо у світлі завдань, поставлених реформою загальної середньої освіти. Список літератури 1. Державний стандарт базової і повної середньої освіти // Фізика та астрономія в школі. - 2004. - №3. 2. Половина Г. Використання методу навчальних проектів при вивченні курсу фізики / Г. Половина, О. Городенко // Наукові записки. – випуск 82. – Серія: Педагогічні науки. – Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В.Винниченка. – 2009. – Частина 2. –С. 228-232 3. Шут М.І. Застосування до навчання фізики складових сучасного навчального середовища / М.І. Шут // Збірник наукових праць Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини / гол. ред. М.Т. Мартинюк. - Умань : СПД Жовтий, 2008, Ч. 2. -С. 306-317.
136
Руслан Чайковський Науковий керівник – доц. Білічук С.В. Електронний самописець Вимірювання в наукових дослідженях відіграють дуже важливу роль. Впродовж багатьох років для реєстрації різноманітних параметрів у часі застосовувались механічні самописці. Вони успішно використовуються на багатьох підприємствах і тепер, але їх експлуатація пов'язана з певними труднощами. Основні недоліки механічних самописців: великі розміри та вага; мала кількість каналів реєстрації; висока початкова вартість; низька надійність механічної частини; постійна потреба у витратних матеріалах; утруднений доступ до архівної інформації. На їх зміну прийшли сучасні автономні цифрові самописці. Недоліком цифрових самописців є висока ціна та обмежений обсяг пам'яті для зберігання. Використання комп'ютера для реєстрації технологічних параметрів дозволяє суттєво полегшити життя науковцям, інженерам підприємств та при великій кількості каналів реєстрації зекономити кошти на побудові та обслуговуванні системи, отримавши при цьому можливість миттєвого доступу до архіву параметрів та гнучкість побудови розподіленої системи збору даних. У даній роботі запропоновано електронний самописець – приставка до персонального комп’ютера з передачею інформації через радіоінтерфейс Bluetooth (рис.1).
РС
bluetooth
bluetooth
ЕC
Рис.1. Структурна схема електронного самописця
137
Основні переваги такого самописця: Значно нижча ціна за механічні та автономні цифрові самописці; Практично необмежений обсяг пам’яті для реєструємих даних; можливість передвання даних на відстані до 10 м без проводів. Основою даного приладу є мікроконтролер atmega8 компанії ATMEL, який має всі необхідні блоки при досить невисокій ціні. Прилад розроблений на два аналогових канали вимірювання з можливістю розширення до шести каналів. Перетворення аналогового сигналу у цифровий виконується вбудованим у мікроконтролер аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). Вхідна напруга самописця 1 В з можливістю застосування дільників напруги 1:10 та 1:100. Максимальна частота дескритизації (кількість вимірювань за секунду) при використанні двох каналів складає 10 Гц. На вході аналогоцифрового перетворювача встановлено операційний підсилювач з обв’язкою. Виміряний аналоговий сигнал перетворюється у цифровий формат у мікроконтролері і через інтерфейс RS232 TTL передається на радіомодуль bluetooth. Кожне виміряне значення, що передається на персональний комп’ютер, визначенне шляхом усереднення не менше як 10 циклів вимірювання АЦП. Для персонального комп’ютера створена програма користувача, з якої можна задавати необхідні параметри вимірювання (кількість каналів, роздільна здатність, частота вимірювання), спостерігати графічно процес вимірювання, а також зберігати виміряні дані у форматі, зручному для подальшого використання. Список літератури 1. Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами / П. Ан.– М.: ДМК Пресс., 2001. – 320 с.
138
Олександр Шеленко Науковий керівник – доц. Стребежев В.М. Фоточутливі елементи на основі лазерномодифікованих тонких плівок і шарів ZnSb, Cd1-xZnxSb У даний час є потреба у фотоприймачах та оптичних фільтрах інфрачервоного діапазону для застосувань в ІЧ-техніці та в телекомунікаційних системах з оптоволоконним зв’язком. Монокристали CdSb і ZnSb фоточутливі та мають високі оптичні властивості в актуальній близькій та середній інфрачервоній областях спектра [1;2]. Створення епітаксійних гетеропереходів на базі твердого розчину Cd1-xZnxSb дає можливість використовувати їх як фоточутливі елементи, з іншого боку, монокристали CdSb, ZnSb володіють високою прозорістю в ІЧобласті, що робить перспективним створення на їх основі відрізаючих та смугових оптичних фільтрів. Гетероструктури CdSb–Cd1-xZnxSb та CdSb–ZnSb були одержані методом рідиннофазної епітаксії [1]. Вирощування епітаксійних шарів проводилося в системі Cd–Sb–Bi. Для виготовлення епітаксійних гомоі гетероструктур як підкладки використовувалися вирізані в кристалографічній площині (001) оптично поліровані пластини CdSb та Cd1-xZnxSb (х=0,1–0,3) товщиною 0,8–1 мм, кристали для яких вирощувалися методом зонної плавки. Товщини епітаксійних шарів складали 8-25 мкм. Для поліпшення структури епітаксійних шарів і плівок застосовувалася лазерна обробка мілісекундним лазером. Структура і склад отриманих епітаксійних шарів CdSb та Cd1до і після опромінення лазером, вивчалися в xZnxSb електронному растровому мікроскопі РЕМ-100У при прискорюючій напрузі 30 кВ, з використанням режимів Yмодуляції та γ-корекції, а також методом потенціального контрасту. Тонкі плівки ZnSb мали зернисту полікристалічну структуру, спостерігалося зростання розмірів зерен після лазерної обробки, це призводило до відповідної зміни вигляду електронограм. Дія лазерного випромінювання з енергією Е=2–5 Дж/см2 на епітаксійні шари характеризувалася зміною блочної східчастої морфології поверхні, типової для рідинної епітаксії, на більш планарну, монокристалічну. Така планарна морфологія, як відомо, є кращою для формування приладних структур із
139
промислово придатними характеристиками. Конфігурація і розміри локальних мікрообластей розподілу потенціалу в області гетеромежі вивчалися в РЕМ методом потенціального контрасту на поперечних сколах гетероструктур при прикладанні напруги до 5 В у прямому та зворотному напрямках. Спектральний розподіл фотоерс для гетероструктури шар nCdSb на підкладці твердого розчину Cd0,87Zn0,13Sb характеризувався максимумом фоточутливості в області 2,5 мкм. При зміні складу підкладки з монокристала твердого розчину Cd1-хZnхSb від х=0,13 до х=0,3 відбувається зміна положення як довгохвильового, так і короткохвильового краю кривої фоточутливості. Для складу х=0,3 крива має вигляд плато з двома максимумами при 2,15 і 2,6 мкм, які відповідають фотогенерації носіїв у вузькозонному та широкозонному матеріалі (рис.1). V С , відн.од. 1.0 0.8 0.6
1
0.4 0.2
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0 , мкм
Рис. 1. Характеристика фоточутливості структури CdSb–Cd0,7Zn0,3Sb
Параметри отриманих гетероепітаксійних структур є достатньо високими, тому можна зробити висновок про перспективність виготовлення фоточутливих елементів для фотоприймальних пристроїв на їх основі. Список літератури 1. Gritsyuk B.M. IR-photodetectors on CdSb, In4Se3, In4Te3-epitaxial barrier structures / O.V. Galochkin, A.I. Rarenko, V.N. Strebezhev // Proceedings of the SPIE. – 2003. – V. 5065. – P. 139-145. 2. Dremluzhenko S.G. Interference IR-filters on the CdSb monocrystal substrates / S.G. Dremluzhenko, L.I. Konopaltseva, S.M. Kulikovskaya, Yu.P. Stetsko, V.N. Strebezhev, A.I. Rarenko, S.E.Ostapov // Proceedings of the SPIE. – 1999. – V. 3890. – P.104-110.
140
Володимир Юхимчук Наукові керівники - проф. Косяченко Л.А., доц. Маслянчук О.Л. Різновиди бар’єрної структури в детекторах Х/-випромінювання і сонячних елементах на основі CdTe Ключовим елементом напівпровідникового сонячного елемента, на якому базується фотовольтаїка, є електронно-дірковий (p-n) перехід. Контактна різниця потенціалів, що виникає на межі поділу nі p-шарів, розводить фотогенеровані сонячним випромінюванням електрони і дірки в протилежних напрямках, створюючи тим самим фотострум у зовнішньому колі. В основі роботи перших детекторів рентгенівського (Х) – і гамма – () випромінювання, широко застосовуваних в радіології, медицині, космічних дослідженнях, лежать подібні процеси в p-n переході. Як перші сонячні елементи, так і Х/-детектори, були започатковані ще в 1950-ті роки на основі монокристалічного, а згодом полікристалічного кремнію (Si). Кремній є непрямозонним напівпровідником з відносно низькою поглинальною здатністю сонячного випромінювання, тому товщина поглинаючого шару кремнію має бути не менше кількох сотень мікрометрів. Для забезпечення збирання фотогенерованого заряду при такій товщині поглинаючого шару необхідний кремній зі значною дифузійною довжиною носіїв заряду, а отже, високої якості. Це накладає серйозні обмеження на продуктивність і вартість виробництва кремнієвих батарей. Уже на початковій стадії розробок стало зрозумілим, що сонячні елементи на моно- чи полікристалічних кремнієвих пластинах не зможуть забезпечити по-справжньому широкомасштабне виробництво електричної енергії. Аморфний кремній, напівпровідник з прямими міжзонними переходами був запропонований як матеріал для тонкоплівкових сонячних елементів з p-n-переходами ще в середині 1970-х рр. Але безперечним лідером у тонкоплівкових технологіях наразі є сонячні елементи на CdTe. Перша тонкоплівкова гетеросруктура CdTe/CdS, що стала прототипом сучасних сонячних елементів, була продемонстрована
141
Е.І. Адировичем зі співробітниками в Ташкентському фізикотехнічному інституті в 1969 році [1]. На основі CdTe ще в 1960-х роках була також доведена можливість створення детекторів Х/-випромінювання з бар'єрною структурою [2;3]. Однак роботи в цьому напрямку втратили свою актуальність у зв'язку з початком комерційного виробництва детекторів на основі напівізолюючих кристалів CdTe з омічними контактами. Вважалося, що товщина області просторового заряду в таких детекторах не може перевищувати 50-100 мкм, а це серйозно обмежує їх роботу в найбільш важливому інтервалі високих енергій фотонів, недосяжних для кремнієвих детекторів Х/-випромінювання. У кінці 1990-х років японські автори представили результати, що виявили перспективність детекторів на кристалах CdTe з контактами Шотткі [4;5]. Незважаючи на успіхи технології, упродовж двох десятиліть не з’ясовано цілий ряд важливих питань стосовно залежності ефективності детектування Х/-випромінювання діодами Шотткі на основі CdTe від параметрів матеріалу. У зв’язку з цим дослідження гетероструктури CdTe/CdS у детекторах Х/випромінювання є своєчасним і актуальними. У даній роботі представлено результати пошуку технології виготовлення гетероструктур CdTe/CdS на напівізолюючих кристалах CdTe та їх дослідження. Наводяться електричні та фотоелектричні характеристики гетероструктури порівнянно з діодами Шотткі і p-nпереходами, а також ефективність детектування Х/-випромінювання гетероструктурою CdTe/CdS. Список літератури 1. Э.И. Адирович. Фотоэлектрические явления в пленочных диодах с гетеропереходом / Э.И. Адирович, Ю.М. Юабов, Г.Р. Ягудаев.// Физика и техника полупроводников.– 1969. – 3.– 83-85с. 2. Использование теллурида кадмия для создания n-p счетчиков гамма-квантов / Аркадьева Е.Н., Матвеев О.А., Рывкин С.М. [и др.] // Журнал технической физики. – 1966.– №36.– С.1146-1148. 3. О спектроскопии на основе теллурида кадмия /Аркадьева Е.Н., Матвеев О.А., Рывкин С.М. [и др.] // ФТП. – 1967.– №1.– С. 805-806. 4. High quality CdTe and its apprication to radiation detectors/ T. Takahashi, K. Hirose, C. Matsumoto [and all] // Proc. SPIE.– 1998. – 3446. P. 29-35. 5. High-resolution Schottky CdTe diode for hard X-ray and gamma-ray astronomy/ T. Takahashi, B. Paul, K. Hirose, [and all] // Nucl. Instr. and Methods. .– 1998. – A436.– P. 111-119.
142
Андрій Ярух Науковий керівник – доц. Струтинська Л.Т. Розробка технології методу SPS для виготовлення матеріалів на основі Bi2Te3 На даний час у літературі існує точка зору, що підвищення термоелектричної ефективності в наноструктурних термоелектричних матеріалах в основному пов'язано зі зниженням теплопровідності гратки в результаті розсіювання фононів на межах нанозерен і структурних дефектах всередині зерен [1]. Одним із методів отримання наноструктурного матеріалу є SPS-метод (Spark Plasma Sintering) або метод іскрового плазмового спікання. Процес іскрового плазмового спікання починається з пресування порошкового матеріалу під великим тиском. Потім подається електричний імпульс великої потужності від генератора постійного струму. У ділянках формування контактів між частинками матеріалу, який спікається, концентрується енергія високої густини, яка забезпечує просторову точність і однорідність компанованого матеріалу [2]. Метою даної роботи є розробка технологій методу SPS для виготовлення матеріалів на основі Bi2Te3. Значний потенціал SPS-технології полягає в можливості отримання дуже щільних і тонких контактів, при збереженні практично незмінної структури вихідного порошку в отриманому зразку. Причина полягає в короткочасності Рис.1. Принцип методу SPS циклу. Дослідження, проведені в [1], показали, що зі зниженням температури спікання спостерігається зменшення електропровідності виготовлених структурних зразків. При кімнатній температурі для зразків складу Bi0,5Sb1.5Te3 вона
143
становить приблизно 450 Ом-1·см-1 при температурі спікання 350°С, зменшуючись до приблизно 250-160 Ом-1·см-1 при температурі 240-260°С. Настільки низькі значення електропровідності пов'язані з високою концентрацією власних структурних дефектів всередині зерен. Для зразків отриманих SPS спіканням зі зниженням температури спостерігається невелике збільшення температури решітки порівняно з монокристалічними зразками.
Рис.2.Залежність теплопровідності Рис.3. Залежність термоЕРС решітки від температури зразків від температури (номера кривих відповідають номерам зразків)
Порівняно з традиційними способами, метод іскрового плазмового спікання дозволяє отримувати високоякісні спечені матеріали при низших температурах і за менший час. Таким чином, є можливість керування одержуваною мікроструктурою, можливість контролю росту кристалів, збереження вихідних властивостей матеріалів. Список літератури 1. Sastry K. Y., Froyen L., Vleugels J., et al. Effect of porosity on thermal conductivity of Al-Si-Fe-X alloy powder compacts / K. Y. Sastry, L. Froyen, J. Vleugels [et al.] // International Journal of Thermophysics. – 2004. – № 251 – P. 1611–1622. 2. Моделирование температурных полей в условиях спекания объемных термоэлектриков SPS – методом: труды конф., ноябрь 2010р., С.-П./ под ред. М.В. Ведерникова, Л.Н.Лукьяновой. – С.-П., Физико – Технический институт им. А.Ф. Иоффе, 2010. – С. 58-63.
144
Богдан Ясищук Науковий керівник - с. н. с. Разіньков В.В. Покращення термоелектричних екструдованих матеріалів на основі Ві2Те3 методами синтезу та легування У наявній класифікації термоелектричних матеріалів (ТЕМ) найширше практичне використання мають тверді розчини халькогенідів вісмуту і сурми [1, 2]. На сьогодні цим матеріалам немає альтернативи як за термоефективністю у діапазоні температур 200-600 К, так і за масштабністю їх практичного використання для виробництва термоелектричних перетворювачів енергії [3]. Одним із головних напрямів термоелектричного матеріалознавства є розробка нових технологій отримання високоефективних матеріалів, зокрема методу екструзії та пресування ТЕМ. Метою роботи є покращення термоелектричних параметрів ТЕМ, отриманих методом екструзії, шляхом легування та зміни складу твердого розчину термоелектричного матеріалу. Об’єкт дослідження – тверді розчини на основі сполук халькогенідів вісмуту та сурми n - Bi2Te3 - Bi2Se3 та p - Bi2Te3 – Sb2Te3. Для досягнення поставленої мети в даній роботі були досліджені методи синтезу сполук напівпровідникових ТЕМ та їх легування. Синтезовані ампульним методом матеріали було використано для виготовлення екструдованих зразків. Матеріали синтезувалися з елементарних компонентів Bi, Sb, Te, Se з вмістом основного компоненту не нижче 99.999%. Вихідні компоненти у відповідних пропорціях завантажувались у кварцові ампули з внутрішнім діаметром 2326 мм, що вакуумуються і запаюються. Синтез проводився в коливальній печі протягом 1.5 год. при температурі ~1000 К. Після завершення процесу синтезу, ампули охолоджувались на повітрі у вертикальному положенні. При легування йодом n-(Bi2Te3)0.9(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05 залежності термоерс і електропровідності майже лінійні, а при
145
легуванні свинцем p-(Bi2Te3)0.25(Sb2Te3)0.72(Sb2Se3)0.03 спостерігається процес насичення. Термоерс α для зразків екструдованих матеріалів n-типу отримано в діапазоні 140265 мкВ/К, зразків – р-типу в діапазоні 130205 мкВ/К. Електропровідність σ в зразках n-типу – 5002500 Ом-1 см-1, р-типу – 12002800 Ом-1 см-1.
Рис.1. Залежність електропровідності та коефіцієнту термоЕРС n -(Bi2Te3)0.9 (Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05 від ступеня легування йодистим телуром.
Рис.2. Залежність електропровідності та коефіцієнту термоЕРС p- (Bi2Te3)0.25(Sb2Te3)0.72(Sb2Se3)0.03 від ступеня легування свинцем.
Висновки 1. Встановлено, що збільшення кількості носіїв, утворених домішками (Pb,I) відносно до інших дефектів, у тому числі і антиструктурних сприяє збільшенню α2σ. 2. Показано, що при легуванні свинцем p(Bi2Te3)0.25(Sb2Te3)0.72(Sb2Se3)0.03 у кількостях більше 0,15% ваг. спостерігається процес насичення. Список літератури 1. Термоэлектрические генераторы / [Охотин А. С., Ефремов А. А., Охотин В. С., Пушкарский А. С.] – М. : Атомиздат, 1971. – 288 с. 2. Термоэлектрические свойства монокристаллов твёрдых растворов системы Bi2Te3-Sb2Te3 в области температур 100-700 К / [Иванова Л. Д., Гранаткина Ю. В.]. Изв. АН СССР: Неорган. материалы. – 2000. – Т. 36. – № 7. – С. 810. 3. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства / Анатычук Л. И.: Справочник.- Киев : Наук. думка, 1979 – 768 с.
146
Борис Андреєв Науковий керівник – проф. Полянський П.В.
Дифракція поліхроматичного світла на рельєфних носіях інформації Відомо [1, 2], що при дифракції або розсіянні поліхроматичного («білого») світла на гратках або шорстких поверхнях із параметрами рельєфу, при яких зберігається регулярна складова, спостерігається забарвлення цієї складової у бірюзовий або червоний колір. У роботах [1-5] даний ефект було досліджено у різних варіантах – як у проходячому, так і у відбитому випромінюванні. Сутність ефекту забарвлення регулярної складової полягає у тому, що поверхневий рельєф із помірними параметрами шорсткості можна представляти як статистичну суперпозицію розорієнтованих фазових граток. Для таких граток відомо, що дифракційна ефективність у будьякому порядку (включаючи нульовий – саме регулярна складова) є пропорційною квадрату функції Бесселя першого роду відповідного порядку, причому в аргумент функції Бесселя входить, як керуючий параметр відношення, h , де h – середньоквадратичне відхилення рельєфу від базової лінії, – довжина хвилі зондуючого пучка. При досягненні значення цього параметра, коли функція Бесселя нульового порядку набуває нульового значення для певної спектральної компоненти, відповідна компонента вилучається з розсіяного вперед пучка, який виявляється забарвленим у доповнювальний колір. У роботі [2] також обгрунтовано аналогію “частинка – шар – шорстка поверхня”, на основі якої вдається з єдиних позицій інтерпретувати досить широке коло явищ світлорозсіяння, що призводять до своєрідної спектральної фільтрації поліхроматичного світла. Метою даної роботи було дослідження ефекту забарвлення пучка поліхроматичного випромінювання при відбиванні від періодичних структур, якими є носії інформації – CD-диски тощо. Дана задача є актуальною з огляду на можливість розробки безконтактного (неруйнівного) способу оптичної діагностики зазначених структур. У процесі виконання експерименту із різноманітними джерелами поліхроматичного випромінювання встановлено закономірності чергування кольорів в залежності від кута падіння зондуючого пучка –
149
ефективної глибини поверхневого рельєфу. Також продемонстровано, що спостережуваний ефект забарвлення сильно залежить від спектрального складу джерела поліхроматичного світла. Так, “блакитне” забарвлення регулярної складової практично не вдається спостерігати при використанні теплових джерел типу А (колірна температура 1800ºК), проте є дуже виразним при використанні джерел типу D65 (колірна температура 6500ºК) й особливо лімінесцентних ламп. Показано також, що як і у випадку опромінення на пропускання [1], шорсткій поверхні може бути поставлений у відповідність ефективний чверть хвильовий шар із певним (“розбавленим”) показником заломлення. Отримані експериментальні результати добре узгоджуються із літературними даними щодо структури і параметрів рельєфу досліджуваних періодичних структур. Окрім цього, ефект забарвлення регулярної складової спостережено для відбиваючих шорстких (нерегулярних, неперіодичних) поверхонь типу матового скла, для яких в оптимальних умовах вдається спостерігати до п’яти послідовностей веселок при зміні кутів падіння зондую чого поліхроматичного пучка. В усіх випадках забарвлення має “блакитний” або ”червоний” характер, оминаючи “зелене”, що пояснюється у рамках теорії хромоскопу Беррі. Список літератури 1. Angelsky O.V., Polyanskii P.V., Hanson S.G. Singular-optical coloring of regularly scattered white light // Optics Express. – 2006. – V. 14, No. 17. – P. 7579-7586. 2. Polyanskii P.V. Optical correlation diagnostics of phase singularities in polychromatic fields / in: Optical Correlation Applications and Techniques, ed. by O. Angelsky (Chapter 2) (SPIE Press A168, Bellingham, 2007). – P. 133-165. 3. Angelsky O.V., Polyanskii P.V., Maksimyak P.P.. Speckles and phase singularities in polychromatic fields / in: New Directions in Holography and Speckle, ed. by H.J. Caulfield and Ch.S. Vikram (Chapter 3) (Kluwer Academic Publishers, Boston, 2008). – P. 37-53. 4. Tavassoly M.T., Dashtdar M. Height distribution on a rough plane and specularly diffracted light amplitude are Fourier transform pair // Optics Communications. – 2008. – V. 281, No. 9. – P. 2397-2406.
150
Альона Арус Науковий керівник – асист. Коновчук О.В. Аналіз фізичних основ вибору оптимальних конструкцій комбінованих екранів кабелів зв’язку Сучасне телекомунікаційне обладнання і системи передавання є достатньо надійними, однак еволюція технологій у бік високих частот потребує розв’язання актуальної проблеми електромагнітної сумісності для багатьох електричних та електронних пристроїв. Дана проблема набуває особливої актуальності у випадку використання електропровідних кабелів, які забезпечують передачу сигналів високошвидкісних протоколів за умови необхідності або вимушеності їх розміщення на близьких відстанях до телекомунікаційних і силових кабелів [1, с. 11]. Електропровідні кабелі складають більше 90% усіх каналів більшості структурованих кабельних систем. Як правило, вони забезпечують передачу даних у межах одного поверху, відносячись до горизонтальної підсистеми і типовим конструктивом кабельної лінії тут є симетричні кабелі типу неекранованої витої пара. Використання екранування кожної пари провідників дозволило досягти граничної частоти 200 МГц, що визначена для кабелів категорії 6, а залучення конструктивних рішень для захищених витих пар для кабелів категорії 7 дозволили розширити межу спектра і до 600 МГц [1, с. 183]. Суттєву зацікавленість інженерів для технологічних рішень екранування кабелів спостерігається в останній час щодо визначення найоптимальнішого співвідношення товщини комбінованих екранів і встановлення початкових положень для розробки оптимальних екранів комбінованої конструкці. Зважаючи, що найбільша ефективність у багатошарових комбінованих екранах має місце при спільному використанні діамагнітних (мідь) і феромагнітних (сталь) матеріалів, розглянемо саме такі екрани [2, с. 153]. Зазначені нижче положення щодо вибору оптимальних співвідношень товщин шарів складених екранів і конструювання двошарових комбінованих екранів залишаються в силі для тришарових та інших конструкцій екрана.
151
Основні рекомендації з конструювання багатошарових екранів для високочастотної області зводяться до наступних: 1. Підбір матеріалів, їх комбінування і розміщення повинно бути таким, щоб зовнішні шари екрана давали би кращі результати згасання відбивання Во, а внутрішні - найбільші величини згасання поглинання у металі Вn. Тому для зовнішніх шарів слід використовувати діамагнітні матеріали з більшою відбиваючою здатністю (мідь, алюміній), а для внутрішніх шарів - феромагнітні матеріали. 2. Оптимальне співвідношення товщин шарів залежить від частотного діапазону, для якого розробляється екран. Щодо екрануючого ефекту найефективніші результати дають: до 10 кГц – рівні шари міді (алюмінію) і товсті шари сталі. Причому, чим вище частота, тим ефективніші більш товсті шари сталі. При постійному струмі та достатньо низьких частотах (0 – 0,5 кГц), а також для області частот вище приблизно 1 МГц кращий екрануючий ефект дають однорідні феромагнітні екрани з сталі. 3. Враховуючи втрати, які вносяться екраном у ланцюг передачі, необхідно зовнішні шари для будь-якого діапазону частот виготовляти діамагнітними. Товщини цих шарів повинні бути такими, щоб поле перешкод замикалося би в діамагнітному металі і не проникало у сталь. Тому, виходячи із задачі досягнення мінімальних втрат, товщину зовнішніх (мідних, алюмінієвих) шарів слід приймати таким, що дорівнює глибині проникнення поля на найвищій частоті сигналу, який передається. 4. Шари слід виконувати по можливості суцільними з найбільшою електричною герметичністю. Неминучі шви, прорізи необхідно розміщувати так, щоб вони мали напрямок вздовж імовірного шляху руху вихрових струмів в екрані. Крім того, обов’язково прорізи у щілині одного щару повинні перекриватися суцільним металевим масивом іншого шару. Список літератури 1. Парфенов Ю.А. Кабели электросвязи / Юрий Алексеевич Парфенов. – М. : Эко-Трендз, 2003. – 256 с. – ISBN 5-88405-053-4. 2. Гроднев И.И. Кабельные линии связи / Гроднев И.И., Кулешов В.Н., Соколов В.В. –Москва: Связьиздат, 1960. –494 с. –УДК 621.315.1/.3.
152
Андрій Бабін Науковий керівник – проф. Ушенко О.Г. Розробка електронної версії журналу «Українська ластівка» за 1933-1935 роки На сьогоднішній день виробництво друкованої продукції все більше інтегрується в єдиний простір медіа індустрії. Складовою частиною цього процесу є інтеграція друкованих і електронних видань. Причин такої інтеграції кілька. З одного боку, практично всі інформаційні технології перейшли на цифрову форму, оснастились комп’ютерною технікою, програмним забезпеченням професійного рівня, технічними засобами обробки зображень. З іншого, той же процес відбувається і з розповсюдженням будь-яких видів інформаційної продукції. Сучасні видавництва впровадили новітні мережеві технології, пов’язані із розповсюдженням медіа інформації інтра- та екстра мережами глобальною мережі Інтернет [1, с. 3]. Найважливішою перевагою електронних видань порівняно з друкованими є можливість їх інтерактивного оформлення. Це стосується не тільки дитячих ігрових видань, але й будь-яких видань сценарного типу. Таке видання може бути навчальним, науково-популярним і навіть художнім твором, в якому користувачеві відводиться не пасивна роль читача, але активна роль учасника. Усі фрагменти електронних видань, що моделюють процеси, можуть бути побудовані за цим типом, тобто читач сам стає учасником подій і в певних рамках може впливати на їх результат, що зближує процес роботи над таким виданням з діловими іграми. Природно, що в традиційній книжковій формі неможливо досягти такого ефекту [2, с. 5]. За визначенням, електронне видання – це видання, записане на носій інформації, розраховане на використання за допомогою електронних технічних пристроїв і являє собою електронний документ (групу електронних документів), що пройшов редакційно-видавничу обробку, призначений для розповсюдження в незмінному вигляді, має вихідні відомості. До електронних видань належать мультимедіа-бібліотеки,
153
електронні журнали, книги, фотоальбоми, видані на носіях цифрової інформації [3]. Інтеграція поліграфічної продукції з електронними документами має суто практичні вигоди. Зберігання документів і видань в електронній формі дозволяє організовувати електронні бази даних, чітка структура і розвинені засоби пошуку і навігації, які полегшують процес виявлення потрібних матеріалів та їх фрагментів. Перехід на цифрову форму дозволяє забезпечити збереження багатьох унікальних видів продукції, таких як стародавні рукописи. Навіть звичайні фотографії і картини втрачають згодом свої якості. Зберігання їх електронних копій дозволяє донести до наступних поколінь унікальні культурні шедеври [1, с. 36 ]. У даній роботі описується саме процес переведення історично цінного періодичного видання, а саме журналу «Українська ластівка», у цифрову форму, обробка і відновлення його сучасними методами цифрової обробки зображень та оформлення електронного видання із отриманого оригіналу. Для виконання поставленого завдання використовуються сучасні засоби коректури зображень (у даному випадку відсканованих) отриманих із аналогових оригіналів. Усі процеси обробки відбуваються саме із зображеннями – для запобігання втрати документальності видання і демонстрації та порівняння результатів роботи відновлення видання та його оригіналу. Список літератури 1. Вуль В.А. Электронные издания: учебное пособие. — СПб.: БХВ - Петербург, 2003. — 560 с., ил. 2. Гасов В.М., Цыганенко А.М. Методы и средства подготовки электронных изданий: учебное пособие. – М.: МГУП, 2001.735 с. 3. ГОСТ 7.83 – 2001 СИБИД. Электронные издания. Основные виды и выходные сведения: Введ. 2002-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. — 16 с., прил.
154
Віра Бесага Науковий керівник — проф. Максимяк П.П. Самофокусування випромінювання в поглинаючому дисперсному середовищі Дана робота присвячена дослідженню можливостей діагностичного застосування ефектів самодифракції та самофокусування, що виникають при утворенні градієнта температур у середови-щах з поглинаючими частинками під дією неперервного лазерного випромінювання невеликої потужності. Згідно з працями Ная [1], розподіл інтенсивності поля когерентного оптичного випромінювання, що пройшло крізь циліндричну лінзу, має форму каустики, а його розподіл фази, в залежності від апертури лінзи, виявляє сингулярності, характерні для дифракційної картини Фраунгофера або об’ємної картини Пірсі [2]. При самофокусуванні неперервного лазерного випромінювання малої потужності утворюється кординатнозалежний розподіл показника заломлення. Експериментальні дослідження прово-дилися з використанням як джерела випромінювання напівпровідникового лазерного модуля (L) XJA140 з довжиною хвилі λ= 445 нм та регульованою потужністю до 0,3 Вт (рис. 1). Неоднорідність розподілу інтенсивності вздовж фокальної лінії при фокусуванні пучка світла циліндричною лінзою зумовлює формування за фокусом лінзи неоднорідного по вертикалі розподілу інтенсивності, фрагменти якого подібні до дифракційної картини Пірсі.
Рис.1. Оптична схема дослідження перетворення сфокусованого випромінювання поглинаючим дисперсним середовищем: T — телескопічна система (складається з двох об’єктивів, у фокусі яких знаходиться мікродіафрагма), СL — циліндрична лінза; С — кварцова кювета з дисперсним середовищем; ССD — ССD-камера
Додаткова модуляція показника заломлення за рахунок поглинання світла частинками і формування теплової лінзи, що приводить до перерозподілу випромінювання, має місце при
155
розташуванні поглинаючого дисперсного середовища строго у фокусі цилін-дричної лінзи. Переміщення кювети в напрямку до фокусу лінзи приводить до перерозподілу інтенсивності поля за фокусом (рис. 2). Для розрахунку амплітуди поля, яке пройшло крізь циліндричну лінзу, було використано одновимірний дифракцій-ний інтеграл Релея-Зомерфельда [3].
Рис.2. Результати комп’ютерного та фізичного моделювання проходження сфокусованого пучка через дисперсне середовище, розташоване на різних відстанях від фокусу ∆z
Таким чином, встановлено, що самофокусування у поглинаючому дисперсному середовищі поблизу фокуса циліндричної лінзи відбувається за рахунок самодифракції випромінювання на фазовому розподілі, спричиненому розподілом інтенсивності в дифракційній картині Пірсі. Список літератури 1. Nye J. F. Evolution from Fraunhofer to a Pearcey diffraction pattern / J. F. Nye // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2003. – V. 5. – P. 495-502. 2. Pearcey T. The structure of an electromagnetic field in the neighbourhood of a cusp of a caustic / T. Pearcey // Phil. Mag. – 1946. – V. 37. – P. 311-317. 3. Born M. Principles of Optics / Born M., Wolf E. - New York : Pergamon Press., 1999. – 952 р.
156
Наталія Боднар Науковий керівник – проф. Шайко-Шайковський О. Г. Розробка та обгрунтування конструкції нових накісткових фіксаторів для остеосинтезу довгих кісток Підвищення ефективності лікування хворих із переломами кісток та їх наслідками (неправильно зрощеними та незрощеними переломами, кістковими дефектами) є однією з актуальних проблем травматології, яка має не тільки медичне, але й важливе соціальне значення, оскільки прискорені темпи розвитку сучасної промисловості призвели до різкого зростання побутового, дорожного та виробничого травматизму. За офіційною статистикою, в Україні щорічно лише у ДТП страждають 50 тис. людей, при цьому економічні та матеріальні втрати суспільства внаслідок загибелі та травматизму людей складають 12-15 млрд. грн [1, с. 84]. Низька ефективність консервативного лікування іммобілізаційними та функціональними методами (скелетне витяжіння, гіпсова пов’язка) надала поштовх до розвитку оперативних методів у лікуванні переломів довгих кісток. На сьогодні найбільш популярними і доступними методами фіксації діафізарних переломів є накістковий остеосинтез за допомогою різних видів пластин [2, ст. 35]. Реалізація цього виду остеосинтезу можлива в умовах районних лікарень. Такого роду фіксатори достатньо дешеві і доступні для всіх верств населення, їх встановлення можливе без застосування дорогої і складної рентгентелевізійної апаратури. У наш час спостерігається постійне вдосконалення накісткових конструкцій з метою створення компресійних варіантів остеосинтезу і таких, які б якнайменше травмували зовнішню поверхню пошкодженої кістки (періост). Створюються так звані «малоконтактні» пластини, що зменшують площу контактної поверхні. У роботі запропонована конструкція малоконтактної пластини, внутрішня поверхня якої має два повздовжніх бортика, напрямлених вздовж осі кістки. Завдяки виступам не
157
перешкоджається постачання фізіологічних рідин і крові вздовж кістки до місця перелому. Це суттєво сприятиме поліпшенню та прискоренню процесів зрощення відламків. Форма поперечного перерізу такої малоконтактної пластини нагадує форму швелера (рис. 1).
Рис. 1. Звичайна (а) та малоконтактна (б) накісткові пластини Проведені дослідження показали, що розроблена пластина краще опирається деформації згину у фронтальній та сагітальній площинах і жорсткість малоконтактної пластини набагато вища, ніж звичайної. Це пояснюється тим, що у малоконтактної пластини наявні два своєрідні ребра жорсткості, що підвищує її міцність [3, с. 50]. Аналогічні дослідження, проведені для деформації кручення, також свідчать про переваги малоконтактної пластини. Таким чином, наявність у малоконтактній пластині можливості максимально забезпечити приплив крові і рух фізіологічних рідин до місця перелому, мінімально травмувати зовнішню поверхню пошкодженої кістки, є суттєвою перевагою малоконтактної конструкції. Список літератури 1. Гайко Г. В. Діафізарні переломи в структурі травм опорнорухової системи у населення України / Г. В. Гайко, А. В. Калашніков, В. А. Боєр та ін. / / Вісник ортопедії, травматології та протезування. – 2006. – № 1. – С. 84-87. 2. Остеосинтез: руководство для врачей / под ред. С. С. Ткаченко. — Л.: Медицина. —1987. — 272 с., ил. 3. Боднар Н. А. Биомеханический сравнительный анализ накостных пластин для остеосинтеза диафизарных переломов длинных костей / Н. А. Боднар, В. М. Крамар, А. Г. Шайко-Шайковський // Матер. междун. научно-практичн. интернет-конф. SWorld «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2012». – Т. 33. – С. 31-35.
158
Тетяна Боднар, Василь Жибчук Науковий керівник – проф. Мохунь І.І. Розрахунок потенційно можливих швидкостей передавання у волоконно-оптичних системах зв’язку Широке застосування ВОСП при побудові міської телефонної мережі, насамперед для організації міжвузлових з’єднань, дозволяє в принципі розв’язати проблему збільшення пропускної здатності мереж. У найближчі роки потреба в збільшенні кількості каналів буде продовжувати швидко зростати [1;2]. Саме спробі узагальнити параметри ВОЛЗ та ВОСП, на базі яких формуються міські телефонні мережі, і присвячена ця робота. У роботі показано, що розвиток міських волоконно-оптичних систем передавання України має певні особливості. Першою особливістю ліній зв’язку України є їх відносно невелика середня довжина. Така ситуація складається за рахунок глибокого районування мереж. Статистика розподілу довжини ліній зв’язку міської телефонної мережі в найбільших містах України свідчить, що лінії зв’язку довжиною до 6 км складають 65% від загальної кількості ліній. Другою головною особливістю є те, що швидкості передавання сигналів волконно-оптичними системами, на основі яких формуються міські телефонні мережі, не перевищують 2-го рівня цифрової ієрархії, тобто 34,4 Мбіт/с. Саме виходячи з цього, можна стверджувати, що ВОЛЗи міських телефонних мереж можуть бути побудовані на основі кабелів із багатомодовим волокном [1,2]. Такий висновок випливає ґрунтується на таких фактах: 1. Багатоходове волокно, має переваги перед одномодовим, насамперед, з погляду енергетичної ефективності лінії зв’язку. Величина енергетичних втрат у системах із таким волокном мінімальна. 2. Внаслідок невеликої довжини ліній зв’язку та відносно невеликих швидкостей передавання вплив дисперсій (модової та хроматичної) волоконно-оптичних систем передавання
159
незначний та їм можна нехтувати. При цьому можна стверджувати, що такі ВОСП мають суттєвий резерв для потенційного збільшення обсягу інформації, що передається. Щодо подальшого збільшення обсягів інформації, що передається, то це можна робити, застосовуючи одночасне передавання сигналів вздовж оптичного кабелю в обох напрямках та застосування передавання сигналів на кількох довжинах хвиль [1;3;4]. На основі проведеного аналізу можна зробити такі висновки. 1. Середня довжина ліній зв’язку міських телефонних мереж складає величину, близьку до 6 км. 2. Швидкості передавання волконно-оптичними системами, на основі яких формуються міські телефонні мережі не перевищують 2-го рівня цифрової ієрархії, тобто 34.4 Мбіт/с. Як стиковий код, як правило, використовується код HDB3, лінійний – код СМІ. 3. Як наслідок, для організації міського телефонного зв’язку достатньо використовувати кабелі типу ОК-50, структурними елементами яких є багатомодові оптичні волокна із ступінчастим профілем показника заломлення. 4. Подальше збільшення обсягів інформації, що передається, без модернізації міських ВОЛЗ може бути здійснено за рахунок застосування дуплексного зв’язку (одночасного передавання сигналів вздовж ОК в обох напрямках) та застосування спектрального ущільнення (передавання сигналів на кількох довжинах хвиль). Список літератури 1. 2. 3. 4.
Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи. / О.К. Скляров. – М.: Салон-Р, 2004. – 265 с. Каток В.Б. Волоконно-оптичні системи зв’язку. / В.Б. Каток. – Київ; 1998. – 228 с. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. / О.К. Скляров. – М.; Салон-Р, 2001. – 240 с. Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. / А.А. Вербовецкий – М.: Радио и связь, 2000. – 158 с.
160
Павло Бузан Науковий керівник – ас. Дуболазов О.В. Застосування методів лазерної поляриметрії при дослідженні плазми крові Лазерне випромінювання, як і звичайне світло, може поглинатися, відбиватися, розсіюватися біологічним середовищем. І кожен із указаних процесів несе в собі інформацію про мікро- і макробудову цього середовища, рух і форму окремих його складових [1, с.87-89]. Метод поляриметрії широко використовується для швидкого, без застосування реактивів, визначення глюкози в сечі. Проте до цього часу не проводились дослідження можливостей діагностики плазми крові з використанням поляриметричних методів [2, c.135]. Враховуючи наведені вище методи цікавим є поляриметричний метод діагностики патологічних змін плазми крові людини, оскільки відомо, що пропорційний вміст основних білків плазми крові (альбумінів та глобулінів) змінюється при фізіологічних змінах в організмі людини[3, c.97]. На рис. 1 та рис. 2 наведена серія поляризаційних зображень зразків плазми крові здорової людини (рис.1) та людини з онкологічним захворюванням (рис. 2), одержаних для відповідних значень кутів Ө .
Рис.1 Поляризаційні зображення плазми крові здорової людини
161
Рис.2 Поляризаційні зображення плазми крові людини, хворої на рак шийки матки
Як бачимо, 1) всі зображення плазми крові складаються з двох компонентів: поляризаційно однорідної (інтенсивність компенсується у перехрещених аналізаторі та поляризаторі); поляризаційно неоднорідної (зі складним розподілом азимутів та еліптичностей поляризації). 2) топологічно зображення поляризаційно неоднорідної складової плазми крові являє собою складну двокомпонентну мережу парціальних кристалів альбуміну та глобуліну; 3) у залежності від фізіологічного стану людини просторовоорієнтаційна кристалічна сітка зазнає наступних структурних змін: для плазми крові здорової людини характерним є статистично урівноважена система впорядкованих біологічних кристалів альбуміну та розупорядкованих біологічних кристалів глобуліну; для лазерних зображень отриманих із плазми крові людини з онкологічним захворюванням, спостерігається протилежна тенденція, тобто переважання дрібномасштабних розупорядкованих мереж кристалів глобуліну. 1. 2. 3.
Список літератури Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайнонеоднородных средах. – М: Мир, 1981. Ушенко О.Г. Лазерна поляриметрія світлорозсіюючих об’єктів і середовищ. Дис. докт. физ.-мат. наук. – Чернівці, 2001. Ушенко О.Г. Лазерна поляриметрія фазово-неоднорідних об’єктів і середовищ. – Чернівці.: Медакадемія, 2000. – 251с.
162
Андрій Веклич Науковий керівник – асист. Томаш В.В.
Bикористання освітнього інформаційного середовища в процесі вивчення «Технологій» Вивчення технологій спрямоване на підготовку молодої людини до вступу в доросле життя, що потребує не лише наявності знань із тих наук, які вивчались упродовж усіх шкільних років, а й умінь та здатності використовувати такі знання на практиці, самостійно вирішувати нестандартні життєві проблеми. Особливу увагу в цій справі слід приділити сучасним інформаційним технологіям, які дають змогу накопичувати і швидко аналізувати великі обсяги інформації [1, с.3]. Основними пріоритетами XXI ст., видимими вже сьогoдні, є інфoрмаційні технoлoгії. Ceред них oсобливе місце займають мережеві технології. Сучасні комп’ютерні системи cтaють iнтегрoваним ceредовищем для спiлкувaння, нaвчaння, oбмiну iнфoрмацією та спільнoгo викopистання знaнь. Глoбальнi мерeжі віднинi нe мeнш вaжливa iнфpaструктура, ніж шляxи cпoлучення абo елeктричні мережi. Оскільки людство вступило в еру інформатизації, кількість професій, де використовуються інформаційні технології, буде збільшуватись із кожним днем. Тому вмiння прaцювaти з ними нeoбхіднo відпрацьoвувaти до тoгo, як людинa бyдe шyкaти сoбi рoбoтy, тoбтo y шкoлaх і BНЗ. Викopистання інфoрмaційного сepeдовища під час провeдення ypoків з тeхнолoгій зaбезпeчує мoжливiсть для бiльш предмeтнoго oзнайoмлення шкoлярiв із тeхнікою (в тoму числі кoмп'ютepною) та її викopистанням у сyчасному виpoбництві. Це сприяє poзширенню в yчнів крyгозорy, розвиткy обiзнаності в рiзних сфеpах людськoгo життя, poзуміння пpoблем сyчасного виpoбництва. Мeрежа Iнтернет мoже успішнo викoристoвуватись у методі проектів, як відомо, він доволі поширений у курсі «Технологія». Прикладом цього може бути обговорення за допомогою електронної пошти та телеконференцій ідей, ескізів, технологій, способів розв’язання технічних суперечностей тощо. При цьому
163
всі учасники можуть вносити свої корективи, подаючи інформацію в різноманітній формі (тeкст, фoтo, графiкa, aудіo, вiдеo тoщo). Використання мережі Інтернет у роботі з учнями можливо викласти в таких десяти пунктах: - використання електронної пошти; - пошук у мережі необхідної інформації; - створення власних шкільних веб-сторінок; - розсилання і/або знімання централізовано підготовлених значущих, загальнонеобхідних матеріалів (нормативних документів, інформації із семінарів і конференцій тощо); - обмін тематично організованим досвідом (методичні розробки, галереї виробів, удосконалення технологій тощо); - освітні FAQ (відповіді на типові запитання); - взаємне консультування; - організація конференцій у мережі; - отримання («скачування») програм, публікацій, книг; - спільні проекти школярів і вчителів різних шкіл, у тому числі з різних країн, із різноманітних тем [2]. Відповідно, для реалізації такої діяльності необхідні визначені умови – як технічні, так і організаційні. У багатьох країнах світу створені спеціалізовані сайти, присвячені технологічній освіті, якими можуть користуватись як вчителі, так і учні, ось лишень деякі з них: проект «Технологія для всіх американців» http://scholar.lib.vt.edu /TAA/TAA.html; у Великій Британії «Каталог технологічної освіти» (Technology Education Index - www.technologyindex.com) та електронний журнал «Технологія в освіті» (Technology in Education - www.technologyin-education.co.uk); російськомовні Інтернет-ресурси: www.lobzik.pri.ee; http://nsportal.ru/tekhnologiya-v-shkole; http://www.shk-tehnologia.ru; українські: http://tehnologiya. at.ua; http://trudove.org.ua; http://terpug.at.ua та інші. Список літератури 1. Технології : 10 кл. : підручник / [О.М. Коберник, А.І. Терещук, О.Г. Гервас, та ін.] – К. : Літера ЛТД, 2010. – 160 с. 2. Освіта. ua [Електронний ресурс] URL: http://osvita.ua/school/ lessons_summary/work/3225/ (дата звернення: 10.03.13).
164
Ілля Величко Науковий керівник – доц. Архелюк О.Д. Організація Інтернет-мережі у населеному пункті з віддаленим радіодоступом Основна мета даної роботи – організація електронної обчислювальної мережі для населеного пункту та впровадження заходів для подальшого повноцінного функціонування, підтримки цієї мережі, та її розширення. Кількість інтернет-користувачів України станом на 2012 рік досягнуло 12.2 мільйонів. Це на чверть більше, ніж у минулому році і у два рази більше, ніж показники “докризового” 2008-го року. З поданої статистики випливає, що необхідність доступу до інформації за допомогою Інтернет розвивається швидкими темпами. Ця необхідність стосується також віддалених населених пунктів, в яких не розвинена дротова інфраструктура. Розв’язати дане завдання можна завдяки технології фіксованого бездротового доступу до мережі Інтернет - pre-WiMax, яка дозволяє забезпечити стабільний канал зв'язку між центрами і населеними пунктами, високу швидкість доступу в Інтернет - до 150 Мбіт/с на відстані до 70 км. Також важливим є об'єднання комп'ютерів у локальні мережі. Це зумовлено рядом важливих причин, таких як прискорення передачі інформаційних повідомлень, можливість швидкого обміну інформацією між користувачами, одержання й передача повідомлень, даних, не відходячи від робочого місця, можливість миттєвого одержання будь-якої інформації з будьякого місця земної кулі. Під локальною мережею розуміють спільне під’єднання декількох окремих комп'ютерних робочих місць (робочих станцій) до єдиного каналу передачі даних. Як приклад організації розглянемо мережу віддаленого населеного пункту та забезпечимо його виходом до Інтернету (рис.1). Населений пункт знаходиться від міста на відстані 10 км. Мережа проектується на 35 користувачів з можливим розширенням. На
165
відстані 2 км розташований комп’ютерний клуб, який також потрібно забезпечити виходом до Інтернету.
Рис.1. Логічний план мережі
Зокрема, на базі Pre-Wimax було організовано віддалений доступ до населеного пункту на відстані 10 км на частоті 5ГГц з максимальною швидкістю до 150 Мбіт/с і організація локальної обчислювальної мережі населеного пункту. На практиці було розв’язано наступні завдання: вибір мережевої архітектури та топології, типу кабельної системи, мережевого обладнання, розрахунок висоти підвішування антен. Список літератури 1. Олифер В. Г. Компьютерные сети : учебник / Олифер В. Г., Олифер Н. А. - Спб.: Питер 2010, 944с. 2. Новиков Ю. В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование : учебник / Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. - М.: ЭКОМ, 2000, 951с. 3. Технология pre-WiMax [Електронний ресурс] — 2011. Режим доступу до статті: http://www.untc.ua/internet/wireless/prewimax/
166
Тарас Вінтоняк Науковий керівник – асист. Коновчук О.В. Алгоритмізація процедури схрещування симетричних низькочастотних кабелів зв’язку Сучасні системи електричного зв’язку повинні не тільки гарантувати швидку обробку і надійну передачу інформації, але і забезпечувати виконання даних умов найбільш економічним способом [1, с. 4]. Важливою умовою забезпечення багатоканального високочастотного зв’язку на великі відстані є захист ланцюгів від взаємних і зовнішніх перешкод. Взаємні перешкоди обумовлені впливом рядом розміщених ланцюгів у лінії. Як джерело зовнішніх перешкод, які діють на лінії зв’язку, є лінії електропередачі, електрофікований транспорт, радіостанції, атмосферна електрика та інші електричні системи, які створюють сильне електромагнітне поле [2, с. 181]. Перешкодозахищеність повітряних та кабельних ліній зв’язку є важливою умовою забезпечення надійності зв’язку, що набуває особливого значення при високочастотній передачі сигналів на великі відстані. Дальність та якість зв’язку у цьому випадку зумовлені не стільки власними згасаннями ланцюга, скільки заважаючими взаємними впливами між сусідніми ланцюгами, які проявляються у вигляді перехідної розмови (пониження розбірливості мовлення) або шуму (заважаючий вплив). При допустимому для лінії зв’язку згасанні, наприклад 3,8 Нп, лише 1/2000 частина переданої у лінію енергії поступає до приймача. Основна частина енергії (1999/2000) розсіюється у самій лінії головним чином на теплові втрати і діелектричну поляризацію і, крім того, енергія переходить на сусідні ланцюги у вигляді струму перешкод. Через це передача, яка здійснюється по будь-якому ланцюгу, у той чи інший спосіб прослуховується в сусідніх ланцюгах кабельних ліній. Основними способами захисту кабельних ланцюгів від впливу є скрутка, екранування та симетрування.
167
У даній роботі виконано процедуру алгоритмізації процедури симетрування та створення програмного засобу для розв’язання задачі вибору оператора схрещування для мінімізації взаємного впливу між ланцюгами симетричних низькочастотних кабелів зв’язку [3, с. 306-310]. Суть методу полягає в наступному. 1. Порівнюються абсолютні значення ємнісних зв’язків k2 i k3 з обох сторін з’єднувальних ділянок (А і Б) частин кабелю. Якщо абсолютні значення |kA2| | kБ2| і |kA3| |kБ3|, то пари у четвірці з’єднують напряму – штучний ланцюг не схрещується (останній знак оператора “крапка” ()); якщо значення |kA2| | kБ3| і |kA3| |kБ2|, то пари у четвірці схрещують (останній знак оператора “хрест”- (×)). 2. У вибраних парах коефіцієнтів порівнюють знаки. Схрещування жил у парах залежить від знаків компенсуючих зв’язків. Якщо знаки різні, жили в даній парі з’єднують напряму, якщо знаки однакові, жили в парах схрещуються. Варто зазначити, що при розрахунку результуючого значення коефіцієнта k1 знак визначається за допомогою такого мнемонічного правила: якщо у двох перших позиціях оператора схрещування символи однакові (×× або ), то коефіцієнти сумуються (kA1 + kБ1), а якщо різні (× або ×) - то коефіцієнти віднімаються (kA1 - kБ1). Якщо на етапі схрещування норма не досягнута, то необхідно здійснити другий етап симетрування – під’єднаня додаткових конденсаторів (конденсаторне симетрування). Список літератури 1. Цифровые и аналоговые системы передачи / [Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др.] – [2-е изд.] – М.: Горячая линия Телеком, 2003. – 232 с. – ISBN 5-93517-116-3. 2. Ксенофонтов С.Н. Направляющие системы электросвязи/ С.Н. Ксенофонтов, Э. Л. Портнов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 268 с. – ISBN 5-93517-138-4. 3. Гроднев И. И. Линии связи / И. И. Гроднев, С. М. Верник – Москва: Радио и связь, 1988. – 544 с. – ISBN 5-256-00120-5.
168
Оксана Войціх Науковий керівник – проф. Венгренович Р.Д.
Вплив дислокацій на швидкість росту нанокластерів у металевих сплавах З розвитком нанотехнологій цікавість до явища оствальдівського дозрівання у нанокластерних системах постійно зростає. При наявності у матриці вільних дислокацій, які взаємодіють з пружними полями кластерів, або при наявності кластерів, розміщених на дислокаційній сітці, основну роль починає відігравати дислокаційна дифузія. У випадку, коли ріст кластерів відбувається одночасно за двома механізмами, сумарний потік атомів до кластера (від кластера) повинен складатися з двох частин: j jd ji , (1) де j d – дифузійна частина потоку, яка чисельно дорівнює кількості атомів, які потрапляють за одиницю часу на поверхню кластера шляхом дислокаційної дифузії, ji – вагнерівська частина потоку, яка чисельно дорівнює кількості атомів, які беруть участь в утворенні хімічних зв’язків на поверхні кластера за одиницю часу. Дифузійна частина потоку [1]: C Cr j d Dd 2Zq , (2) r де Dd – коефіцієнт дифузії вздовж дислокацій; Z – кількість дислокаційний ліній, які перерізають кластер ( Z const ); q – переріз дислокаційної трубки;
C
– середня концентрація
2 m атомів у розчині; C r C 1 – концентрація атомів rkT розчиненої речовини на межі з кластером радіуса r ; C – рівноважна концентрація при даній температурі T ; m – об’єм атома розчиненої речовини. Вагнерівська або кінетична частина потоку ji 4r 2 C C r , (3)
169
де – кінетичний коефіцієнт. Швидкість росту визначається із умови d 4 3 r j m , dt 3 де j задається рівнянням (1). Позначивши
(4) jd x , де x – ji 1 x
j частина потоку j d у загальному потоці j x d ; 1 x – j j частина потоку ji у загальному потоці j 1 x i , після j нескладних математичних перетворень із (4) можна знайти швидкість росту кластерів в умовах досліджуваного механізму росту: dr A x 1 r 1 1 , (5) 3 dt r 1 x u rk
або де u
dr B 1 x 3 r 4 1 u 1 , dt r x rk
(6)
r – відносний розмір кластерів; rg – максимальний rg
розмір кластерів; rk – середній (критичний) радіус кластерів; 2 m2 C 2 m2 C ZqDd , B . kT kT Формула (5) відповідає швидкості росту кластерів, яка визначається кінетичним потоком ji (швидкістю утворення хімічних зв’язків) з внеском 1 x дифузійного потоку, а швидкість росту (6) визначається дифузійним потоком j d з внеском x кінетичного потоку. A
Список літератури 1. Vengrenovich R.D. On the Osteald ripening theory / Vengrenovich R.D. // Acta Metallurgica. – 1982. Vol.20. – P.1079–1086.
170
Максим Волощук Науковий керівник – доц. Фельде Х.В.
Порівняльний аналіз методів діагностики фазових сингулярностей Розвиток сингулярної оптики протягом останнього десяти– річчя спричинив широке застосування методів і підходів останньої в рамках дослідження оптичних полів [1]. Зокрема, застосування сингулярних пучків для передачі й кодування сигналів, створення оптичних пасток, дослідження поляризаційних сингулярностей в повністю та частково поляризованих когерентних або частково когерентних полях, тощо. З цією метою виникла необхідність у визначенні параметрів сингулярних пучків, а саме детектуванні наявності гвинтової і крайової дислокацій та встановлення знака і модуля топологічного заряду сингулярного пучка. Метою даної роботи є аналіз існуючих на сьогоднішній день методів діагностики фазових сингулярностей в оптичних пучках та полях, починаючи від першого «класичного» інтерференційного методу і закінчуючи новітніми підходами. Інтерференційний метод діагностики фазових сингулярностей було запропоновано для випадку скалярного спекл-поля [2]. Спеклструктура когерентного світла, розсіяного шорсткою поверхнею, спостерігалась одразу ж після створення лазерів. Спекли виникають у результаті інтерференції великої кількості парціальних пучків з випадковими амплітудами та фазами. При цьому виникає питання щодо структури поля в околі точок з низькою інтенсивністю. Якщо деякі з них відповідають строго нульовому значенню амплітуди, то з’являються сингулярності фази. Суть методу полягає в когерентному накладанні – співвісному або під певним кутом – додаткової опорної хвилі на досліджуваний пучок. За характером інтерференційної картини робиться висновок щодо знака й модуля топологічного заряду сингулярного пучка. Однак дана методика має свої недоліки, зокрема, складність інтерференометричної схеми, в якій проводиться діагностика, необхідність апріорної інформації щодо інтерферуючих пучків і незастосовність підходу для випадку частково когерентних полів. Альтернативним підходом є дифракційний метод [3], що базується на моделі дифракції Юнга-Рубіновича. При цьому
171
діагностика сингулярного пучка проводиться за аналізом дифрак– ційної картини, що виникає за непрозорим стрічковим екраном позаду пучка. При цьому досліджуваний пучок може бути і частково когерентним, оскільки наразі немає необхідності в опорній хвилі. Дещо схожим до попереднього підходу є так званий «щілинний» метод, суть якого полягає у спостережені картини Фраунгофера при дифракції сингулярного пучка на щілині, розміри якої не перевищують розмірів темної плями (нуля амплітуди) у Лагер-Гаусовому пучку [4]. За вигином нульового дифракційного максимуму роблять висновок щодо параметрів фазової сингулярності. Інший підхід базується на застосуванні оптичного планарного хвилеводу з витікаючою модою, що являє собою сукупність двох рівносторонніх скляних призм з імерсійною рідиною між ними [5]. У результаті в поперечному перерізі відбитого пучка буде з’являтись вузька темна смуга. Скануючи оптичний пучок такою смугою нульової інтенсивності, за її формою можна визначити структуру хвильового фронту досліджуваного пучка. Також представлено метод із застосуванням призми Дове [6]. Цей підхід полягає в інтерференції Лагер-Гаусової моди з її власним дзеркальним відображенням. У результаті аналізу зазначених методів вказано на переваги і недоліки кожного з них, вказано на області їх застосовності. Список літератури 1.Soskin M.S., Vasnetsov M.V. Singular Optics, in Progress in Optics (E. Wolf, Ed.) // Amsterdam: Elsevier. - 2001. – Vol. 42 - P. 219-276. 2.Bogatyryova G.V., Soskin M.S. Detection and metrology of optical vortex helical wave fronts // Semicond. Phys., Quant. Electron & Optoelectr. – 2003. – Vol.6(2). – P. 254-258. 3.Bogatyryova G.V., Felde Ch.V., Polyanskii P.V. Referenceless testing of vortex optical beams // Opt. Appl. – 2003. – Vol. 33 – P.695-708. 4.Sztuland H.I., Alfano R.R. Double-slit interference with Laguerre-Gaussian beams // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31. - P. 999-1001. 5.Vasnetsov M.V., Marienko I.G., Pas’ko V.A., Slyusar V.V., Soskin M.S. Investigation of an optical vortex beam with a leaky planar waveguide // Opt. Commun. – 2002. Vol.1. – P. 213. 6.Allen L., Padgett M.J., Babiker M. The orbital angular momentum of light // Progress in Optics (E. Wolf, Ed.) – 1999. – Vol. 40 – P.291-371.
172
Василь Гамула Науковий керівник проф. Венгренович Р.Д.
Дифузійно-вагнерівський механізм росту нанокластерів на стадії оствальдівського дозрівання Оствальдівське дозрівання є останньою завершальною стадією утворення нової фази у процесі фазового перетворення, наприклад при розпаді пересичених твердих розчинів. Нанокластери нової фази, що мають різні розміри, взаємодіють між собою через ефект Гібса–Томсона, внаслідок чого менші кластери розчиняються і зникають, а більші ростуть. Дифузійний ріст нанокристалів в умовах матричної або об’ємної дифузії вперше розглянули Ліфшиц і Сльозов [1]. Вагнер [2] показав, що, крім дифузійного, можливий і інший механізм росту нанокристалів, який визначається швидкістю утворення хімічних зв’язків (хімічною реакцією) на їх поверхні – вагнерівський механізм росту нанокластерів. Теорію, розвинуту у вказаних працях, називають теорією Ліфшица–Сльозова–Вагнера. Перевірка цієї теорії на практиці показала, що у багатьох випадках вона добре описує експериментальні дані часових залежностей середніх розмірів кластерів та їх розподілів за розмірами. В інших випадках дана теорію потребує уточнень. У зв’язку з цим ріст кластерів у [3] розглядався як результат спільної дії двох механізмів росту – дифузійного і вагнерівського. Отриманий розподіл за розмірами у вигляді узагальненого розподілу Ліфшица–Сльозова–Вагнера [3] описує більше експериментальних гістограм, ніж окремо кожний із розподілів Ліфшица–Сльозова або Вагнера. Проте в багатьох реальних матеріалах у матриці можуть бути вільні дислокації. При наявності у матриці вільних дислокацій, які взаємодіють з пружними полями кластерів, або при наявності кластерів, розміщених на дислокаційній сітці, основну роль починає відігравати не матрична, а дислокаційна дифузія. Використовуючи метод гідродинамічного наближення Ліфшица–Сльозова, нами отримано розподіл за розмірами нанокластерів за умови, що їх ріст відбувається одночасно за дислокаційним jd і вагнерівським ji механізмами
173
масоперенесення j j d ji :
g (u ) u 1 u
u b u 2 cu d
exp 1 u
u c (1) c 1 2 exp tan 2 2 c c d d 4 4 q q де b w v , 3x 2 x , w z , v z , 3 2 2 3
3
2 3 s p q q t , s 3x 2 , t 3 x 2 x , z , 27 3 3 2 2 3s 2 4 x (3x 1) p , c wv, , 3 3 bd 2
2
3 4 x3x 1 w v w v 2 d , w v , 4 bd 2 3 3 18 x 2 b 1c d 1 11bc d 8b c 14bd 5 , b 2 2b 1 2dc 2d d 2 2c c 2 1
3b 9b+12x + 2b +6b 4x b +4b d b bc b 2b 1b 3
2
2
3
3
2
5
,
4 , 2
2 b c b 1 2 c 2 2 b , 3 . c d 1b 1 Список літератури 1. Лифшиц И.М. О кинетике дифузного распада пересыщенных твердых растворов / Лифшиц И.М., Слезов В.В. // ЖЭТФ. – 1958. – Т.35, №2. – С.479-492. 2. C. Wagner. Theorie der Alterung von Niderschlagen durch Umlösen / C. Wagner // Zs.Electrochem. – 1961. – Vol. 65, №7. –P. 581-591. 3. Венгренович Р.Д. Обобщенное распределение ЛифшицаСлезова-Вагнера / Венгренович Р.Д., Иванский Б.В., Москалюк А.В // ЖЭТФ. – Т.131, вып.6. – C. 1040-1048.
174
Дмитро Гудзік, Ярослав Петрик Науковий керівник – доц. Підкамінь Л.Й. Оптичні характеристики тонких плівок ТіО2 У роботі досліджується вплив домішки оксиду кобальту в тонких плівках TiO2 – CoO (вміст СоО: 0; 5; 10; 20%) на їх поляризаційні властивості. Враховуючи малі ефекти деполяризації випромінювання при проходженні вказаних плівок,основні результати стосуються дослідження закономірності кутового розподілу компонентів матриць дзеркального відбивання (рис.1). При цьому слід звернути увагу на кутову залежність компонентів f12 і f21 (рис.1), де проявляється більш динамічна зміна величини цих компонентів в області Рис.1. кутів розсіювання назад якраз для тонкої плівки ТіО2 при 5%-й концентрації домішки СоО. Механізм такої динаміки компонентів f12 і f21 пояснюється тим що у випадку відбивання випромінювання спостерігається, перед потраплянням на фотоприймач,два рази через тонкий розсіюючий шар (другий раз при відбиванні від кремнієвої підкладки), спричиняючи максимальний ступінь лінійної поляризації випромінювання в області кутів розсіювання ,більших за 90˚. Отримані результати дозволяють провести якісну оцінку оптикогеометричних параметрів домішкових центрів плівки та описати їх вплив на поляризаційні характеристики світлорозсіювання в ній. На момент сьогоднішніх досліджень рекомендується як діагностично актуальна область кутів дзеркального відбивання порядку 10˚ і 60˚. Ще одна можливість реалізації досить чутливої методики оцінки оптичної товщини тонкоплівкового покриття полягає у
175
визначенні параметра видовженості його індикатриси розсіювання в околі певного кута (визначається емпірично) дзеркального відбивання. У таблиці 1 наведені експериментальні значення інтенсивності дифузного розсіювання в околі кута дзеркального відбивання 60˚у відносних одиницях одного масштабу чистою плівкою ТіО2 та плівками з 5%-ю та 10%-ю концентраією домішки в них. Якщо за одиницю відносного відліку вказаного відбивання взяти для кожного випадку його значення при куті на 0,5˚ менше або більше дзеркального кута, тоді відношення інтенсивності відбитого випромінювання під іншим, однаковим для всіх зразків, до вибраного за одиницю буде порівняльно характеризувати оптичні товщини досліджуваних зразків. Таблиця 1 o
Опром.\Спост.
60 \60
o
o
/-0,5
1. Чиста плівка 2. 5%
155 000 153 000
350 400
125 360
3. 10 % Опром.\Спост. 1. Чиста плівка 2. 5% 3. 10 %
148 000 /-3,5 o 20 80 0
450 /-4,0 o 0 65 0
65 /-4,5 o 0 55 0
/-1,0
o
/-2,0 o
/-2,5 o
69 260
40 190
30 140
34 /-5,0 o 0 50 0
25 /-5,5 o 0 45 0
15 /-3,5 o 20 80 0
/-1,5
o
При наявності еталонного зразка, з відомими співвідношеннями вказаних інтенсивностей і його оптичною товщиною, питання розв`язується досить коректно і швидко. Отже, наведені методики дають можливісь дистанційної діагностики оптикогеометричних параметрів тонких плівок. Список літератури 1 A.D. Arkhelyuk./ A.D. Arkhelyuk. L.J. Pidkamin.Proc. SPIE 6254: (2006)>p.p 293–298. 2 .L.J. Pidkamin / L.J. Pidkamin, A.D. Arkhelyuk, V.V. Brus, Proc. of the Int. Conference CriMiCo-2011, 2011, pp.727–728.
176
Василь Гулько Науковий керівник – доц. Давидович В.О.
Діагностика професійного самовизначення учнів на уроках трудового навчання Право кожної людини на вибір професії, роду трудових занять відповідно до покликання, здібностей, освіти і з урахуванням потреб держави у кваліфікованих кадрах реалізується в умовах виявлення психофізіологічних особливостей особистості, виховної роботи з учнями та їхніми батьками, вмілого розв’язання великої кількості інших питань, що виникають у процесі профорієнтаційної роботи. Проводячи профорієнтаційну роботу, слід мати на увазі, що індивідуально-психологічним особливостям людини завжди відповідає не одна, а багато професій і що нахили учнів піддаються формуванню. На жаль, наші школярі мають обмежені знання щодо світу професій, і до моменту закінчення школи вони не уявляють, в якій області хотіли б працювати і які знання і навички для цього необхідні. Найбільш широкі можливості для проведення профорієнтаційної роботи в школі серед інших дисциплін має трудове навчання. Теоретичну частину уроків трудового навчання можна використати для ознайомлення учнів із промисловими галузями, з різноманітними професіями. Зрозуміло, що ця робота буде найбільш ефективна, коли профорієнтаційний матеріал тісно пов'язаний з темою уроку, а інформація містить відомості про значення даної професії, її поширеність, про вимоги професії до людини, про умови праці і можливості професійного росту. Нами розроблена методика діагностики професійного самовизначення учнів на уроках трудового навчання. Структура методики містить такі розділи: 1) діагностика основних характеристик особистості: а) бажань та інтересів учнів, мотивації навчальнотрудової діяльності;
177
б) здібностей учнів, фізичних і інтелектуальних задатків організму; 2) спрямована корекція професійних знань та поглядів учнів, мотивації навчально-трудової діяльності і рівня професійного самовизначення, що включає: а) профінформацію, профагітацію; б) аналіз професій; в) екскурсії, лекції та бесіди з представниками робочих колективів, консультації батьків і т.ін.; г) компенсацію недостатньо розвинутих або відсутніх мотивів; 3) самостійні професійні проби, індивідуальна та групова професійна консультація; 4) визначення здатності свідомо обирати професію (проведення Ф-тесту), надання рекомендацій учням для подальшого навчання. Результати всебічного дослідження особистості учня заносяться в карту-характеристику. Така карта складається учителем для кожного учня на основі аналізу результатів різних тестів, бесід, анкет та ін. Список література: 1. Вайсбург А.А. Организация профориентационной работы школы, ПТУ, предприятия / А.А. Вайсбург. – М. : Просвещение, 1986. – 128 с. 2. Фукуяма С. Теоретические основы профессиональной ориентации / С. Фукуяма – М. : Изд-во Московского университета, 1989. – 76 с. 3. Тхоржевський Д.О. Методика трудового професійного навчання та викладання загальнотехнічних дисциплін / Д.О. Тхоржевський – К. : «Вища школа», 1992. – 175 с. 4. Янцур М.С. Професійна орієнтація і методика профорієнтаційної роботи. Навчальний посібник / М.С. Янцур − К. : Видавничий Дім «Слово», 2012. − 464 с.
178
Михайло Данилюк Науковий курівник – доц. Домініков М.М. Експериментальна реалізація співвідношень Крамерса – Кроніга Основні оптичні властивості конденсованих середовищ визначаються значенням комплексного показника заломлення ( n, ), де n, – відповідно дійсна та уявна його частина. Значення ( n, ) для заданої частоти можуть визначатись, наприклад, еліпсометричними вимірюваннями характеристик відбитого від полірованої поверхні електромагнітного випромінювання з c / 2 (λ– довжина хвилі; с– швидкість світла у вакуумі; ω– кругова частота) [1]. Пара оптичних характеристик ( n, ) не є абсолютно незалежними, оскільки існує інтегральний зв‘язок (співвідношення Крамерса – Кронега), що вказує на взаємні спектральні залежності даних величин ( n( ), ( ) ) і виконується для довільних середовищ. Відома ще одна пара оптичних характеристик ( ( ), R( ) ), ( ( ) – зміна фази відбитого від полірованої поверхні порівняно з фазою ортогонального падаючого випромінювання; R ( ) – спектр амплітудного коефіцієнта відбивання), для якої існує інтегральний зв‘язок між ( ) та R ( ) [2]. У даній роботі отримано інтегральний взаємозв‘язок ще двох пар оптичних параметрів конденсованих немагнітних середовищ ( I1 ( ), I 2 ( ) ) та ( ( ), ( ) ), де
I 1 ( ) n 2 ( ) 2 ( ); I 2 ( ) n( ) ( ) – оптичні інваріанти, ( ), ( ) – еліпсометричні параметри випромінювання відбитого від гладкої поверхні поділу даної речовини і повітря.
179
Відповідно
для
діелектричних
значення оптичних інваріантів собою такими рівняннями:
середовищ ,
спектральні пов’язані між
; . Експериментальний шлях визначення частотної залежності із рівнянь базується на спектральних вимірюваннях бугерівського показника поглинання матеріалу в широкому діапазоні частот . Визначення значень означатиме визначення . Маючи залежність можна отримати значення із співвідношень Крамерса–Кроніга, які пов’язують між собою дійсні та уявні частини показника заломлення [3]. Таким чином, спектральні значення оптичних інваріантів та забезпечують визначення спектральних складових комплексного показника заломлення, а використання інтегральних перетворень між ними дає можливість виділити складову поглинання, пов’язану із провідністю матеріалу. Список літератури 1.
M. Born, E. Wolf Principles of Optics. // Born M., Wolf E. 7th ed. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997. 2. G.F. Bohren, D.R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles.// Bohren G.F. Huffman D.R. John Wiley & Sons, Inc., 1983. 3. R.M.A. Azzam, N.M. Bashara. Ellipsometry and Polarized Light. // Azzam R.M.A., Bashara N.M. Amsterdam: North Holland, 1977.
180
Тарас Дмитрів Науковий керівник – доц. Бурковець Д. М.
Дослідження ефективності віртуалізації в інформаційних мережах Послідовна віртуалізація мереж (Total Network Virtualization) може допомогти підприємствам скоротити інвестиційні та експлуатаційні витрати. Поняття «віртуалізація» означає відділення додатків ІТ від використовуваного апаратного забезпечення. У разі віртуалізації мереж відповідні служби відокремлюються від мережевої інфраструктури. У локальній мережі віртуалізація реалізується за допомогою інтелектуальних керованих комутаторів, функціональність яких дозволяє створювати так звані віртуальні локальні мережі (Virtual Local Area Network, VLAN). В області бездротових локальних мереж теж є можливості для віртуалізації, відомі як Multi-Service-WLAN або Multi-SSID. Причини для вибору на користь віртуалізації можуть бути найрізноманітнішими. Якщо у випадку з серверами основна увага приділяється їх централізованому обслуговуванню, то віртуалізовані мережі відкривають абсолютно нові можливості, недоступні у звичайних мережах. Обидві області об'єднує одне: віртуалізація дозволяє підприємствам заощаджувати дорогі ресурси, що в довгостроковій перспективі сприятливо позначається як на інвестиціях у нове обладнання, так і на поточних експлуатаційних витратах. Головна вигода від віртуалізації мереж полягає в можливості багаторазового використання мережевої інфраструктури. На основі фізичної мережі створюється кілька логічних мереж, які використовують загальну апаратну інфраструктуру, але в іншому вони повністю ізольовані. Таке багаторазове використання може стосуватися окремих служб (як приклад, можливість надання клієнтам гостьового доступу в корпоративну бездротову мережу) або експлуатації однієї і тієї ж мережі кількома компаніями - наприклад, в офісному центрі.
181
Таким чином, завдяки віртуалізації однієї фізичної мережі, що складається з комутаторів, проводів, точок доступу і маршрутизаторів, виявляється достатньо для кількох логічних мереж. Потенціал економії за рахунок скорочення кількості обладнання величезний, значно знижуються і поточні витрати наприклад, на оплату електроенергії. Спільне використання обладнання дозволяє заощадити: від 30 до 40% вкладень в апаратне забезпечення (точки доступу, комутатори і маршрутизатори - у залежності від особливостей приміщень); 50% витрат - на доступ в Інтернет (вартість підключення); 30 - 50% - на споживання енергії, а також на кабельній проводці та її експлуатації. Використання поширених концепцій віртуалізації, таких як VPN, VLAN і Multi-SSID, в поєднанні з віртуалізацією мереж IP та маршрутизаторів за допомогою технології VRF (Рис.1), а також поширення роздільної передачі на глобальну мережу за допомогою PPTP можна назвати передумовами досягнення такого успіху.
Рис. 1. Віртуалізація маршрутизаторів Список літератури 1. Gleb Reys What Hardware Virtualization Really Means [електронний ресурс] / http://desktop-virtualization.com 2. Демичев А.П. Введение в грид-технологии. / Демичев А.П., Ильин В.А., Крюков А.П. - Москва, 2007. - 87 с. (Препринт НИИЯФ МГУ 11/832). 3. Computational Design and Performance of the Fast Ocean Atmosphere Model, Version One. [Jacob, R., C. Schafer, I. Foster, etc.] / Proc. 2001 International Conference on Computational Science, Springer-Verlag 2001. - pp. 175-184
182
Ігор Ємельянов Науковий керівник – асист. Вікторовська Ю.Ю. Оптимізації швидкодії інтернет-ресурсу Проблема швидкодії інтернет-ресурсів є досить актуальною темою сьогодення. Питання швидкості завантаження Webсторінок привертає увагу всіх Web-розробників практично з того моменту, як в HTML-документах з'явилися картинки і Webсторінки вийшли на рівень взаємодії з користувачами, а не виконували лише функцію надання їм необхідної інформації [1]. За останні 10 років вже кілька разів змінювався сам підхід до Web. В епоху браузерних воєн найбільш важливими аспектами клієнтської продуктивності були прискорення передачі даних і прискорення відображення цих даних при використанні багаторівневих таблиць на сторінці. На сьогодні ситуація змінилася докорінно. Web-сторінка уже вкрай важко вписується у встановлені раніше рамки «завантаження за 10 секунд на модемі». У середньому, на ній використовуються десятки різних об'єктів, і не завжди це тільки зображення. Обсяг файлів скриптів, які забезпечують взаємодії користувача з Web-сторінкою, зараз уже набагато перевищує розмір представленої на цій сторінці інформації. І світ рухається в бік ускладнення взаємодії людини з машиною, а ніяк не у зворотний. Отже, виникає необхідність виконання оптимізації певних складових ресурсу. Під оптимізацією Web-сторінки розуміється використання різних прийомів і методів, що дозволяють зробити завантаження сторінки в браузері максимально швидким для користувачів. Більшість відвідувачів сайтів відзначають саме високу швидкість завантаження сторінок, поряд з іншими критеріями якості сайту. Для проведення оптимізації та розв’язання питання збільшення швидкодії необхідно проаналізувати Web-ресурс та виявити проблемні елементи, в яких можливо або необхідно покращити швидкодію. Такими елементами є:
183
1. 2. 3. 4.
База даних. Кешування об’єктів, що часто використовуються. Клієнтська частина (JavaScript). Серверна частина (С# код).
У подальшому потрібно провести оптимізацію кожного елемента одним із можливих засобів. Для проведення оптимізації баз даних використовуються матеріали з Microsoft SQL Server Database Design and Optimization [1]. Щодо кешування та серверної частини використані засоби описані в [2-4]. Для оптимізації JavaScript використовується High Performance JavaScript (Build Faster Web Application Interfaces), який демонструє оптимальні способи завантаження коду на сторінці і пропонує варіанти рішень, які допоможуть будь-якому браузеру працювати найефективніше і найшвидше [4]. Даний додаток дозволяє якнайкраще практичне створення і розгортання файлів у виробничому середовищі, а також оптимальний набір інструментів, який може допомогти оптимізувати існуючий проект. Для оптимізації .Net-коду застосовуються методи, описані в [2]. Використовуючи корисні функції C#, можна написати ефективні, математично інтенсивні об'єктно-орієнтовані комп'ютерні програми. Величезна кількість наведених практичних прикладів може бути легко налаштована і реалізована для розв’язання складних завдань інженерного та наукового характеру з реальних проектів. Список літератури 1. Microsoft SQL Server Database Design and Optimization. – Microsoft Official Academic Course, 2006. – 672 с. 2. Dos Passos W. Numerical Methods, Algorithms and Tools in C#./ Waldemar Dos Passos. – Taylor & Francis, 2011. – 600 с. 3. Kline K. SQL in a Nutshell: A Desktop Quick Reference / Kline K., Hunt B., Kline D. – O'Reilly Media, 2011. – 562 c. 4. Goldshtein S. Pro .NET Performance: Optimize Your C# Applications / Goldshtein S., Zurbalev D., Flatow I. – Apress, 2012. – 456 c. 5. Zakas N. C. High Performance JavaScript (Build Faster Web Application Interfaces) / Nicholas C. Zakas. – O'Reilly Media/Yahoo Press, 2010. – 242 с.
184
Олена Жолинська Науковий керівник – асис. Карачевцев А.О. «Створення електронної книги «Резиденція митрополитів у Чернівцях» 1875 року» На сучасному етапі розвитку інформаційного суспільства існують тенденції, пов'язані з розвитком електронної техніки та електронних технологій, що формують системи електронних інформаційних ресурсів. Інформаційно-комунікаційні технології є одним із найважливіших факторів, що формують суспільство XXI ст. Бурхливий розвиток інформаційних технологій, що базуються на засобах комп'ютерної техніки та телекомунікаційного зв'язку, сприяють збільшенню частки інформації, що виробляється саме в електронному вигляді. Кількість нової інформації збільшується щороку на 30 % . Водночас встановлено, що тільки 0,03 % інформації зберігається на паперових носіях. Це зумовлено тим, що дешевше зберігати та розповсюджувати інформацію в електронному вигляді [1]. Тенденцією сьогодення є інтеграція друкованих та електронних видань, зумовлена тим, що підготовку до друку поліграфічної продукції вже повністю переведено в цифрову форму, видавництва оснащені комп'ютерною технікою, програмним забезпеченням професійного рівня, технічними засобами обробки зображень, упроваджуються новітні мережеві технології розповсюдження медіаінформації. Широке впровадження електронних видань пояснюється і тим, що надається можливість вийти за межі традиційної поліграфії [2]. Підвищення швидкодії комп'ютерів і збільшення обсягу дискової пам'яті дозволили розширити можливості електронних видань за рахунок нових складових: графічної анімації, відео- й звукових додатків, віртуальної реальності. Цьому також сприяло виникнення та розвиток мультимедійних технологій, під якими розуміють комп'ютерно-орієнтовані методи відображення інформації, що дозволяють об'єднати різні способи відображення
185
інформації: графіку, текст, аудіовізуальні матеріали, анімацію, віртуальну реальність. Можливість організації комунікації в обчислювальних мережах (Internet) призвела до виникнення мережевих гіпертекстових мультимедійних видань. Стійкі тенденції до швидкого розповсюдження електронних видань зумовлені низкою їх особливостей та переваг. Електронне видання значно дешевше, ніж друковане, також якість інформації, що зберігається (тексту, ілюстрацій тощо), не залежить від інтенсивності її використання. Електронні видання не зношуються і не стираються, і найбільшими перевагами електронних видань є їх набагато більша функціональність, що зумовлена притаманним їм гіпертекстовим та інтерактивним характером. Це дозволяє значно спростити пошук необхідної інформації [2]. Такі можливості сучасних інформаційних технологій, зокрема технологій оцифрування та створення електронних видань, дають змогу відтворювати стародруки та дозволяють суспільству задовольняти потреби в ретроспективній інформації. У даній роботі описано процес переведення стародруку, а саме книги «Резиденція митрополитів у Чернівцях» 1875 року, в електронне видання. Для виконання поставленого завдання використовуються сучасні методи цифрової обробки зображень (у даному випадку відсканованих), отриманих із аналогових оригіналів, та використання програмних засобів для створення електронних книг: eBook Reader Wizard, Natata eBook Compiler Gold (на рос. мові), Activ eBook Compiler (для створення професійних електронних книг), Sbookbuilder ( для невеликих книг, інтерфейс на англ. мові), SRBO (на рос. мові), eBookswriterLITE , Htm2chm (для компіляції-декомпіляції eBook). Список літератури: 1. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным средствам информации. – М.: МГУП, 2003. 1280 с 2.. Кирилюк Т. Електронні видання. —Київ, НТУУ «КПІ 2010», 2010. — 406 с.
186
Роман Іванов Науковий керівник – доц. Фельде Х.В.
Верифікація фізичної реальності крайової дифракційної хвилі за методом Ганчі Найпопулярнішим експериментом щодо демонстрації специфічної фазової структури крайової дифракційної хвилі (КДХ) в околі геометричної тіні, а саме при перетині границі геометричної тіні, фаза КДХ зазнає стрибка у радіан, залишається експеримент Ганчі [1], який нещодавно [2] знову став предметом теоретичного аналізу. Сенс експерименту Ганчі полягає в порівнянні результатів класичного двощілинного юнгівського експерименту у двох випадках, а саме, коли первинним джерелом є гострий край непрозорої напівплощини або звичайний точковий (або лінійний) випромінювач – фокус збиральної лінзи. У першому випадку на середній лінії геометричної тіні за екраном спостерігається темна інтерференційна смуга, як наслідок протифазності двох симетричних відносно геометричної границі тіні, рівноінтенсивних компонентів КДХ. У другому випадку на середній лінії геометричної тіні спостерігається яскрава смуга. У цілому, інтерференційні смуги в двох описаних експериментах виявляються зсунутими на половину просторового періоду, що, згідно з Ганчі, доводить наявність стрибка фази у КДХ на границі геометричної тіні й, таким чином, справедливість моделі дифракції Юнга-Рубіновича. Мета нашого дослідження полягає у верифікації чинності юнгівської концепції дифракції та представлення Рубіновича дифракційного інтеграла Кірхгофа, яким передбачається фазова сингулярність КДХ на границі геометричної тіні, може бути підтвердженою шляхом виконання стрічкового юнгівського експерименту, тобто із використанням самої КДХ як інструменту експериментального аналізу [3]. При цьому, у модифікованому експерименті Ганчі отримується пряме експериментальне підтвердження результатів моделювання [1]. Схему нашого експерименту наведено на рис. 1.
187
Рис. 1. Схема модифікованого експерименту Ганчі: розширювач пучка (мікрооб’єктив і квазіточкова просторовий фільтр); 3 – збиральна лінза; 4 – півплощина; 5 – непрозорий стрічковий екран; спостереження
1 – лазер; 2 – діафрагма як непрозора на 6 – площина
У випадку, представленому на схемі, когерентна збіжна хвиля опромінює непрозору напівплощину 4 і фокусується на непрозорому екрані 5, який блокує геометрооптичну хвилю, що поширюється за напівплощиною. Компоненти КДХ (показані пунктирними лініями) поширюються як в область геометричної тіні непрозорої напівплощини, так і у прямо освітлену область. Оскільки вказані компоненти КДХ від країв непрозорого екрана 5 є протифазними, у площині спостереження 6, на середній лінії геометричної тіні фіксується темна інтерференційна смуга. Якщо ж непрозора напівплощина вилучається зі схеми, а лінза 3 розташовується таким чином, що хвиля фокусується у площині, де раніше була розташована ця напівплощина (див. нижній фрагмент Рис. 1), то, відповідно до моделювання [2], дві КДХ від країв екрана 5 виявляються синфазними, і, як наслідок, на середній лінії геометричної тіні спостерігається інтерференційний максимум. Список літератури 1. Ganci S. An experiment of the physical reality of the edge-diffracted waves // Am. J. Phys. – 1989. – V. 57, No. 4. – P. 370-373. 2. Sun C., Zhao D., Wang Sh. Analyses of Ganci’s experiment by means of matrix optics and numerical simulation // J. Opt. A.: Pure Appl. Opt. – 2002. – V. 4, No. 1. – P. 70-73. 3. Felde Ch.V. Diffraction diagnostics of phase singularities in optical fields // Proc. SPIE. – 2004. - V. 5477. – P. 67-76.
188
Віктор Івашко Науковий керівник– проф. Гудима Ю. В.
Ізіногоподібна модель спін-кросовер сполук Спін-кросовер сполуки належать до сімейства бістабільних молекулярних твердих тіл і здатні змінювати свої спінові стани під впливом зовнішнього поля. Явище спін-кросоверу було відкрито в 1931 р. італійським вченим Л. Камбі при дослідженні октаедральних координаційних сполук перехідних металів з електронною конфігурацією d4-d7 [1]. Найбільш поширеними сполуками перехідних металів, для яких було досліджено спін-кросовер ефекти, є сполуки на основі Fe2+(3d6), Fe3+(3d5) і Co2+(3d7). При низьких температурах система знаходиться у низькоспіновому стані (LS), але із ростом температури вона може переходити у високоспіновий стан (HS). Перехід між діамагнітним LS-станом для випадку заліза (II) чи кобальту (III) і парамагнітним HS-станом може керуватися температурою чи іншими зовнішніми полями, такими як тиск чи освітлення. У цих металах орбіти атомів,на яких розміщені валентні електрони за правилом Хунда, є розщепленими на t2g і eg dорбіталівнаслідокдії полів лігандів. Якщо різниця енергії (∆E) між t2g і eg d-орбіталями є більшою за енергію спарювання електронів (П), то електрони займають t2gорбіталь із зв’язаними спінами й атом металу буде знаходитись унизькоспіновому стані (LS). Якщо енергія ∆E виявиться меншою за П, то електрони розташуються наорбіталях з однаковою орієнтацію своїх спінів, і в такому випадку атом знаходитиметься у високоспіновому стані (HS). Процес переходу в таких металах супроводжується структурним перетворенням, що призводить до зміни ∆E і, як наслідок, перерозподілу електронів на d-рівнях. У залежності від взаємодії між магнітними молекулами перехід може відбуватися поступово або різко. За присутності сильних кооперативних ефектів він має гістерезисний характер. Це призводить до зміни фізичних властивостей спін-кросовер матеріалів, у тому числі до зміни кольору, магнітної сприятливості, теплової і електричної провідності, діелектричної постійної та механічних властивостей. Саме тому такі матеріали є важливими і перспективними при створенні пристроїв збереження, обробки та візуалізації даних нового покоління.
189
Поведінку спін-кросовер сполук можна описати ізінгоподібною моделлю, якщо поставити у відповідність низькоспіновому і високоспіновому станам значення псевдоспінуізінгової моделі 0 та ±1, відповідно. Високоспіновий стан, як правило, є більш виродженим порівняно з низькоспіновим, що зумовлено впливом кристалічного поля лігандів. Відповідно до цих припущень,гамільтоніан системи для спін-кросовер сполуки можна записати у вигляді: , (1) де позначає пари найближчих сусідів на вузлах ґратки, поле лігандів, J- постійна міжатомної взаємодії.Гамільтоніан (1) описує систему з магнітною взаємодією й анізотропією викликаною полями лігандів. Другий член в гамільтоніані (1) відповідає квадрупольній взаємодії магнітних атомів, отриманій по теорії збурення з параметром малості . У наближенні середнього поля статистична сума системи , де , може бути виражена через вільну енергію припадає на один магнітний атом
(2) , що
.(3) Ці величини дозволяють детально дослідити кооперативні явища в спін-кросовер сполуках. Величина вільної енергії визначається через , , z – число найближчих сусідів,концентрацію молекул у високоспіновому стані та величину намагніченості молекули .Аналіз моделі (1) в рамках теорії середнього поля показує можливість фазових переходів як першого, так і другого роду в таких системах та дозволяє проводити безпосереднє порівняння з експериментальними даними. Список літератури 1. Topics in Current Chemistry, edited by P. Gütlich and H. A. Goodwin.–New York :Springer, 2004.–Vols. 233–235.
190
Раїса Каб’юк Науковий керівник – проф. Гудима Ю. В.
Можливості пакета прикладних програм MATLAB для задач числового аналізу Сучасний процес математичного моделювання важко реалізувати без спеціальних комп’ютерних програм. Для скорочення часу програмування було створено прикладні програмні пакети, області використання яких значною мірою перекриваються. Сучасна комп’ютерна математика пропонує цілий набір інтегрованих систем і пакетів програм (Mathematіca, Maple, MatLab, MathCad, Derive, VisSim та інші). Для найбільш ефективного використання обчислювальної техніки необхідно правильно вибрати найкращий пакет програм на ранній стадії розв’язання прикладної задачі. Адже реальна мета полягає у розв’язанні певної проблеми, а обчислення – всього лише проміжний етап на шляху до цього розв’язання. Програма MatLab розвивалася протягом декількох років, орієнтуючись на різних користувачів. В університетському середовищі вона являла собою стандартний інструмент для роботи в різних областях математики, машинобудуванні і науки. У промисловості MatLab – це інструмент для високопродуктивних досліджень, розробок і аналізу даних. В MatLab важливу роль відводять спеціалізованим групам програм, які називаються toolboxes. Вони дуже важливі для більшості користувачів MatLab, оскільки дозволяють вивчати і застосовувати спеціалізовані методи [1]. Для візуалізації моделювання система MatLab має бібліотеку Image Processing Toolbox. Пакет надає великі можливості для створення й аналізу графічних зображень, які сумісні з середовищем MatLab. Він забезпечує гнучкий інтерфейс, який дозволяє маніпулювати зображеннями, інтерактивно розробляти графічні картини, візуалізувати набори даних і запам’ятовувати результати для технічних описів, доповідей і публікацій. Гнучкість, поєднання алгоритмів пакета з такою особливістю MatLab, як матрично-векторний опис, робить пакет вдало пристосованим для розв’язання практично будь-яких задач з
191
розробки й зображення графіки. Серед великої кількості бібліотек MatLab можна виділити Frequency Domain System Identification Toolbox – набір алгоритмів для розрахунку частотних характеристик і діагностики систем. Цей пакет надає спеціалізовані засоби для ідентифікації лінійних динамічних систем за їх часовими і частотними відгуками. Частотні методи спрямовані на ідентифікацію неперервних систем, що є потужним доповненням до більш традиційної дискретної методики. Методи пакета можуть бути застосовані до таких задач, як моделювання електричних, механічних і акустичних систем. Стосовно математичних обчислень, MatLab надає доступ до великої кількості підпрограм, що містяться в бібліотеці NAG Foundation Toolbox. Це новий продукт серії ‘Партнери MathWorks’, створений внаслідок співпраці з Numerical Algorithms Group, Ltd. (NAG). Пакет містить велику кількість функцій, які у свою чергу охоплюють безліч галузей науки і техніки. MatLab має обширні засоби для графічного зображення векторів і матриць, а також створення анотацій і друку цих графіків. Графіка MatLab включає функції високого рівня для двовимірної і тривимірної візуалізації даних, обробки зображень, анімацій і презентаційної графіки. Графіка MatLab також включає функції низького рівня, які дозволяють повністю налаштувати вид графіки і створювати закінчені графічні інтерфейси користувача на додатках MatLab [2]. Список літератури 1. Конюшенко В.В. MatLab. Язык технических вычислений. Вычисление, визуализация, программирование / В.В.Конюшенко – СПб.: Питер, 2003. – 74с. 2. Смоленцев Н.К. Создание Windows-приложений с использованием математических процедур MATLAB / Н.К.Смоленцев – М.: ДМК, 2008. – 456с.
192
Таісія Каб’юк Науковий керівник – проф. Гудима Ю.В.
Український сегмент WIKIPEDIA як навчальний ресурс WIKIPEDIA - багатомовна відкрита онлайн-енциклопедія, побудована на wiki-технології, яка кожному користувачеві Інтернету дозволяє редагувати вміст будь-якої статті (за винятком певних статичних Web-сторінок) або створювати нові статті (для поняття, яке ще не розвинуте), співпрацюючи з іншими учасниками проекту. Останнім часом wiki-ресурси успішно створюються і використовуються навчальними закладами для підтримання науково-освітнього процесу [1]. Публікації в інституційних репозитаріях є першоджерелами, а статті вікіпедійного змісту містять енциклопедичні знання, які інтерпретують, класифікують та посилаються на першоджерела. Для вікі-статей посилання на публікації в інституційному репозитарії є підтвердженням достовірності, авторитетності викладеної інформації та фактором підвищення вебометричних та наукометричних показників, від яких значною мірою залежать рейтингові оцінки науково-освітніх установ, наукових шкіл, окремих учених. Найпопулярніша світова інтернет-енциклопедія створена у 2001 році. Зараз Вікіпедія доступна 250 мовами, проте її український сегмент дуже незначний. Українською мовою написано лише 188 тисяч статей Вікіпедії (для порівняння, англійською - понад 3 мільйони, німецькою - трохи більше мільйона, французькою - 908 тисяч, польською - 673 тисячі, російською - 489 тисяч). За кількістю статей у Wikipedia, створених на тисячу носіїв мови, Україна посіла 8-ме місце у світовому рейтингу народів з більш ніж 10 млн. носіїв національної мови. Характерні риси будь-якого wiki-ресурсу: - для будь-якого користувача доступ в режимі он-лайн до науковоосвітніх матеріалів Інтернету є безкоштовним, швидким, постійним та повнотекстовим; - реалізація сучасних інтернет-технологій як засобів активного формування контенту дає можливість кожному користувачу
193
розміщувати власні публікації та співпрацювати з іншими авторами; - акумуляція знань шляхом накопичення та збереження результатів наукової діяльності за певними ознаками; - навігація по контенту на основі категоризації забезпечує структурованість та логічне розміщення інформації; - добровільна передача авторського права на використання та поширення спільного проекту; - фіксація змісту публікації на момент її здійснення; - підтримка колективної роботи над документами; - автори при написанні статей та їх редагуванні повинні дотримуватися нейтральної думки та прагнути до максимальної неупередженості; - інформація завдяки інтервікі-посиланням та вільному обміну між національними вікі-ресурсами має інтернаціональний характер; - уніфікація та стандартизація форматів зберігання даних, використання програмного забезпечення з відкритим кодом; - живучість (наступність, крос-платформеність, мігрованість) ресурсу; - кількісна оцінка обсягу інформації як індикатор рівня розвитку культури народу; - об’єктивне відображення результатів наукової діяльності. Як і інші національні Вікіпедії, українська є найпотужнішим енциклопедичним Інтернет-ресурсом свого національного середовища, у перспективі — одним з основних елементів інформаційного простору. Водночас вона репрезентує українську культуру, науку, промисловість, бізнес та інші сфери і реалії України, а також подає для україномовного користувача багатогранну фахову інформацію про світ. Cтратегічні завдання кожної національної Вікіпедії співвимірні місцю тієї чи іншої культури у сучасному світовому культурному просторі. Список літератури 1. Brunet T. A. Accommodating the Wikipedia Project in Higher Education: A University of Windsor Case Study: dissert. … Master of Arts in Communications and Technology / Timothy A. Brunet. – University of Windsor, 2013. – 94 p.
194
Богдан Каспаров Науковий керівник – доц. Крамар В.М.
Тестові вимірювання як метод визначення ефективності засвоєння навчального матеріалу з теоретичної механіки Серед методів сучасного контролю результатів навчання визначне місце посідає науково обґрунтована система педагогічних вимірювань ефективності навчання. Це пов’язано з інтенсифікацією навчального процесу, що викликана стрімким зростанням обсягу інформації, необхідної майбутньому інженеру-педагогу для здійснення професійної діяльності в умовах постіндустріального глобалізованого суспільства, а також структурним реформуванням системи вищої освіти України. Освітньо-кваліфікаційна характеристика бакалавра за напрямом підготовки „Професійна освіта” передбачає засвоєння студентами не тільки певного обсягу знань з фундаментальних, гуманітарних і професійно-орієнтованих дисциплін, але й формування певного рівня їх професійного мислення. Досягненню цієї мети сприяє науково-обґрунтована система контролю рівня навчальних досягнень та сформованості професійного мислення [13]. Особливе місце тут посідають системи тестових завдань, методика створення та застосування яких обговорюється багатьма вченими, як вітчизняними [3; 4], так і закордонними [1; 2; 5; 6]. Метою даної роботи є вибір типів тестових завдань з теоретичної механіки для вимірювання глибини засвоєння навчального матеріалу з цієї дисципліни студентами, що навчаються за вказаним напрямом, а також визначення рівня сформованості їх професійного мислення. Нами розроблено різні за формою і типом тести з теоретичної механіки за такими критеріями оцінювання рівнів засвоєння курсу та сформованості професійного мислення: технічним, оперативним, креативним, структурним [3; 4; 6]. Технічний критерій дозволяє визначити ступінь володіння мисленнєвими операціями, що необхідні для вільного застосування засвоєних знань, а також умінь і навичок, набутих під час опанування студентом курсу: знання основних понять, законів,
195
аксіом і теорем механіки, їх математичний запис; розуміння змісту запропонованої задачі та супроводжуючих рисунків; уміння застосувати аксіоми та теореми теоретичної механіки для визначення методу розв’язування задачі; наявність навичок виконання математичних перетворень і графічних побудов при знаходженні її розв’язку. Оперативний критерій дозволяє оцінити швидкість перебігу мисленнєвих процесів, що визначається тривалістю виконання завдань на застосування засвоєних знань, умінь і навичок. Креативний критерій використовується для вимірювання характеристик гнучкості, швидкості перебігу мисленнєвих процесів та оригінальність результатів мислення, що виявляється в умінні вільно застосовувати набуті знання за відсутності стандартного, вже відомого алгоритму діяльності: доведення теорем, розв’язання відкритих задач, аналіз та оцінка певних ситуацій, наближених до практичної професійної діяльності. Структурний критерій дає змогу характеризувати повноцінність та гармонійність розвитку різних видів мислення, що застосовуються студентом під час навчання. Список літератури 1. Кыверялг А.А. Методы исследования в профессиональной педагогике / А.А. Кыверялг. – Таллин: Валгус, 1980. – 333 с. 2. Аванесов В.С. Форма тестовых заданий / В.С. Аванесов – М.: Центр тестирования, 2005. – 156 с. 3. Лузик Э.В. Разработка и внедрение критериально-ориентированных тестов достижений по учебным дисциплинам, формирующим общенаучную подготовку в вузе / Э.В. Лузик. – К.: КМУГА, 1996. – 27 с. 4. Ерецкий М.И. Совершенствование обучения в техникуме / М.И. Ерецкий. – К.: Выща школа, 1987. – 263 с. 5. Frederiksen N. Test Theory for a New Generations of Tests / N. Frederiksen, R.J. Mislevy, I.J. Bejar – Hillsdale, N-Y.: Lawrece Erlbaum Ass. Publ., 1993. – 404 p. 6. Зуєва А.Б. Тестові завдання як метод оцінювання сформованості мислення у майбутніх інженерів-механіків аграрної галузі в процесі вивчення „Теоретичної механіки” / А.Б. Зуєва // Наук. вісник НУ біоресурсів і природокористування України. – 2010. – Вип. 155, Ч.2. – С. 127-135.
196
Марина Клим Науковий керівник – доц. Зенкова К.Ю. ЕЛЕМЕНТИ ПАМ’ЯТІ НА ОСНОВІ СИСТЕМ БІОЛОГІЧНОГО ПОХОДЖЕННЯ У рамках дослідження оптичних властивостей молекулярних систем пропонується для розгляду теорія оптичної бістабільністі (ОБ) білків. Бістабільність може виникати при наявності певних умов, зв’язаних із природою системи, де нелінійність поглинання може реалізуватися. Дана властивість полягає в існуванні у динамічній системі двох локальностабільних станів при однакових зовнішніх чинниках. При бістабільності здебільшого один із станів є глобальностабільним, тобто має найменше можливе значення відповідного термодинамічного потенціалу, наприклад, вільна енергія, а інший стан стабільний тільки локально. Локальна стабільність рівноважного стану або метастабільність означає те, що при виведенні системи з цього стану виникають сили, які намагаються повернути її до точки рівноваги. Зацікавленість пристроями, в яких реалізується ОБ, пояснюється можливими умовами застосування цих пристроїв як низькоенергетичних оптикологічних елементів, що працюють при кімнатній температурі і володіють субпікосекундним часом перемикання. Як оптично бістабільні пристрої широко використовуються пасивні оптичні резонатори (ОР) з нелінійністю середовища, де обернений зв'язок виникає за рахунок відбивання від дзеркал; системи з розподіленим оберненим зв’язком; існують оптоелектронні гібридні системи, де обернений зв’язок здійснюється за рахунок керування параметрами оптичного середовища електричним сигналом з детектором пройденого світлового потоку [1, c.25]. Білкові макромолекули утворюють різні циклічні інформаційні потоки та мережі, тим самим здійснюють контроль хімічних та молекулярних функцій живої клітини. Програмування цих потоків і мереж забезпечується енергією
197
десятків і сотень різних генів, об’єднаних між собою скоординованими регулярними впливами. Загальною особливістю молекулярних кристалів, зокрема білкових молекул, є виродження електронного збудження однієї ізольованої молекули елементарної кристалічної комірки в σ-екситонних зонах за кількістю молекул в елементарній комірці. Це явище відоме в теорії молекулярних кристалів під назвою «давидівського розщеплення». Співнапрямленість коливання вектора напруження електричного поля з напрямком дипольного момента для відповідної зони формує в спектрі поглинання одну смугу поглинання, що відповідає збудженню однієї ізольованної екситонної зони. Згідно з моделлю білкової молекули [2, c.124], у спектрі поглинання створюються дві смуги поглинання з ортогональною поляризацією вздовж і впоперек молекули білка. Цим смугам екситонного збудження
відповідають різні дипольні моменти переходів d1 і d 2 ,
причому d1 d 2 . Відстань між ними відповідає енергії резонансного розщеплення екситонних смуг δ 70 см-1. Це давидівске разщеплення зумовлене резонансною взаємодією періодично розміщених в молекулі пептидних груп і виникненням екситону Френкеля. Наявність двох смуг екситонного поглинання з різною поляризацією вказує на наявність двох зон екситонного збудження з різним значення енергії. Наслідком такого збудження є вихідний сигнал, що являє собою багаторівневу структуру як пропускання, так і вихідної інтенсивності, з можливістю керування значенням цього сигналу незначними змінами параметрів сигналу на вході [1, c.32]. Список літератури 1. Калашников Ю. Я. Основи молекулярної біологічної інформатики/ Ю. Я. Калашников . – М., 2004. – 66с. 2. Давыдов А.С. Биология и квантовая механика/ А.С. Давыдов – К., 1979. – 296 с.
198
Станіслав Комиш Науковий керівник – асист. Негрич А. Л. Оптичні датчики в охоронних системах Оптичні датчики - невеликі за розмірами електронні пристрої, здатні під впливом електромагнітного випромінювання у видимому, інфрачервоному і ультрафіолетовому діапазонах подавати одиничний або сукупність сигналів на вхід реєструвальної або керуючої системи. Оптичні датчики реагують на непрозорі і напівпрозорі предмети, водяну пару, дим, аерозолі. Оптичні датчики є різновидом безконтактних датчиків, оскільки механічний контакт між чутливою областю датчика(сенсором) і впливаючим об'єктом відсутній. Ця властивість оптичних датчиків зумовлює їх широке застосування в автоматичних системах управління. Дальність дії оптичних датчиків набагато більша, ніж в інших типів безконтактних датчиків. Оптичні датчики називають ще оптичними безконтактними вимикачами, фотодатчиками, фотоелектричними датчиками. Цей підхід реалізовано за допомогою розробленої програми, яка крім того дає можливість досліджувати спектри (амплітудні, фазові), атрактори, статистичні характеристики та кореляційну розмірність сигналів. [1, с.104] За типом пристрою оптичні датчики діляться на моноблочні і двохблочні. У моноблочних випромінювач і приймач знаходяться в одному корпусі. У двохблочних датчиків джерело випромінювання і приймач оптичного сигналу розташовані в окремих корпусах. За принципом роботи виділяють три групи оптичних датчиків: тип T – датчики бар'єрного типу(приймання променя від випромінювача, що окремо стоїть) тип R – датчики рефлекторного типу(приймання променя, відбитого катафотом) тип D – датчики дифузійного типу(приймання променя, неуважно відбитого об'єктом) [2, c. 509]
199
Датчик складається з двох частин : випромінювача та приймача (рис.1) а
а
б
Рис. 1. Будова датчика: а – випромінювач; б – приймач;
Оптичні датчики як складова частина автоматизованих систем управління широко застосовуються для визначення наявності і кількості предметів, присутності на їх поверхні наклейок, написів, етикеток або позначок, позиціонування і сортування предметів. За допомогою оптичних датчиків можна контролювати відстань, габарити, рівень, колір і міру прозорості. Їх встановлюють у системи автоматичного управління освітленням, прилади дистанційного керування, використовують в охоронних системах.
Список літератури: 1. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение / А. Джеррард, В.В.Волхновський // М. : Мир. - 1989. – 104 с. 2. Окоси Т. Волоконно-оптические датчики/ Т.Окоси // М. : Мир. 1990. – 507 с.
200
Олександр Кушнірюк Науковий керівник – доц. Домініков М.М. Архітектура корпоративних інформаційних мереж Для управління транспортними системами з розподіленою структурою, де відстань від об’єкта управління до центрального диспетчерського пункту сягає десятки кілометрів та більше, суттєве значення має вибір каналу зв’язку між структурними елементами автоматизованої системи дистанційного управління (АСДУ) [1]. Аналіз останніх досягнень у галузі автоматизації міських перевезень показує, що зв’язок по GSM-мережах має переваги над всіма іншими видами зв’язку. У роботі розглядається модель Хата розрахунку зони покриття, оскільки вона рекомендована Міжнародним консультативним комітетом з радіозв'язку (МККР) і досить проста в застосуванні [2]. Ця модель дозволяє обчислити втрати на радіотрасі для конкретної місцевості і параметрів базової станції (БС), розрахувати зону покриття стандарту GSM-900 у великому місті з щільністю забудови 35%, виходячи з вимоги забезпечення належної якості сигналу. На рисунку подано характерний вигляд функції рівня сигналу залежно від відстані між БС і абонентом [3].
Залежність рівня сигналу від відстані між БС і абонентом
201
Перетин цієї функції з прямою Q дає значення максимального радіуса зони обслуговування, при якому ще надаються послуги потрібної якості. Для стандарту GSM-900 R~3÷-10 км (в окремих випадках до 30 км). Тому і доводиться звужувати зону покриття і збільшувати кількість БС, виходячи з прогнозів абонентського навантаження на стільнику. При розрахунку абонентського навантаження і, отже, ємності стільника часто користуються моделлю Ерланга для систем з відмовою (модель Ерланга В). У цьому випадку ймовірність відмови в обслуговуванні (ймовірність виклику у момент зайнятості усіх каналів) обчислюється так:
An pn n n! i , A i! i 0
де А=λT – навантаження (у цій формулі); n – загальна кількість каналів.
Комплексне розв’язання завдань зв’язку суттєво підвищує рівень архітектури корпоративних транспортних мереж обслуговування населення великих міст при скороченні ресурсовитратності перевезень. Результати аналізу перешкодостійкості, перешкодозахищеності, швидкості передачі, пропускної спроможності, системи безпеки розглянутой моделі можуть бути використані при розробці транспортних систем з розподіленою структурою та зв’язком по GSM-мережах. Список літератури 1. В.Ф.Ситник, Т.А. Писаревська, Н.В. Єрьоміна, О.С. Краєва. Основи інформаційних систем: Навч. посібник. —2-ге вид., перероб. і допов. / Ситник В.Ф., Писаревська Т.А. , Єрьоміна Н.В. , Краєва О.С. ; За ред. В.Ф. Ситника. — К.: КНЕУ, 2001. — 420 с. 2. М.В. Ратынский Основы сотовой связи / Ратынский М.В. . М.: Радио и связь, 1998. 3. http://ftp.qrz.ru/pub/1unsorted/CD9/WWW/PROIZV/ASDU.HTM
202
АльонаЛазурко Науковий керівник – проф. Гудима Ю.В.
Спін-кросовер сполуки як новітні матеріали інформаційних технологій Для деяких 3d n ( n 4 7 ) сполук перехідних металів є характерним кооперативний перехід між низькоспіновим (LS) і високоспіновим (HS) станами. Цей перехід є стрибкоподібним і супроводжується петлею температурного гістерезису, який зумовлює ефект пам'яті в системі. Структура макромолекули такої 4 7 сполуки визначається іоном перехідного металу з d d електронною конфігурацією орбіталі, розміщеного в центрі ліганду, що створює октаедральне симетричне поле. Означені координаційні сполуки називають спін-кросовер сполуками.Спінкросоверматеріали є яскравими представниками систем, що демонструють молекулярну бістабільність[1;2]. Явище спін-кросоверазмінює фізичні властивості твердотільногоспін-кросовер матеріалу, зокрема спостерігаються зміни кольору, магнітного моменту, ряду електричнихвластивостей тощо. У деякихспінкросоверматеріаліввнаслідок переходу також спостерігаються структурні зміни. Однією з найбільш важливих характеристик явища спінкросовера є температура переходу – температура, при якій концентрація високоспінових і низькоспінових молекул однакова. Експериментально найпростіше виявити явище спін-кросовер переходу внаслідок зміни кольору спін-кросовер матеріалу, який може змінюватись від фіолетового в LS-стані до прозорого в HSстані.На рисунку схематично представлено структуру підрівнів 3d -орбіталіспін-кросовер молекули. LS-таHS-конфігурація станів зумовлена заселеністю електронів на t2 g та eg підрівнях. На цих підрівнях розміщення електронів, яке відбувається згідно з правилом Хунда, залежить від інтенсивності поля ліганду, що визначає енергетичну щілину між підрівнями. Величину кристалічного поля в матеріалі можна контролювати зовнішніми фізичними полями. У нижній частині рисунка зображено
203
змодельований спін-кросовер матеріал та явище переходу в ньому (виділена область). Необхідно зазначити, що дія кооперативних ефектів зумовлює ріст доменів з LS-молекул.
Фундаментальні властивості спін-кросоверматеріалів, які полягають у можливості здійснення магнітоіндукованих та світлоіндукованих переходів, зумовлюють їх практичне застосування як носіїв данихз високою щільністю запису. Зростаючанеобхідність в обробці великих масивів данихта їх зберігання зумовлює необхідність саме в таких системах. Спінкросовер матеріали також знаходять практичне застосування як пристрої візуалізації інформації, електричних та електролюмінесцентних пристроїв, а також як контрастні речовини у МРТ-дослідженнях. Також було досягнуто функціонування рідкокристалічних комірок, перемикання в наночастинках і тонких плівках на основі спін-кросовер матеріалів. Головним недоліком для описаного механізму явища спінкросовера є необхідність низьких температур. Однак, враховуючи можливість синтезування високотемпературних спін-кросовер сполук, вони є дуже перспективними для області спінтроніки як молекулярні магнетики наноскопічних розмірів. Список літератури 1.KahnO. Spin-transition polymers: From molecular materials toward memory devices /O. Kahn, C. Jay Martinez //Science –1998. –V.279.–P.44– 48. 2. GudymaIu.V. High spin metastable state relaxation of spin-crossover solids driven by white noise / Iu.V. Gudyma, A.Iu. Maksymov // J. Phys. Chem. Solids. –2011.– V.172.– P.73–77.
204
Тарас Леко Науковий керівник – проф. Сахновський М. Ю.
Створення детермінованих сингулярних полів на основі 3-хвильової інтерференції Відомо, що в оптичних полях можуть існувати в околі окремих точок нулі амплітуд (інтенсивностей) або циркулярні стани поляризації. В термінології сингулярної оптики це будуть точки фазових поляризаційних сингулярностей. [1]. У даній роботі показано, що за рахунок 3-хвильової суперпозиції (інтерференції) когерентних хвиль можна отримати поля з нульовим та максимальним значенням інтенсивності в окремих точках площини ХY, Z=0. Причому в максимумі інтенсивності будуть спостерігатися в даних точках, а саме поле буде циркулярно поляризованим. Ідея створення таких полів полягає в наступному [2]. На основі двохпроменевої суперпозиції когерентних хвиль з ортогональними напрямками поляризації формується поле постійної інтенсивності та різних форм поляризації. Вважаємо, що напрямки хвильових векторів, що опромінюють площину ХУ, k1 ( 1 , 2 ) , k 2 ( 1 , 2 ) , складають малий кут з нормаллю 1 45 , 2 135 , до цієї площини. Тоді вважають, що деякі пучки являють собою дві квазіплоскі хвилі, в центральній зоні їх перекриття буде формуватись періодичне поле з постійною інтенсивністю та періодичними станами поляризації та фазами коливань у межах прямокутника 2 . Стани поляризації такого поля показані на рис.1. x y sin
Рис. 1. Стани поляризації поля E1 (k1 ) E 2 ( k 2 )
205
Коливання електромагнітного вектора в даному полі: E1 (k1 ) E 2 (k 2 ) A(r ) cos t B( r ) sin t ; вектори напруженості поля A(r ) та B(r ) визначаються через хвильові вектори k1 та k 2 , їх амплітуди та початкові фази. Якщо на поле, що зображене на рисунку, накласти третю хвилю вектора E 2 (k 2 ) з напрямком хвильового вектора k 2 , ортогональним до площини ХY, та інтенсивністю, яка дорівнює інтенсивності даного поля, то можна отримати нуль або максимум інтенсивності поля в окремій точці площини x, y . Нуль амплітуди отримується в точці, для якої E 2 ( k 2 ) A( r ) cos t B (r ) sin t , тобто фази коливань третього пучка з напрямками A(r ) та B(r ) будуть протилежними. Якщо у фіксованій точці поля спостерігається циркулярна поляризація, то третій пучок повинен бути циркулярним. Тоді в заданій точці отримаємо нуль амплітуди (інтенсивності) а в точці поля, де фази коливань сингулярного поля за напрямками i , j та третього пучка збігаються, отримується максимум інтенсивності із значення i ( r ) 4a 2 та циркулярним станом поляризації. Таким чином, змінюючи початкові фази ортогонально поляризованих пучків E1 (k1 ) та E 2 (k 2 ) та циркулярно поляризований пучок E 2 (k 2 ) , можна отримати фазові (нулі амплітуд) та поляризаційні сингулярності (циркулярна поляризація) в окремих точках поля. На основі такого підходу можна здійснити кодування оптичної інформації, створення та передачу зображення. Список літератури 1. Мохунь І. І. Введение в линейную сингулярную оптику. 2. Сахновський М. Ю. Formation of deterministic distributions of intensity and polarization at three wave superposition of coherent waves (Proceeding Paper).
206
Віта Литва Науковий керівник – доц. Ушенко Ю.О. Особливості обробки кольорових зображень У даній роботі розглядаються основи цифрової обробки кольорових зображень, використовуючи середовище інженерних розрахунків MATLAB, а саме: перетворення зображень з простору RGB в інші колірні простори, роздільна просторова обробка кольорових площин й обробка кольорових векторів. Модель зображення являє собою систему функцій, що описують істотні характеристики зображення: функцію яскравості, що відображає зміну яскравості в площині зображення, просторові спектри і спектральні інтенсивності зображень, функції автокореляції. Канал зображення містить оптичну систему, оптико-електричний перетворювач, пристрій аналого-цифрового перетворення (АЦП) і цифрової обробки сигналів зображення. У загальному випадку безперервне зображення може бути представлено функцією п'яти аргументів: трьох просторових координат, часу і довжини хвилі електромагнітного випромінювання. Спрощення моделі просторово - тимчасових сигналів у певному діапазоні хвиль f (x, y, z, t, λ) призводить до моделей просторово - тимчасового сигналу f (x, y, z, t), просторового сигналу f (x, y, z), тимчасового сигналу f (t). Тут x, y, z - просторові координати; t - час, λ - довжина хвилі електромагнітного випромінювання. У класичній триколірній моделі колірного зору, розробленої Томасом Юнгом у 1802 р., передбачається, що існують три компонента будь-якого сприйняття кольору, які є адитивними основними кольорами: це червоний (R), зелений (G) і синій (B). Насправді є безліч основних кольорів, але, щоб отримати максимальний діапазон змішаних кольорів, слід користуватися RGB [1, c.342]. У колірному просторі HSI (Hue, Saturation, Intensity: колірний тон, насиченість, інтенсивність) інформація (інтенсивність) яскравості відокремлена від колірної інформації (колірний тон і насиченість) кольорового зображення. У результаті модель HSI є ідеальним інструментом в алгоритмах обробки кольорових зображень, оскільки в її основі лежить опис кольору, інтуїтивно зрозумілий людині, адже саме він є і розробником, і
207
користувачем всіх цих алгоритмів. У цьому сенсі колірний простір HSV схожий на HSI, але він сфокусований на відображенні кольорів у вигляді палітри художника, тому менш зручний у цифрових застосуваннях.
Рис.1. Співвідношення між моделями RGB і HSI
Як уже зазначалося, кольорове RGB-зображення складається із трьох монохромних зображень,тому не дивно,що компонент інтенсивності можна виділити з RGB зображення. Це стане зрозумілим, якщо взяти кольоровий куб з рис.2 і поставити його так, щоб «чорна» його вершина (0,0,0) опинилася внизу, а «біла» (1,1,1) — прямо над нею (рис.1, а). Щоб визначити колірний тон для певної заданої RGB-точки, розглянемо рис. 1, б, на якому виділено площину, що проходить через три точки (чорну, білу і блакитну). Оскільки ця площина містить чорну і білу вершини, то і вся, що з'єднує їх (сіра), пряма належить виділеній площині. Крім того, ясно, що всі точки трикутника, визначуваного віссю інтенсивності і двома відрізками перетину площини з гранями куба, мають один і той же колірний тон (у даному випадку - блакитний). Це пояснюється тим, що всі колірні точки цього трикутника є можливими комбінаціями або змішанням трьох кольорів вершин побудованого трикутника. Список літератури 1.
Гонсалес Р. Цифрова обробка зображень в середовищі MATLAB / Р. Вудс, С. Еддінс. - М.: Техносфера, 2006. - 623 с.
208
Микола Луцак Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Системи відеоспостереження та їх інтеграція в цифрові мержі Охоронне відеоспостереження являє собою цілий комплекс систем відеоспостереження (CCTV): це програмно-апаратний комплекс (відеокамери, реєстратори, монітори, об'єктиви та інше спеціальне обладнання), який забезпечує організацію відеоконтролю на територіально-розподілених або ж локальних об'єктах [1]. Системи відеоспостереження по праву вважаються одним із основних і найефективніших видів забезпечення безпеки за допомогою технічних засобів, які володіють максимально широким спектром можливостей, безперервністю контролю за об’єктом, що охороняється в будь-який час дня і ночі, детекцією руху в периметрі контрольованої зони, накопиченням даних про подію, автоматичним розпізнаванням і порівнянням інформації, яка реєструється з даними з відеоархіву та інші [2,3]. В останні п'ять років в індустрії безпеки відбулося багато змін, і швидкість, з якою відбуваються зміни, збільшується. Контроль доступу вже знаходиться в локальній мережі LAN. Відеосистеми стають по-справжньому мережевими і все більш корисним інструментом для попередження злочинності. Глибока інтеграція забезпечує більш швидке реагування на інциденти і збільшує рівень безпеки. Захист більш продуктивний - рівень безпеки вищий. Актуальність даної теми зумовлена тим, що сучасні системи мають велику кількість функцій і можливість автоматизації прийняття рішень, глибокоінтегровані системи дозволяють автоматично вивести на екран оператора відеозображення, на якому зображений об'єкт тривоги. Сигнали тривоги можуть з'являтися у віртуальній матриці, у нових вікнах або на мобільних пристроях [4]. Відеозображення таким чином стає набагато більш проактивним інструментом.
209
Система відеонагляду приміщення з використанням виключно цифрових пристроїв можна зобразити у вигляді наступної структурної схеми:
Цифрова система відеозапису і передачі відеосигналів
На сьогоднішній день актуальним є долучення систем охорони в цілому та систем відеонагляду зокрема до єдиної мультимедійної мережі, яка буде поєднувати в собі всі переваги сучасних телефонних та інформаційних мереж. Водночас камери високої чіткості не висувають настільки високих вимог до мереж передачі даних і до її пропускної здатності, як багатопіксельні IP-камери. У зв'язку з цим можна сказати, що охоронне відеоспостереження високої чіткості (HDвідеоспостереження) займе належне місце в галузі, і поступово витіснить CCTV-обладнання [5]. Список літератури 1. Барсуков В.С. Безпека: технології, послуги / В.С. Барсуков. — М.: 2001. — 496с. 2. Ярочкін В.І. Информационная безопасность. Учебник для студентов вузов. 3-е изд. / В.І. Ярочкін. — М.: Академический проект: Трикста, 2005. — 544 с. 3. Барсуков В.С. Современные технологии безопасности. / В.С. Барсуков, В.В. Водолазский. — М.: Нолидж, 2000. — 496 с. 4. Матеріали сайту: http://www.install.in.ua/goods/video Відеоспостереження і охоронні системи. 5. Матеріали сайту: http://kaschtan.com.ua/shop/category_23_ Videonabl yudenie.html - Відеоспостереження, спеціалізована відео техніка.
210
Денис Лютик Науковий керівник – асист. Негрич А. Л. Просторово-частотна фільтрація випромінювання рідкими кристалами диспергованими в полімері У даній роботі проведено теоретичні та експериментальні дослідження комбінацій елементів матриці Мюллера, продемонстровано формування зображень анізотропної (краплі РК) та ізотропної (полімерна матриця) складових структури РКДП. Для тонкого анізотропного шару рідкого кристала матриця Мюллера записується у вигляді [1, с. 114]: 1;
f
0;
0;
0;
0; cos2 2 sin 2 2 cos ; cos 2 sin 2 (1 cos ); sin 2 sin 0; 0;
cos 2 sin 2 (1 cos ); sin 2 sin ;
2
2
sin 2 cos 2 cos ; cos 2 sin ;
, (1)
cos 2 sin cos .
де – кут орієнтації оптичних осей крапель РК; – величина фазового зсуву між ортогональними компонентами амплітуди хвилі, що вноситься РК. Матриця Мюллера ізотропної речовини має наступний вигляд [1, c. 117]: 1; 0; 0; 0; 0; 1; 0; 0 , (2) f 0; 0; 1; 0 0; 0; 0; 1.
Експериментальна установка для отримання мюллерматричних зображень РКДП - це стокс-поляриметр, в якому для реєстрації зображень використовується CCD-камера. Зміна електричної напруги від 2 до 4,5 В, прикладеної до зразка РКДП з концентрацією полімеру 50% та середніми розмірами крапель РК в полімерній матриці 50 мкм, приводила до зміни різниці фаз на 2π. Для кожного значення напруги ми розрахували мюллерматричні зображення РКДП, які потім попіксельно сумували. Експериментальні дослідження зразків РКДП з упорядкованим (рис. 1) та випадковим (рис. 2) розташуванням
211
крапель показали, що мюллер-матричні зображення дозволяють чітко візуалізувати краплі РК (рис. 1, а).
а
б
не
в
Рис. 1. Поляризаційні зображення РКДП з упорядкованими краплями РК: а – елемент матриці Мюллера f22; б – анізотропна частина; в - ізотропна частина
Обробка результатів експерименту дозволила виділити окремо анізотропну (рис. 1, б) та ізотропну (рис. 1, в) частину будови РКДП для регулярного та випадкового розташування крапель. Інтегрування за одним періодом було замінено на сумування. Проводилось попіксельне додавання зображень кожного з елементів матриці Мюллера для всіх значень напруги з діапазону, в якому проводилися вимірювання. Ця методика дозволила зробити зображення анізотропної та ізотропної частин РКДП однорідними [2, с. 218].
Рис. 2. Поляризаційні зображення РКДП з випадковим розташуванням крапель РК
Список літератури: 1. Джеррард А. Введение в матричную оптику / А. Джеррард, Дж. М. Берч. // М. : Мир. - 1978. – 341 с. 2. Doane J.W. Polymer-dispersed liquid crystal displays / J.W. Doane // Liquid Crystals: Applications and Uses. - Singapore: World Scientific. – 1990. – 218 p.
212
Ярослав Магун Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Цифровий пристрій для визначення середнього ковзного паралельних кодів Середнє ковзне - один із поширених методів згладжування часових рядів. Даний метод широко використовується для відображення змін біржових котирувань, цін, річних коливань температур і т.д. Метод так само може бути вельми корисним у цифровій обробці сигналів для усунення високочастотних складових і шумів, тобто він може бути використаний як фільтр низьких частот [1]. Нехай є оцифрований сигнал S(n), де n номер відліку у вибірці сигналу. Застосувавши метод ковзного середнього, отримуємо сигнал F(n). Загальна формула для обчислення ковзного середнього: W
F (k ) Pi S (k i i 0
W ). 2
Принципова схема пристрою для визначення середнього ковзного паралельних кодів має такий вигляд (рис.1.) Такий фільтр може бути використаний після фотоприймача який знаходиться під впливом вібрації чи акустичного шуму.
Рис.1
Принцип роботи даної схеми полягає в наступному [2]. Паралельні двійкові коди послідовно надходять у вхідний багаторозрядний порт схеми. Задача схеми – визначити середнє значення чотирьох чисел, які надходять останніми. З надходженням кожного наступного числа схема виконує зсув усіх попередніх чисел, тому таке значення називається ковзним.
213
Практично схема виконує додавання тільки чотирьох поточних чисел без поділу їх суми на чотири, тому результат буде сумарним ковзним. Щоб визначити середнє ковзне, його потрібно поділити на чотири. Генератор неперервно формує імпульсну послідовність що надходить на входи запису регістрів (2.1, 2.2,та 2.3). Від зовнішніх пристроїв на входи схеми записується вхідний код. Кожні виходи паралельних регістрів (3.1, 3.2 і 3.3) зв'язані між собою, тобто виходи регістра (3.1) під'єднуються до входів регістра 3.2. Регістр 3.2 свої виходи під’єднує до входів регістра 3.3, таким чином утворюючи багаторозрядний регістр зсуву. Вхідні двійкові коди, що записуються в регістри, зберігаються там протягом усього часу індикації [3]. Завдання регістрів - передати отримані двійкові коди на входи суматорів, щоб ті сумували кожні пари чисел, які будуть потрапляти на їхні входи. Отже, на входи суматора 4 надходить числова послідовність від регістра 1, завдання суматора ці числа між собою просумувати (додати). А на входи суматора 5 надходять числа із виходів регістра 2 та регістра 3. Суми з суматорів 4 і 5 потрапляють на входи суматора 6, який їх сумує [4]. Для індикації використовують дешифратор 7, який перетворює двійковий код з виходів суматора 6 на код семисегментний. Семисегментний код є зрозумілим для семисегментного індикатора 8, який і відображає число, що надійшло на один із входів пристрою [5]. Список літератури 1. Кендалл М. Многомерный статистический анализ и временные ряды./ М. Кендалл, А. Стьюарт А. — М.: Наука, 1976. -736с. 2. Бідасюк М. А. Основи цифрової техніки. : Курс лекцій / М. А. Бідасюк. —Франківськ: Факел, 2001. 3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник / В. Л. Шило. — Челябинск: Металлургия, 1989. 4. Зубчук В. И. Справочник по цифровой схемотехнике/ В. И. Зубчук. —К.: Техника, 1990. 5. Терещук Р. М., Справочник радиолюбителя./Р. М. Терещук, Р. Р. Терещук. — К.К: Наукова думка, 1981.
214
Руслан Максим’юк Науковий керівник – доцент Цалий В.З. Мультимедійне забезпечення дистанційної форми навчання курсу "Метрологія, стандартизація і управління якістю" У сучасних наукових дослідженнях у багатьох випадках об'єктом дослідження є нові інформаційні технології, які використовуються для дистанційного навчання і для створення мультимедійних комп'ютерних навчально - методичних матеріалів. Мета даної роботи – аналіз систем дистанційної освіти для розробки, використання і підтримки навчальних курсів інженерно – педагогічного профілю, вибір систе-ми дистанційного навчання і розробка на її основі елементів мультимедійного комп'ютерного навчального практикуму з курсу "Метрологія, стандартизація і управління якістю". У науковій частині роботи обгрунтовується об'єктивна необхідність застосування діяльністно-орієнтованих методів навчання, що дозволяють виводити студента на заданий рівень освоєння діяльності: репродуктивний (алгоритмічний), варіативний (евристичний) і творчий. Нові інформаційні технології, що використовуються як інструментарій при навчанні, впливають на вибір методів навчання і підвищують рівень освоєння діяльності студентами: від репродуктивного до творчого. Необхідно навчити студента самостійно засвоювати нову інформацію. Адже в теперішній час фахівцеві після здобуття вищої освіти доведеться ще багато разів кардинально оновлювати свої знання. При такій постановці завдання змінюються і пріоритети при передачі інформації. Відбувається перехід від механічного засвоєння систематизованих знань, умінь і навичок у вигляді фактів (фактології) до засвоєння методик (методології), які дозволяють з найменшою кількістю спроб і помилок проводити самоосвітню діяльність. Крім того, необхідно навчити студента не лише оновлювати свої знання, але і виробляти нові, розв’язувати проблеми, з
215
якими суспільство ще ніколи не стикалося. На початковому етапі розробки мультимедійних навчальних практикумів увага в основному приділялась вибору методів навчання, які дозволяли б наблизитися до розв’язання поставленої задачі з використанням сучасних інформаційних технологій. Найважливішим завданням підготовки фахівця в галузі метрології, стандартизації і управління якістю є знання ним найбільш сучасних методів вимірювання параметрів різних виробів і можливостей відповідної вимірювальної техніки. Друге, не менш важливе завдання – уміння дослідником найрезультативніше використовувати інструмент (апаратуру) для розв’язання різних проблем, пов'язаних із стандартизацією і управлінням якістю. Проблемою в процесі інженерного-педагогічного навчання часто є необхідність у дорогому [1], унікальному устаткуванні, як правило, малодоступному в навчальних закладах. Використання мультимедійного практикуму усуває цей недолік. Аналізуючи стан розвитку дистанційної освіти та ряд завдань з підготовки фахівців, нами був розроблений комплекс лабораторних робіт з вивчення і метрологічній повірці інструментів для лінійних вимірювань у машинобудуванні. Висновки. 1. Розроблено мультимедійне забезпечення до лабораторного практикуму розділу "Інструменти для лінійних вимірів в машинобудуванні" з курсу "Метрологія, стандартизація і управління якістю". 2. Створено базу зображень кожного з етапів процесу повірки штангенінструментів. 3. Елементи даного методичного забезпечення успішно апробовані студентами спеціальності 6.010104 – “Професійна освіта” ЧНУ в процесі вивчення курсу "Метрологія, стандартизація і управління якістю". Список літератури 1. НВПО "Мікротех"– Режим доступу: http://www.microtech.kharkov.ua, http://www.microtech-ua.com.
216
Іван Михайлюк Науковий керівник – асист. Карачевцев А.О. Просторово-частотна фільтрація лазерних зображень плівок плазми крові Серед багатьох систем діагностики оптичної анізотропії біологічних об'єктів виокремився новий напрям – лазерна поляриметрія мікроскопічних зображень біологічних тканин [1]. Велике різноманіття біологічних тканин і складність їх оптичноанізотропної структури об’єктивно обумовлює необхідність пошуку більш універсальних методик поляризаційного картографування, які дозволяють статистично достовірно вивчати структуру об’єктів при урахуванні більш широкого спектра механізмів анізотропії. Одним із перспективних напрямів, на нашу думку, є застосування основних алгоритмів фур'є-оптики у методиках стокс-поляриметричного картографування. Такі підходи дозволяють здійснювати операцію узгодженої просторовочастотної фільтрації двовимірних розподілів параметрів поля розсіяного випромінювання. У результаті виникає можливість роздільного дослідження різномасштабних розподілів параметрів вектора Стокса, сформованих впливами різних механізмів оптичної анізотропії. У даній роботі представлено основи методу узгодженої просторово-частотної фільтрації фазових розподілів зображень плівок плазми крові. Запропонована модель оптикоанізотропних властивостей мережі білків плівок плазми крові з урахуванням лінійного та циркулярного двопроменезаломлення кристалів альбуміну та глобуліну. З оптичного погляду оптико-анізотропними структурами плівок плазми крові є оптично активні кристали глобуліну (~30% – 35%), альбуміну (~60% – 65%) та фібриногену (~0,1% – 0,5%). Дві останні сполуки за рахунок процесів міцелоутворення (формування голчастих або ниткоподібних форм) набувають властивостей лінійного двопроменезаломлення.
217
У подальшому головну увагу при аналізі оптичної анізотропії ми зосередимо на двох основних білках – альбуміні та глобуліні. В основу аналізів перетворення лазерного випромінювання полікристалічними мережами біологічних шарів нами покладені такі модельні уявлення: – біологічний шар розглядаємо у вигляді двокомпонентної ізотропно-анізотропної структури; – оптико-анізотропну складову біологічного шару формують лінійно двопроменезаломлюючі кристали, що здійснюють різну просторово-частотну фазову модуляцію між ортогональними компонентами амплітуди лазерної хвилі. Головна ідея фільтрації полягає у тому, що просторовочастотна структура фур'є-образів лазерного зображення полікристалічної складової біологічного шару різна для його крупномасштабних (фібрилярних з переважаючим лінійним двопроменезаломленням) та дрібномасштабних (глибко подібних з переважаючим циркулярним двопроменезаломленням) компонентів. Виходячи з цього, шляхом просторово-частотної фільтрації можна виділити або низькочастотну, або високочастотну складові, які потім шляхом зворотного фур'є-перетворення трансформувати у відповідні “відфільтровані” зображення різномасштабних двопроменезаломлюючих структур різного типу. Проведено порівняльні дослідження ефективності методів прямого поляризаційного картографування та з просторовочастотною селекцією у диференціації розподілів азимута поляризації поля лазерного випромінювання, перетвореного мережами альбумін-глобулінових кристалів плівок плазми крові здорових і хворих на рак простати пацієнтів та виявлено й обґрунтовано набір критеріїв діагностики раку простати на основі статистичного, кореляційного і фрактального дослідження. Список літератури 1. Tuchin V. V. Handbook of coherent-domain optical methods. Biomedical diagnostics, environmental and material science. – Boston. : Kluwer Academic Publishers, 2004. – P. 868.
218
Василь Мицканюк Науковий керівник – проф. Полянський П.В.
Оптична реалізація теореми Вінера-Хінчина Однією з важливих теорем теорії випадкових процесів є теорема Вінера-Хінчина (теорема автокореляції) [1]. Згідно цієї теореми, спектр потужності випадкового процесу пов’язаний з його автокореляційною функцією парою перетворень Фур’є. Дана теорема широко застосовується в оптиці, радіофізиці та радіотехніці, електроніці, фізиці твердого тіла. Метою даної роботи є когерентно-оптична реалізація ланцюга інтегральних перетворень, у якому ілюструється отримання автокореляційного образу стаціонарного двовимірного сигналу. Ланцюг інтегральних перетворень має наступний вигляд: 2
a x , y A , A , a x , y a x , y .
(1)
У виразі (1) a x , y – комплексний двовимірний сингал – комплексна амплітуда граничного поля когерентно опромінюваного транспаранта; A , – Фур’є-образ граничного поля об’єкта, A ,
2
– спектр потужності, a x , y a x , y –
автокореляційна функція (образ) об’єкта. Оптичне перетворення Фур’є можна виконати різноманітними засобами, зокрема, використовуючи фур’є-перетворюючі властивості збиральної лінзи [2]. Ми пропонуємо найпростіший варіант отримання автокореляційного образу об’єкта без використання лінз, – коли перетворення Фур’є (наближено) вхідного двовимірного сигналу довільної складності (слайд із дифузором) виконує безпосередньо шар вільного простору у процесі поширення об’єктного поля. Зручною схемою для реалізації ланцюга перетворень (1) є так звана схема безлінзової фур’є-голографії [2-4], ефективно використана раніше для реалізації нелінійно-голографічної асоціативної пам’яті [5]. За означенням [2-4], безлінзова фур’є-голограма визначається для плоского об’єкта, розташованого в одній площині із точковим опорним джерелом, паралельній площині реєстрації голограми. Хоча точкове опорне джерело формує сферичну хвилю, як і квазіточкові вторинні випромінювачі об’єкта, у даній схемі кривизна хвильових
219
фронтів виявляється скомпенсованою, й принаймні у параксіальному наближенні, властивості такої голограми виявляються аналогічними властивостям лінзової голограми Фур’є. Зокрема, основне та спряжене зображення відновлюються в одній площині, де розташоване зчитуючи точкове джерело. Ми експериментально дослідили випадок, коли точкове опорне джерело відсутнє й записується так звана безопорна безлінзова голограма Фур’є. Перший крок ланцюга перетворень (1) здійснює шар вільного простору від об’єкта до площини реєстрації. Проте, у відсутності опорної хвилі фазова інформація про об’єктне поле A , втрачається й на фотоплатівці реєструється лише просторовий розподіл інтенсивності, – саме спектр потужності 2
A , . Отже, перехід від фур’є-спектру до спектру потужності є природним наслідком квадратичного детектування об’єктного поля. Останнє перетворення у ланцюгу (1) здійснюється аналогічним чином: проявлена безопорна голограма просвічується лазерним пучком, й поширення дифрагованого поля від голограми до площини зчитуючого джерела (відносно якого центрований відновлюваний автокореляційний образ об’єкта) знову ж таки описується наближеним фур’є-перетворенням. У реалізованій схемі наочно проявляються усі основні риси, що характеризують двовимірну автокореляційну функцію граничного поля об’єкта: подвійна ширина образу відносно ширини об’єкта у відповідних напрямках, «стирання» інформації про істинний розподіл інтенсивності по об’єкту, симетрія образу – незалежно від наявності обертальної симетрії в об’єкті, відображення періодики у випадку, коли об’єкт містить періодичні складові.
Список літератури 1. Винер Н. Кибернетика / Н. Вінер. – М.: Советское радио, 1968. – 326 с. 2. Кольер Р. Оптическая голография./ Р. Кольер, К. Беркхардт, Л. Лин. – М.: Мир, 1973. – 696 с. 3. Оптическая голография, Т. 1, 2 / под ред.. Г. Колфилда. – М.: Мир, 1982. – 736 с. 4. Полянський П.В., Голографія. / П.В. Полянський, Х.В. Фельде, Г.В. Богатирьова. – Чернівці: Рута, 2013. – 198 с. 5. Полянський П.В. Нелінійно-голографічна пам’ять фазового спряження: дис. …д.ф.м.н. 01.04.05 / Полянський Петро В’ячеславович. – Чернівці, 2000. – 361 с.
220
Віталій Орендарчук Науковий керівник – доц. Єрмоленко С.Б.
Концепція локальної системи енергомоніторингу Проналізовані існуючі задачі та проблем при створенні системи автоматизованого обліку електроенергії побутового споживача. Розроблено та виготовлено порт передачі даних та пульт збирання даних в інфрачервоному каналі. Розроблено принципи організації обліку електроенергії за допомогою створеної системи. Метою роботи була реалізація віддаленого технічного контролю і моніторингу показників засобів обліку електроенергії (однофазних, трифазних, багатотарифних електролічильників), які розроблені та впроваджені у вигляді наступних технічних та програмних засобів: 1) віддалений інфрачервоний ІЧ-порт обліку і передачі показань електролічильників на відстані до 30 м (фасадні електронні лічильники побутового сектора); 2) радіопорт RF (частота ISM - 433 МГц) обліку і передачі показань електролічильників з радіусом дії до 100 м (усі типи лічильників з телеметричним виходом або портом RS485); 3) пульт-концентратор (рідер) для ІЧ- та RF-каналів мобільного виконання (переносний) для дистанційного зчитування показань електролічильників із ІЧ- та RF-портів; 4) локальний пристрій обліку (ЛПО) як основний технічний компонент АСОЕ (АСКОЕ) – автоматизованої системи обліку електроенергії – з можливістю передачі даних по мережам GSM (GPRS) та RS485; 5) програмний буфер (soft) для узгодження прийнятих на рідер облікових даних із системою верхнього рівня відділення енергозбуту (напр., білінговою системою). На базі створених засобів запропонована концепція автоматизації енергообліку локального об’єкта. Автоматизація функцій енергообліку може бути забезпечена за дво- або трирівневою структурою:
221
1-й рівень – енергооб’єкт, 2-й – рівень управління підприємства, 3-й – рівень відділення енергозбуту. Пульт перенесення даних або мобільний рідер ППД призначений для приймання телеметричної інформації від електролічильників типу СОЕБ-2П, СТЕБ-Н, оснащених передавачем радіоканалу, зчитування даних від лічильників по послідовному каналу (RS-232, RS-485), накопичення інформації в енергонезалежній пам'яті, оперативного перегляду та передачі її в комп'ютер через COM-порт. Електролічильники працюють у режимі «радіомаяка» і передають в ефір дані у вигляді пакетів зі змінним періодом посилок, заданим псевдовипадковою послідовністю. За рахунок цього можливе приймання інформації на одній несучій частоті від декількох лічильників (до 50) у зоні впевненого приймання. Пакети даних, передані в момент часу, коли передавачі інших лічильників «мовчать», приймаються приймачем ППД, декодуються і запам'ятовуються в пам'яті ППД. При накладанні пакетів від різних лічильників приймання проводиться тільки в разі, якщо пакет одного лічильника, який має більшу потужність, передається на «тлі» пакетів віддалених лічильників зі слабким сигналом. Тривалість одного пакета близько 250 мс, період становить від 0,5 до 64 с. Тобто шпаруватість пакетів має значення 2...256. Приймання й декодування пакета може відбутися лише у разі, якщо жоден інший лічильник, крім шуканого, не вийшов в ефір протягом попередніх 250 мс або не почне передачу протягом наступних 250 мс, тобто потрібна відсутність пакетів від інших лічильників протягом 0,5 с. Застосований алгоритм передачі даних близький до чистого алгоритму ALOHA, пропускна здатність якого становить не більше 18%. Показання від групи з 50 лічильників, що знаходяться в зоні впевненого приймання, будуть прийняті не раніше ніж за 32/0,18 = 178 с (близько 3 хвилин) за умови стаціонарності ППД.
222
Ірина Осипенко Науковий керівник – асист. Томаш В.В.
Проектна технологія як засіб організації самостійної навчально-пізнавальної діяльності учнів Сучасний освітній процес передбачає суттєве посилення самостійної пізнавальної і практичної діяльності учнів з використанням активних методів навчання. Тільки активна діяльність самого учня є запорукою його успішного розвитку. Саме тому в сучасній дидактиці ключовою компе-тентністю визнано уміння учнів самостійно вчитися. На під-тримку цього можна навести думку, висловлену ще К.Д. Ушинським: «Слід постійно пам’ятати, що потрібно передавати учневі не тільки ті чи інші знання, але й розвивати в ньому бажання і здатність самостійно без вчителя засвоювати нові знання» [1, с.500]. Існують різні види самостійної роботи, проте в школі досить рідко зустрічається творча самостійна діяльність, найчастіше ми можемо побачити лише копіюючі дії учнів за заданим зразком та репродуктивну діяльність, пов'язану з відтворенням інформації про різні властивості навчального об'єкта. Серед інноваційних педагогічних засобів і методів, що забезпечують індивідуалізацію та творчу самостійну діяльність учнів особливе місце займає проектування як основний вид навчальної діяльності, тобто метод проектів. Метод проектів пов’язують з американським філософом, психологом і педагогом Дж. Дьюї. Центр уваги у навчанні він переносить на самостійну роботу учнів, тому що зміст освіти, на його думку, повинен ґрунтуватися навколо "чотирьох основних інстинктів людини" – соціального, конструювання, художнього вираження і дослідницького. Щоб перебороти пасивний характер навчання, він запропонував "навчання через діяння", тому що необхідні знання набуваються тільки при виконанні різних завдань. Головною ідеєю було те, що навчання має вестися шляхом самостійного розв’язання учнями проблем, які виникають в їх практиці. Функція інтелекту, згідно з Дьюї, «не в тому, щоби копіювати об’єкти оточуючого світу, а в тому, щоби
223
встановити шлях найбільш ефективних і вигідних відносин з цими об’єктами. Пізнавальну ж діяльність учня слід вважати позитивною, коли вона є ефективною при вирішенні практичних завдань» [2, с.107]. Метод проектів - це метод, в основі якого лежить розвиток пізнавальних, творчих навичок учнів, умінь самостійно конструювати свої знання, орієнтуватися в інформаційному просторі, критично мислити. Мета використання методу полягає у формуванні навичок ефективного використання інформаційно-комунікаційних технологій при навчанні учнів різного віку за допомогою інноваційних педагогічних технологій, якими передбачається самостійна (індивідуальна чи групова) дослідницько-пошукова діяльність учнів [3, с.132]. Використання проектної технології сприяє: - засвоєнню учнями основних способів самостійної пізнавальної діяльності; - формуванню вмінь самостійного пошуку, аналізу, відбору необхідної інформації, її перетворення та передачі; - оволодінню способами взаємодії з іншими, навичками групової роботи, розвитку організаторських здібностей, взаємодопомоги,; - формуванню пoзитивної самooцiнки, сaмoпрезентацiї в пoстiйнo ствoрюваних ситуацiях успiху; - виpoблення yстанoвoк духoвнoго та iнтeлeктуальнoгo caмoрoзвитку, усвiдoмленого пpийняття piшень; - poзвитку здатнoстi дo емoцiйнoї самoрегуляцiї та самoпiдтримки в пpoблeмних cитуацiях. Список літератури 1. Ушинський К.Д. Собрание сочинений 10 т. Материалы к 3-му тому «Педагогическая антропология» // сост. и подг. к печати В.Я. Струминский. – М. – Л., АПН РСФСР 1950. – 665 с. 2. Гончаренко С. Український педагогічний словник / С. Гончаренко. – К. : Либідь, 1997. – 376 с. 3. Буйницька О.П. Інформаційні технології та технічні засоби навчання: навчальний посібник / О.П. Буйницька. – К. : Центр учбової літератури, 2012. – 240 с.
224
Сергій Панько Науковий керівник – асист. Мотрич А.В. Спектроскопічні характеристики поліграфічного паперу Завданням спектроскопії світлорозсіюючих об’єктів є роздільне визначення об’ємних показників поглинання (α) і розсіювання (σ) речовини [1]. Усі поліграфічні матеріали можна віднести до цих об’єктів. Тому дослідження необхідно проводити шляхом визначення показника поглинання (α) та розсіювання (σ) відповідного поліграфічного матеріалу, що тотожне загальноприйнятим параметрам: білизни, густини, товщини та прозорості. Завданням є: проведення спектрофотометричних досліджень деяких типів поліграфічного паперу в спектральному інтервалі λ = 350 – 850 нм з подальшим розрахунком спектральних залежностей їх параметрів α і σ, використовуючи при цьому методи абсорбційної спектроскопії плоских зразків розсіюючих об’єктів, обґрунтованих у праці[2]. Ці методи реалізуються шляхом вимірювання коефіцієнтів дифузного відбивання та пропускання випромінювання плоским зразком розсіюючої речовини, геометричної товщини l і оптичної τ. Коефіцієнти дифузного відбивання і пропускання шару певної товщини l, Rl і Tl, а також R∞ вимірювалися з допомогою методики сферичного фотометра [3]. Методи визначення Σ , що описані в [2], а саме:
R Rl x y , Tl
(1)
Звідси отримуємо:
ln(
R Rl ) a b l; a 2 , Tl a b b ; . 4 a
b 2 ;
(2) (3)
Для експериментального дослідження функцій (2) і (3) використовуються зразки паперу різної товщини.
225
Проведені дослідження в області λ < 650 нм α і Σ суттєво змінюються в залежності від λ: так, для білого паперу в області λ ≈ 550 нм α приймає максимальні, а Σ – мінімальні значення; для світло-жовтого паперу α зростає, а Σ зменшується, для сірого паперу α і Σ в залежності від λ змінюються найменше (рис. 1).
Рис. 1 Спектральна залежність показника поглинання α та залежність ефективного показника розсіювання Σ ї
Встановлено, що білий папір володіє найкращою розсіюючою здатністю і в усіх випадках α << Σ, що, згідно з [2] є необхідною умовою використання формул (2) і (3). Список літератури: 1. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред./ Иванов А.П. – М.: Наука и
техника,, 1969, – 591 с. 2. Розенберг Г.В. О методах абсорбционной спектроскопии плоских
образцов слабо поглощающих светорассеивающих веществ / Розенберг Г.В., Сахновский М.Ю., Гуминецкий С.Г. // Оптика и спектроскопия., 1967. – Т.23. – №5. – С. 797-809. 3. Сахновський М.Ю. О возможностях использования интегрального шарового фотометра в измерениях дифузного отражения по абсолютной методике. / Сахновський М.Ю. – Оптика и спектроскопия., 1987. – Т.62. – C.692–697.
226
Дмитро Перчик Науковий керівник – проф. Шайко-Шайковский О. Г. Розробка конструкції та виготовлення моделі телерадіотрансляційної вежі Як відомо, порівняно з минулими роками у ХХІ столітті спостерігається стрімкий розвиток техніки,електротехніки та технологій, які у свою чергу викликали необхідність комп’ютерних розрахунків та розробок нових задач. Розповсюдження мобільного зв’язку, інтернет–технологій, супутникового телебачення та різноманітних послуг, без якихнині неможливо уявити сучасне суспільство, тягне за собою проблемупередавання колосальної кількості інформації за одиницю часу. Інформація як така від передавача до приймача проходить та обробляється через ланцюжок приладів, антен, супутників. Одна з цих важливих ланок розглядається та описується у даній роботі, тобто іде мова про телерадіотрансляційну вежу. Споруда, яка має варіативну висоту, але як правило близько 40 метрів (залежно від місця розташування та радіусу покриття), оснащена відповідними приладами, приймачами та передавача-ми у вигляді антен, спеціальною апаратурою, проблисковими маячками червоного кольору для сповіщання літаків та інших літальних апаратів. Простота конструкції, легкість монтажу та економічна вигідність – це основні критерії шляху мінімізації витрат часу, мате-ріалу та коштів, збереження міцності, жорсткості та тривалої служби. Для дослідження та поліпшення властивостей конструкції розроблено зменшений у масштабі макет з дотриманням усіх інновацій, який у подальшому поміщується в аеродинамічну тру-бу, де і розглядається вплив опору повітря на окремі частини та конструкцію взагалі. Дані, що надходять із різних датчиків, розміщених у критичних місцях вежі, аналізуються. Згідно з отриманими даними визначається оптимальний діаметр натяжок, тобто переріз тросів що надають жорсткості конструкції, вигляд та розміри кріпильних елементів, гвинтів тощо. Всі без винятку складальні елементи вибираються із заданим запасом міцності. Такого виду дослідження базуються в основному на величині швидкісного опору
227
, де м/c;
– масова щільність повітря; – швидкість повітря в 1,23 кг/ 12,054 н/ – вагова щільність повітря; 9,81 м/ - прискорення сили ваги. Також використовують шкалу Бофорта для визначення вітрового швидкісного напору. Бал за шкалою Бофорта 0
1
Швидкість повітря
Швидкісний напір, q кг/ н/
Позначення вітру
2
3
4
1
7
17
18
176.4
крепкий
2
8
20
25
245.0
дуже крепкий
3
9
24
35
343
шторм
4
10
28
50
490
5
11
32
60
588
6
12
>34
>70
>686
Сильний шторм Жорстокий шторм (буря) ураган
Характеристика 5 Розхитує невеликі дерева, перешкоджає пересуванню людей Ламає гілки дерев, скидає з дахів черепицю Зриває листове залізо з дахів Вириває з коренем дерева Викликає сильні руйнування Викликає спустошливіруйнування
Проведені дослідження дозволили побудувати макет радіотелетрансляційної вежі, розробити технологію її виготовлення. Список літератури 1.Г. С. Писаренко. Опір матеріалів / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.; Вища школа. –2004. – 655 с.
228
Оксана Петрів Науковий керівник – доц. Єрмоленко С.Б.
Ієрархічна телекомунікаційна система екомоніторингу Метою роботи був аналіз та вибір телекомунікаційних технологій при побудові системи моніторингу для зовнішнього та внутрішнього спостереження екологічного стану. Система телеметрії з передачею даних [1] по стільниковій мережі стандарту GSM дозволяє організувати дистанційний контроль за рухомими і нерухомими об'єктами шляхом передачі показників різних датчиків (охоронних, пожежних, температурних, витоки газу, тиск, місцеположення і т.д.) на видалений пункт управління. З іншого боку, передаючи на контрольований об'єкт команду, можна увімкнути або вимкнути різні виконавчі механізми. При спрацьовуванні датчика виробляється розсилка SMS-повідомлення з вказівкою зони за списком телефонів (до 10 номерів), заздалегідь занесеному в пам'ять стільникового телефону. Дана система базується на передачі даних в SMS-форматі, що дозволяє використовувати звичайні мобільні телефони для швидкого контролю й керування, із двосторонньою передачею інформації та з контрольованим часом відповіді на подію, що відбувається. Однією з переваг даної системи є надійність передачі інформації, оскілки окреме повідомлення займає модем не більше секунди, тому якщо лінія зайнята, то система заповнює буфер повідомленнями і робить автоматичний повтор передачі повідомлень. Крім того, повідомлення можуть посилатися одночасно або із затримкою за часом на кілька номерів мобільних телефонів. Ця перевага гарантує одержання диспетчером на Центральному пульті моніторингу інформації з аналізаторів про перевищення ГДК [2]. Для побудови системи на контрольованому об'єкті використовується промисловий контролер і GSM-модем, під’єднаний до контролера по інтерфейсу RS-232.
229
Рис. 1. Скриншот результуючих даних моніторингу у системі клімат-контролю
У результаті роботи були вивчені та проаналізовані літературні дані з питань екобезпеки, які показали актуальність розробки та необхідність створення систем екологічного моніторингу у локальному та регіональному масштабах. Як канал зв’язку запропоновано використання RF- та GSMтехнології як безпечні, компактні, малозатратні та швидкісні, порівняно з іншими технологіями зв’язку. Запропоновано дві схеми систем екологічного моніторингу – для локального клімат-контролю приміщень та міського масштабів. Реалізовано макет мобільної системи клімат-контролю в приміщенні, який дозволяє здійснювати аналіз та моніторинг якості повітря, радіаційного фону, відносної вологості, атмосферного тиску та температури в реальному часі. Список літератури 1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.- СПб: Издательство "Питер", 1999 -672 с. 2. Казначеев В.П. Проблемы экологии города и экологии человека // Урбоэкология, М., 1990.
230
Максим Пітик Науковий керівник – проф. Максимяк П.П. Дослідження ударних хвиль, генерованих випромінюванням неперервного лазера Ударні хвилі виникають у рідкому, твердому і газоподібному середовищах при різкій зміні параметрів тиску, густини, температури. Їх можна застосовувати для діагностики параметрів середовища та при дослідженні живих організмів [1]. Ми використовували генерацію ударної хвилі у дисперсному поглинаючому середовищі (частинки чорного пігменту у воді) за допомогою випромінювання неперервного лазера [2]. Експериментальні дослідження проводились за схемою (рис. 1).
Рис.1. Оптична схема досліджень: L – лазер; Т – телескопічна система; Ob – об’єктив; C – кювета; PD – фотодетектор; AD – акустичний детектор; А – підсилювач; АЦП – аналого–цифровий перетворювач; PC – комп’ютер
У результаті експериментальних досліджень ми отримали часові залежності оптичних та акустичних сигналів (рис. 2). Потужність лазера була постійною – 80 мВт, довжина хвилі . Діаметр освітлюючого пучка змінювали від 15 до 40 мкм. Під час фокусування випромінювання у кюветі в досліджуваному середовищі частинки пігментну поглинають випромінювання, нагріваються, нагрівають воду, вода закипає, відбувається кавітація – виникає ударна хвиля і середовище просвітлюється.
231
а
б
в г Рис. 2 Залежності оптичних(1) та акустичних(2) сигналів для різних діаметрів променя, що освітлює кювету: а –15 мкм; б – 26 мкм; в –33 мкм; г – 40 мкм.
При розмірі освітлюючого пучка 15 мкм, модуляція сигналів нестабільна і має частоту порядку – 20 Гц. Частоти модуляції сигналів для випадків: б, в, г (рис. 2) складають відповідно 8, 4 та 3 Гц. Таким чином, встановлено, що збільшення діаметра пучка призводить, при незмінній потужності лазера до зменшення частоти оптичної модуляції випромінювання та до більшої стабільності як акустичного, так і оптичного сигналів. Список літератури: 1. Мелких А. В. Физика нелинейных явлениий : учебник / Мелких А. В., Повзнер А. А. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. -144 с. 2. Звелто О. Принципы лазеров : учебник / Звелто О. - М.: Мир, 1990. 559 с.
232
Петро Салига Науковий керівник – асист. Коновчук О.В. Порівняльний аналіз способів з’єднання жил кабелів міських телефонних мереж Розвиток місцевих телефонних мереж передбачає створення інтегральних мереж, що забезпечуватимуть поряд із традиційним телефонним зв'язком і високошвидкісну передачу даних. На якість і надійність зв'язку та достовірність передавання істотно впливають наступні показники: стабільність контактів з'єднання жил у муфтах, захищеність зростка як від перехідних впливів між ланцюгами лінії, так і від зовнішніх електромагнітних впливів, захищеність ланцюгів кабелю (осердя та зростка жил у муфті) від дії вологи; стабільність контакту плінтів боксу в розподільних шафах та захищеність їх від вологи [1, с. 231]. Забезпечення стабільності контактів з'єднання жил із поліетиленовою ізоляцією у муфтах здійснюють ручним скручуванням або із застосуванням механічних з'єднувачів різних конструкцій. Якість з'єднання жил кабелю оцінюють, вимірюючи відповідний контактний опір, нормоване значення якого в різних державах коливається від 3 до 20 мОм. Спосіб ручного скручування, до якого подекуди вдаються ще й сьогодні, не витримує жодної критики. З'єднання жил окислюється, і за 3-5 років експлуатації не лише контактний опір підвищується в кілька разів, а й до 4-10% від опору шлейфа зростає асиметрія ланок, тоді як норма — 0,5%. Внаслідок такого з'єднання жил посилюються перехідні впливи, порушується стабільність зв'язку, змінюється хвильовий опір. Через це доводиться перемонтовувати муфти або вживати спеціальних заходів для відновлення контактів. Слід також зауважити, що у вітчизняних мережах зв'язку контактний опір з'єднання жил, виконаних ручним скручуванням, не нормується. [2, с. 143]. Набагато кращі результати дають способи з'єднання жил за допомогою врізних одно- і багатожильних з'єднувачів [3, с. 2]. Конструкція багатопарних кабелів зв'язку, яка складається з десятипарних пучків, де кожну пару скручено з певним кроком, сприяє мінімізації перехідних впливів усередині пучків, а між-
233
пучкові зв'язки набагато менші за ті, що виникають усередині пучків, завдяки більшій відстані між парами.У муфтах ця закономірність порушується, і вплив між ланками всередині муфти істотно залежить від способу монтажу зростка [3, с. 4]. З'єднання жил одножильними з'єднувачами з погляду організації ланок усередині муфти нагадує з'єднання жил ручним скручуванням, коли всі ланки розміщуються хаотично. Через це зростають перехідні згасання між ланками десятипарних пучків, але водночас руйнується пучкова структура кабелю, зумовлюючи зниження перехідних згасань для міжпучкових ланок. Що ж до з'єднання жил десятипарними з'єднувачами, то воно зберігає пучкову конструкцію кабелю всередині муфти, руйнуючи, проте, систему скручування і взаємного розміщення ланок. У результаті перехідні загасання всередині десятипарного пучка знижуються, тоді як міжпучкові перехідні згасання залишаються високими. Розглядаючи відмінності у взаємному розміщенні ланок, спосіб монтажу зростка не має жодного значення в разі передавання сигналів низькочастотної телефонії. Натомість вони починають даватися взнаки при цифровому ущільненні, коли спектр частот передавання сигналів сягає сотень кілогерц. Отже, щоб досягти високої якості з'єднання жил у муфтах, необхідно використовувати механічні з'єднувачі: для малопарниx кабелів — одножильні, а для багатопарних - 10-, 20- і 25парні. Це проста й економічна технологія зрощування жил кабелів зв'язку, яка дає змогу прискорити виконання робіт під час будівництва кабельної мережі, а також знизити витрати під час її ремонту та реконструкції. Якість контакту при цьому забезпечує проходження сигналу в цифровій формі. Список літератури 1. Парфенов Ю.А. Кабели электросвязи / Юрий Алексеевич Парфенов. – М. : Эко-Трендз, 2003. – 256 с. – ISBN 5-88405-053-4. 2. Ионов А. Д. Линии связи / А. Д. Ионов, Б. В. Ионов. – М. : Радио и связь, 1990. – 168 с. – ISBN 5-256-00680-0. 3. Решения для соединения кабелей и проводов / Электрические соединители 3М™ Scotchlok™. – Електрон. дан. (1 файл). – 2011. – Режим доступу: http://kt.com.ua/media/uploads/colpaky.pdf. – Назва з екрана.
234
Володимир Семчук Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Розробка приймального пристрою ТВ-сигналу з ВОЛЗ Збільшення потоків інформації що передається вимагає впровадження нових високопродуктивних ліній зв'язку. Одним з найбільш актуальних напрямів є розвиток опто-волоконних систем, що володіють великими потенційними можливостями. У зв’язку з цим було поставлено завдання реалізувати модуль прийому телевізійного сигналу, що дозволить об'єднати в одну мережу устаткування різних навчальних лабораторій. Також її застосування дозволить розширити наявні можливості навчального устаткування, як наприклад досліджувати цифрову обробку телевізійних зображень на обчислювальному центрі [1,2]. Пристрій є волоконно-оптичною системою прийому інформації, призначеною для прийому телевізійного сигналу від датчика до пристрою обробки або відображення. Оптичне випромінювання модулюється по інтенсивності. Характерною особливістю пристрою є застосування частотної модуляції для прийому телевізійного сигналу [3].
Пристрій може бути використаний, як широкосмугова лінія зв'язку для прийому сигналу, відмінного від телевізійного. Для цього на блоках, передавальному і приймальному, передбачені гнізда "Лінія" і перемикачі "Лінія – ЧМ відео". Приймальний пристрій складається з коректуючого підсилювача, частотного детектора і відеопідсилювачакоректора. Оптичне випромінювання з волоконно-оптичної лінії зв'язку діє на фотодіод. В даний час у волоконно-оптичних системах переважно використовують лавинні і pin- фотодіоди, що мають хорошу чутливість в широкій смузі частот. Підсилювач фотодіода, доводить сигнал до рівня, що перевищує завади. Він виконаний на невеликій друкованій платі і поміщений з фотодіодом в загальний екрануючий кожух. Амплітуда сигналу
235
на виході підсилювача фотодіода може виявитися недостатньою для роботи частотного детектора. Підсилювач-коректор доводить амплітуду до необхідного нам рівня. Коректуючий підсилювач принципова електрична схема якого наведена на рисунку доводить амплітуду до необхідного нам рівня, він складається з двох каскадів: на транзисторах VТ1, VТ2 і емітерного повторювача на транзисторі VТ3 [4]. Підсилений ЧМ сигнал поступає на частотний детектор. На виході детектора формуються по амплітуді і Принципова електрична схема калібровані тривалості імпульси з подвоєною коректуючого підсилювача частотою несучої частотномодульованого сигналу. Вони з'являються у момент переходу частотно-модульованого сигналу через нуль. Після виділення з цієї послідовності імпульсів за допомогою фільтру нижніх частот постійної складової виходить продетектований телевізійний сигнал. Продетектований телевізійний сигнал через відеопідсилювач-коректор подається на вихід приймального пристрою. Відеопідсилювач складається з трьох каскадів: вхідний емітерний повторювач, коректуючий каскад і вихідний емітерний повторювач. Список літератури: 1. Каток В. Б. Волоконно-оптичні системи зв’язку. – К.: Вища школа, 1999. 2. Убайдулаев Р. Р. Волоконно-оптические сети – М.: Эко-трендз, 2000. 3. Мамонкин И. П. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Связь, 1977. 4. Тамир Т., Когельник Х., Бернс У. Волноводная оптоэлектроника. – М.: Мир, 1991.
236
Андрій Солодкий Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Інтеграція систем охорони та безпеки в сучасні цифрові мережі зв’язку Охоронна галузь в основному базується на використанні технічних засобів охорони в сукупності з її фізичною підтримкою. Автоматичні системи охоронної сигналізації - це комплекс технічних засобів, призначених для своєчасного оповіщення служби охорони про проникнення або спробу проникнення в будівлю, окремі його приміщення або прилягаючої території, з фіксацією факту, місця і часу порушення кордону охорони. Охоронні системи дають можливість вести постійний контроль над обстановкою в житлових, офісних, виробничих приміщеннях, зовнішнього і внутрішнього периметра, незалежно від площі об'єкта, що охороняється, і часу доби. Склад системи сигналізації: контрольна панель охоронної сигналізації; пристрої керування (сенсорна клавіатура, радіобрелок, електронні ключі); сигнальні пристрої охоронної сигналізації (звукові сирени, строб-спалах, GSM-модеми, цифрові комунікатори); датчики охоронної сигналізації (датчики руху, магнітоконтактні датчики, акустичні датчики, вібраційні датчики, ультразвукові датчики). Сучасне життя важко уявити без відеоспостереження системи постійного стеження за об'єктом, яку дозволили втілити в життя сучасні високі технології. Система контролю і управління доступом (СКУД) призначена для забезпечення безпеки проектованого об'єкта й запобігання несанкціонованого проникнення. Основне завдання інтеграції - це змусити все це обладнання працювати спільно, незважаючи на відмінності у виробниках, протоколах. Структурна схема інтегрованої системи безпеки приведена на рисунку.Найбільш старий, простий і надійний метод
237
апаратної інтеграції – через «сухі контакти». Однак такий спосіб не завжди достатньо інформативний і виправданий. Інший метод інтеграції – з використанням програмних драйверів. Драйвери інтегрують системи шляхом Структурна схема інтегрованої трансляції. Вони від системи системи безпеки «А» отримують повідомлення і переводять їх на мову системи «Б». У відповідь на труднощі, що виникають при інтеграції за допомогою драйверів, виникло кілька так званих відкритих систем. З відкритими системами обладнання різних виробників спілкується однією мовою між собою. Дотримуючись концепції побудови відкритих систем, був розроблений стандарт BACnet, який розшифровується як Building Automation Control Network (мережа автоматики керування будинком) і являє собою комунікаційний протокол для автоматизації будівель. Виробники охоронної продукції надають багато варіантів рішень для побудови інтегрованої системи безпеки великого об'єкта - будівлі або комплексу будівель. Наприклад, інтегрована система безпеки ТАС містить в собі: систему контролю доступу і охоронної сигналізації I/NET; систему пожежної сигналізації ESMI; систему цифрового відеоспостереження Integral. Список літератури 1. Никитин В. В. Система охраны периметра: приоритеты и компромиссы./ В. В. Никитин, А. К. Цыцулин. — БДИ. 2000. – №2. — 34Мардер 2. – 36с. Н.С. Современные телекоммуникации./ Н.С. Мардер. — М.: ИРИАС, 2006. — 384 с. 3. Матеріали із сайту http://www.karabiner.ua/ 4. Матеріали із сайту http://www.landmark.ru/ 5. Матеріали із сайту http://sio.su/
238
Андрій Сопівник Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Аналіз впливу з’єднань на оптоволоконні лінії зв’язку Сьогодні активне використання одномодових оптичних волокон при будівництві локальних мереж визначає необхідність виробництва багатьох роз'ємів як одномодового, так і багатомодового виконання. Подальше вдосконалення структурованих кабельних мереж можливе з використанням матеріалів, що не застосовуються в даний час (наприклад волокна з поліаміду як середовище передачі). Це визначить необхідність розробки спеціалізованих пасивних оптичних компонентів, що виділить рішення для локальних мереж в окрему самостійну сферу. У результаті неможливе використання конструкції пасивних оптичних компонентів (у даному випадку оптичних роз'ємів), що існують нині як універсальні [1]. Водночас поява нових конструктивних рішень може стати потужним поштовхом як для модифікації тих, що існують, так і для створення спеціалізованих роз'ємів нових типів. Ще одним рушійним чинником вдосконалення роз'ємів - є розробка більш високошвидкісного устаткування систем передачі. В наслідок чого з’являться нові вимоги до пасивних оптичних компонентів, що також зумовить необхідність вдосконалення існуючих і створення нових конструкцій оптичних роз'ємів. Роз'єми MU-волокна представляють тенденції нового покоління, вони є зменшеними приблизно удвічі аналога SCконектора. Механізм фіксації за рахунок зменшення габаритів у конекторах цього типу може бути менш надійним [1;2]. Частка устаткування, що випускається з конекторами типу MU, відносно невелика, проте є перспективи зростання, в першу чергу, за рахунок зниження частки використання в устаткуванні конекторів попередніх розробок. Значна частина втрати сигналу припадає саме на з’єднання волокон. Тому поліпшення якості з’єднувальних пристроїв
239
призведе до зростання якості передачі сигналу в цілому [3]. Технічні характеристики найбільш вживаних конекторів наведені в таблиці. MU конектор Прямі втрати Зворотні втрати Зносостійкість Діапазон температури
Розмір отвору у феруле
SM MM ≤ 0,20 дБ ≤ 0,25 дБ ≥ 45 дБ (PC) < 20 дБ, 1000 включень -40°С … +80°С 125,0 +1/-0 мкм, Концентричність: ≤1,0 мкм 127 мкм. +1/125,5 +1/-0 мкм, Концентричність: ≤1,0 мкм 1 мкм 126,0 +1/-0 мкм, Концентричність: ≤1,0 мкм
Але не треба забувати і про монтажні роботи. Оскільки з’являються більш прості методи з’єднання волокон, зростає кількість робочих, які можуть здійснювати монтаж, але у свою чергу знижується їх рівень кваліфікації. Працездатність сучасних волокон стандарту G.657 при вигині дозволяє проектувальникам мереж більше не турбуватися про втрати на вигині. Відгуки першопроходців говорять про те, що з удосконаленням існуючих технологічних процесів при прокладці мереж вони зтикаються з мінімальною зміною методів стиковки і вимірів на місці експлуатації. Тобто, тепер можна працювати з дійсно нечутливим до вигину ОВ, як з мідним (UTP, STP) кабелем, і при цьому отримувати смугу пропускання, необхідну не лише для сьогоднішніх потреб, але і для потреб майбутнього розвитку мережі [4]. Список літератури 1. И.Б. Бондаренко. Соединители и коммутационные устройства. Элементы оптических систем. / И.Б. Бондаренко, Ю.А. Гатчин. — Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО. —2008. — 133 с 2. Дж. Стерлінг. Техническое руководство по волоконной оптике. / Дж. Стерлінг. Переводчик А. Московченкою. — М.: «ЛОРИ» —1998. — 288c. 3. Eugene Hecht. Optics, 4th ed./ Eugene Hecht. — USA: San Francisco, Pearson Education inc. — 2002. 4. Матеріали сайту: www.tt.ru, “ВОЛС Технологии”
240
Надія Ткачук Науковий керівник – асист. Карачевцев А.О. Розробка комплексу заходів поліпшення якості кольоропередачі продукції в електронному вигляді В останнє десятиліття цікавість щодо якості кольоропередачі виражається в інтенсивному розвитку всіх галузей науки, які вивчають колір і його застосування на практиці в різних областях промисловості (поліграфії, текстильної, лакофарбової та інші). Як ніколи, на сьогоднішній день зросли вимоги щодо точності передачі кольору. Постає питання про необхідність впровадження систем управління якістю кольору і, як наслідок, інструментальних методів контролю кольору [1]. На практиці більшість проблем, що виникають у користувачів сучасної комп’ютерної техніки, зв’язані із відтворенням кольору на екрані та кольору, який відтворюється реальними поліграфічними матеріалами, такими як друковане видання. У зв’язку з цим переведене в електронний вигляд друковане видання має велику низку розбіжностей щодо кольоропередачі між готовим друкованим виданням та його електронним макетом. У результаті перетворення друкованого видання в електронний вигляд стикаємось з проблемою неточної передачі кольорів. Для найбільш оптимального перетворення, без втрат, застосовують систему управління кольором. У системах цифрового відображення кольору, управління кольором – це контрольоване перетворення між різними моделями відображення кольору різних пристроїв, таких як сканери, цифрові відеокамери, монітори, екрани телевізорів, принтери і т. д. Річ у тім, що кожний пристрій здатен відтворювати лише фіксований колірний діапазон, виходячи з фізичних законів, покладених в основу його роботи. Так, монітор не здатен відтворити більш насичений червоний колір, ніж той, який дозволяє передати червоний люмінофор його екрана. Відтворений пристроєм колірний діапазон називається колірним обхватом. Кольори з вихідного колірного простору, не
241
відтворювані в цільовому колірному просторі, називаються кольорами поза колірною гамою. А оскільки ці кольори не можна відтворити в цільовому колірному просторі, їх доводиться замінювати іншими кольорами, застосовуючи комплексний підхід за допомогою цілей кольоропередачі. Системи керування кольором дозволяють досягти відразу кількох цілей: забезпечувати відповідність кольору на екрані монітора; мінімізувати втрати колірного змісту кольорових оригіналів і з максимальною ефективністю використовувати колірний обхват друкарських пристроїв. Тому одним із найважливіших напрямів сучасного розвитку науки про колір є розробка вдосконалення даних систем у програмних додатках цифрової обробки зображень, фотографій, друку і поліграфії. Метою роботи є розробка комплексу заходів якості кольоропередачі продукції в електронному вигляді на основі поліпшення вже існуючих методів. Для мінімізації втрат інформації про колір необхідно провести калібрування сканера, монітора, зняття параметрів та конверсію. Калібрування – приведення пристрою до прийнятого стандарту. У нашому випадку всі пристрої (сканер, монітор) повинні сприймати / відтворювати фізичний колір відповідно один одному. Наступним етапом є введення даних через сканер. Подальша обробка даних проводиться за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Результатом даного комплексу заходів є максимально точно відтворене вихідне зображення відносно друкованого матеріалу. Список літератури 1. Домасев М.В., Гнатюк С.П. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения. – СПб.: Питер, 2009. – 224 с.
242
Наталія Тонієвич Науковий керівник – проф. Гудима Ю.В.
Обробка і візуалізація даних за допомогою програмного пакета Origin Microlab Origin – науковий пакет для аналізу й обробки даних, засіб обробки статистичних та математичних функцій, обробки масивів даних, побудови графіків цих функцій і графіків за масивами даних, інструмент розробки вузькоспеціалізованих математичних програм і засобів візуалізації графічних даних. OriginPro вважається стандартом у багатьох наукових лабораторіях. Він інтегрований із системами збору даних, такими як LabView, DasyLab, LabWindows, сумісний з програмами MathLab, MathCad, Microsoft Office [1]. Діаграми – чудовий спосіб відображення та аналізу складних даних, і не дивно, що професійні програми побудови діаграм стали обов'язковими інструментами вчених та інженерів. Origin компанії OriginLab давно користується репутацією потужного пакета, але вимагає для освоєння істотно більше часу, ніж його основні конкуренти - SigmaPlot фірми SPSS Scientific і Axum корпорації MathSoft. Положення змінилося з виходом у світ нової редакції пакета Origin, який став тепер безумовним лідером у цій категорії: виробник не тільки подбав про численні вдосконалення, що спрощують його експлуатацію, а й повністю переглянув мовну стратегію. Origin містить у собі повну версію бібліотеки чисельних алгоритмів NAG Mark VII від Numerical Algorithms Group, Inc. (NAG). Ці налагоджені та перевірені часом алгоритми надають користувачеві широкі можливості для обчислень, починаючи від простої статистики та перетворення Фур'є, закінчуючи лінійною алгеброю і багатовимірним аналізом. Усі функції бібліотеки NAG доступні для виклику через Origin C, тим самим забезпечуючи платформу для розробки додатків, що вимагають складних чисельних розрахунків. Враховуючи, що основний наголос при розробці Origin був зроблений на візуалізацію даних, цілком природно, що вбудовані засоби побудови графіків підтримують найрізноманітніші види
243
двовимірних і тривимірних графіків, далеко перевершуючи за своїми можливостями Microsoft Excel і стандартні програмні компоненти такі як Borland Delphi Chart. Імпорт даних - ще одна сильна сторона Microlab Origin. Доступний не тільки імпорт з ASCII-файлів, але і підтримка формату xls (формат популярного табличного редактора Microsoft Excel), а також можливість взаємодії з реляційними системами управління базами даних за протоколом ODBC, що дозволяє Origin використовувати дані, що зберігаються не тільки на локальному, але і на віддалених хостингах. При цьому спектр лінійки СУБД, які можна використовувати спільно з Origin, дуже широкий - це Microsoft SQL Server, MySQL, Postgress SQL, Visual FoxPro, Microsoft Access і, що найбільш актуально для наукомістких експериментів, Oracle. Завдяки функції Graph Publication графічні дані, отримані в Microlab Origin, можна легко перенести або вставити як OLE-об'єкт у документи Microsoft Word, CorelDRAW і PowerPoint, а також перетворити в растрові й векторні графічні формати: BMP, EPS, JPG, PDF, TIFF, WMF і багато інших. Загальна схема побудови графіка така: користувач виділяє потрібні дані, вибирає один із десятків типів пропонованих двовимірних і тривимірних діаграм, і система будує діаграму або графік. Налаштування діаграм виконується переважно в діалогових вікнах. Для звернення до вікон досить подвійного клацання мишею. Новинки останньої версії - інструментальна панель стилів для вибору напряму таких параметрів, як колір, а також засоби редагування тексту безпосередньо в діаграмі. З їх допомогою можна застосовувати як верхні, так і нижні індекси, вставляти букви грецького алфавіту і символи. З виявлених недоліків програмного пакета необхідно відзначити наступний. Програма ігнорує наявність у системі другого і подальших процесорів, воліючи стовідсотково завантажувати перший процесор, коли інші знаходяться в стані простою. Список літератури 1. Исакова О.П. Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin / О.П. Исакова, Ю.Ю. Тарасевич, Ю.И. Юзюк – М.: Либроком, 2009. – 138с.
244
Анна Трофімішина Науковий керівник – доц. Бесага Р.М. Дослідження впливу різних способів відтворення оригіналу стародруків на якість електронного видання Обсяг інформації, поданої у цифровій формі, стрімко зростає як за рахунок нової інформації, що вже має цифрове відображення, так і за рахунок переведення у цифрову форму раніше створених інформаційних ресурсів, що зберігаються у друкованому, рукописному вигляді на паперових носіях, у фото-, відео- та аудіоваріантах на плівкових магнітних і фотогрфічних матеріалах. Основним завданням нашої роботи є перетворення оригіналу стародруку в цифрову форму різними способами, подання у електронному вигляді та порівняння одержаних результатів. Стародрук– це умовна назва книг та інших творів друку, випущених у тій чи іншій країні протягом деякого періоду після виникнення в ній друкарства[1, c.92]. На сьогоднішній день є досить розповсюдженим процес оцифровування стародруків, рукописів та стародавніх книг у бібліотеках. Раніше для того, щоб отримати копію того чи іншого документа, застосовувався ручний набір тексту. Із розвитком технологій такий метод вже не застосовують. Стародруки потребують спеціальних умов для роботи. Оскільки у процесі копіювання використовуються книги різного віку та типу, тому для роботи з ними потрібен особливий підхід. Насамперед, потрібно проаналізувати книгу чи документ, який потрібно оцифровувати. Він може різнитися за розміром, якістю паперу, чіткістю друку, шрифтом, що використовується, типом палітурки, оздобленням та ін. Після чого обираємо оптимальний спосіб оцифровування так, щоб не пошкодити оригінал, і отримуємо за допомогою технічних засобів цифрову форму відображення даного документа [2]. Процес оцифровування складається з двох етапів: обов’язкового і опціонального. Ці підходи здійснюються шляхом сканування або фотографування. У залежності від того, що ми хочемо отримати в кінцевому результаті: оригінальну верстку видання, збережену у одному із форматів графічних файлів, чи повністю розпізнаний текст та графічні елементи, які можна зберегти в одному із форматів електронної книги; обираємо підхід до процесу
245
оцифровування. Найчастіше використовується змішаний підхід, що дозволяє поєднати переваги обох підходів. Процес оцифровування складається з різних етапів, основними є такі: підготовка техніки для оцифровування, процес сканування, обробка зображення. Підтримання гарної якості в процесі оцифровування має першочергове значення. Тому необроблені зображення отримані від сканування, повинні бути оброблені для підвищення якості. Текстовий зміст сторінки стародруків зазвичай містить ряд недоліків у вигляді крапок, плям на сторінках, також можуть бути розірвані або порізані аркуші, втрачені символи [2]. Тому для уникнення недоліків, які зустрічаються при автоматичній роботі обладнання, використовуємо спеціальні програмні продукти. Експериментальна частина роботи складалася із проведення оцифровування із використанням попередніх стадій обробки, що дозволяли максимально зменшити вплив факторів можливого ушкодження під час роботи над документами – стародруками. Для попередньої обробки ми використали плівковий фотоапарат, цифровий фотоапарат та сканер. Додаткове обладнання дозволило отримати зображення стародруків у цифровій формі. Зображення, отримані різними способами, порівнювали одне з одним до і після обробки. На основі виконаної роботи можна зробити такі висновки: 1. При використанні плівок високої роздільної здатності плівковий фотоапарат забезпечив найкращу попередню обробку стародруків з використанням спектральних методів обробки. 2. Цифровий фотоапарат та сканер формували зображення, якість якого повністю визначається фоточутливою матрицею. 3. Подальша робота із зображеннями дозволила представити їх у вигляді електронної книжки. Список літератури 1. Ковальчук Г. І. Рукописні книги та стародруки: навчальний посібник / Г.І. Ковальчук. – К : НБУ ім. В.І.Вернадського, 2011. – 100 с., іл. – ISBN 978-966-02-5640-8. 2. Digitizing a million books: Challenges for document analysis – K. Pramod Sankar, Vamshi Ambati, Lakshmi Pratha, C. V. Jawahar — 2006 — Document Analysis Systems VII, 7th International Workshop, DAS 2006. – pp. 425-436. – ISBN 3-540-32140-3 978-3-540-32140-8.
246
Ігор Цуркан Науковий керівник – асист. Гавриляк М.С.
Визначення стохастичних параметрів із структурної функції поля Застосування традиційних процедур для визначення максимального показника Ляпунова полів, розсіяних складними об’єктами, вимагає великої кількості експериментальних даних. Це приводить до великих витрат часу на обробку інформації. Крім того, ці процедури не дозволяють аналізувати двовимірні поля [1]. Нами запропоновано метод визначення максимального показника Ляпунова за структурною функцією. Для статистично-однорідних флуктуацій фази, розподілених за нормальним законом розподілу ймовірностей, в рамках моделі ВФЕ між характеристиками об’єкта та поперечною функцією когерентності поля ( ) існує взаємозв’язок [2]:
1 ( ) exp s2 K ( ) 1 exp DI ( ) , 2 де K ( ) – коефіцієнт кореляції фази екрана; s2 K ( ) –
відповідає поперечній кореляції функції фази екрана s ( ) ;
DI ( ) – структурна функція фази екрана. Структурну функцію поля ми знаходили з вимірювань поперечної функції когерентності поля в інтерферометрі зсуву [2]. Структурна функція поля визначається з наступного співвідношення: D I ( ) 8 (0) 1 ( ) 2 ,
де ( ) та (0) – поперечна функція когерентності поля для зміщення та нульового зміщення відповідно. При обчисленні найбільшого показника Ляпунова традиційним методом як фазова координата береться інтенсивність поля I r та будується система таким чином, m щоб I i I i , I i 1 ,..., I i m1 ,
247
де I i – інтенсивність поля в точках
xi .
Відстань у фазовому просторі між точками
Ii(m)
та
I (j m ) дорівнюватиме:
d j (i ) I im I (j m ) I i I j I i 1 I j 1 ... I i m I j m 2
2
Для інтенсивності ми будуємо залежність y (i ) аналогічно. Тоді нахил y (i ) буде пропорційний показнику Ляпунова 1 y (i ) ln d j ( i ) . t Для подолання труднощів, пов'язаних з цифровою обробкою, запропоновано виконати деякі операції в аналоговому каналі. Так, максимальний показник Ляпунова, що визначається за довжиною відрізка
ln d j ( i ) , пов'язаний зі
структурною функцією:
~ ~ I ( r1 ) I ( r2 )
D I ( r1 , r2 )
2
.
Для однорідних полів структурна функція інтенсивності пов'язана з кореляційною функцією інтенсивності DI r1 , r2 DI 2 I 0 I ,
де
I
й
інтенсивності для
I 0
–
r1 r2
поперечні і
0
кореляційні
функції
відповідно.
Запропонований метод дозволяє на порядок зменшити час розрахунку стохастичних параметрів. Список літератури 1. Мун Ф. Хаотические колебания / Ф. Мун // – М.: Мир – 1990. – C. 311. 2. Максимяк П.П. Исследование статистики фазовонеоднородных обьектов корреляционно-оптическими методами / П.П. Максимяк, О.В. Ангельский, И.И. Магун // Опт. и спектр. – 1989. – Т.67, Вып.5. – С.1173 – 1177.
248
2 1/ 2
Дар'я Чиківчук Науковий керівник – доц. Козаков О.М. Створення електронного мультимедійного посібника «Основи спектральної техніки» Поява систем мультимедіа здійснила революцію в багатьох областях діяльності людини. Однією із областей застосування технології мультимедіа є сфера освіти, оскільки засоби інформатизації, що базуються на мультимедіа, здатні, у більшості випадків, істотно підвищити ефективність навчання. Зокрема, використання електронних мультимедійних технологій відповідають таким вимогам до посібників, як структурованість, зручність в обігу, наочність викладеного матеріалу. [1, c. 10] У даній роботі описуються всі етапи створення електронного мультимедійного посібника «Основи спектральної техніки» із урахуванням вимог правильного оформлення електронного видання. Однією із основних цілей було надання інтерактивності мультимедійному посібнику, адже інтерактивність є однією з найбільш значущих переваг цифрових мультимедіа орівнянно з іншими засобами подання інформації. Розробка структури видання, а також навігації по посібнику здійснювалась у програмному середовищі програми для верстки InDesign з лінійки Adobe Creative Suite CS6. Даний програмний продукт дозволяє здійснювати адаптацію макетів до різних розмірів сторінок, пристроїв та орієнтацій – не поступаючись контролем над дизайном та типографікою на рівні пікселів. Це надає неабиякі переваги для користувачів посібника [2, c. 5-6]. Інтерфейс електронного видання розроблявся максимально зручним та має повний набір основних функціональних кнопок, за допомогою яких здійснюється навігація по посібнику, масштабування сторінок, відтворення відеороликів, а також пошук по документу. Розміщення всіх функціональних та мультимедійних елементів є інтуїтивно зрозумілим. На рис. 1 зображено вигляд готового електронного мультимедійного посібника «Основи спектральної техніки» [3, c. 25].
249
Рис.1. Вигляд готового електронного мультимедійного видання
Особлива увага при розробці даного мультимедійного посібника була надана дизайнерському рішенню, яке містить у собі основну стилістику інтерфейсу, макет видання, а також композиційну структуру документа. Для реалізації даного завдання використовувався програмний продукт для роботи з векторною графікою Adobe Illustrator CS6. У результаті кожний виразний аспект даної продукції став результатом продуманого рішення, що свідомо зв’язане з максимально ефективним способом впливу на відчуття людини та засвоєння нею поданої інформації. Список літератури 1. Крапивенко А. Технологии мультимедиа и восприятие ощущений : учебное пособие / А. Крапивенко. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 271 с. 2. Баканов В. Программирование мультимедиа-систем: учеб. пособие / В. Баканов. – М. : МГАПИ, 2004. —122 c. 3. Родин В. Создание электронного учебника: учебное пособие / Родин В. – Ульяновск : УлГТУ, 2003. — 30 с.
250
Ярослав Шахрай Науковий керівник – асист. Галушко Ю.К. Система для маніпуляції з мікрооб’єктами на основі ЧПУ На сьогоднішній момент будь-яка територія, до якої мають відношення такі слова, як «цивілізований» і «сучасний», комп'ютеризована. Практично будь-яке обладнання дозволяє управляти собою, залишаючи в минулому необхідність витрачати час і сили на те, що може з максимальною точністю виконати машина. Числове програмне керування (ЧПУ) - комп'ютеризована система управління, керуюча приводами технологічного обладнання, включаючи верстатне оснащення. Це вбудований у станок комп'ютер [1]. Верстати з ЧПУ – це складні машини, які складаються з великї кількості вузлів, система ЧПУ визначає управління всіх вузлів, приводів верстата (кроковий двигун), контролює параметри його роботи. Кроковий двигун — електричний двигун, в якому імпульсне живлення електричним струмом призводить до того, що його ротор не обертається неперервно, а виконує щоразу обертальний рух на заданий кут. Завдяки цьому кут повороту ротора залежить від кількості поданих імпульсів струму, а кутова швидкість ротора точно дорівнює частоті імпульсів, помноженій на кут повороту ротора за один цикл роботи двигуна. Система для маніпуляції з мікрооб’єктами, запропонована нами, базується на електричній частині ЧПУ. Електрична частина ЧПУ складається зі схеми керування крокових двигунів і самих двигунів та комп'ютера. Одним із найпростіших методів є керування через порт LPT. Алгоритм даного методу поданий в [3]. Крокові двигуни, на відміну від звичайних електродвигунів постійного струму, потребують більш складних схем керування, які повинні виконувати всі комутації його обмоток під час роботи. У залежності від конфігурації обмоток двигуни поділяються на біполярні та уніполярні [2]. Для керування використовується
251
драйвер. Драйвер – це силова частина електросхеми керування кроковим двигуном. Схема драйвера, яку ми вибрали через її простоту для керування кроковими двигунами, описана в [3]. Для нашої системи в якості електродвигунів ми використаємо крокові двигуни від приводу 5,5дюймового дисководу, опір обмотки якого становить 70 Ом і напруга живлення 10 В. Всю електричну схему можна поділити на дві частини: контролер (буфер) та драйвер (рис.1.) Контролер, описаний у праці [3], зібраний на Рис.1. трьох мікросхемах 555TM7. Оскільки ми використовуємо лише три двигуни для руху в трьох координатах, то нами 7-й біт не використовується. До виходів ТМ7 під’єднується драйвер – силові ключі, що комутують обмотки крокового двигуна. Драйвер складається з серійних мікросхем (stepper motor driver), ULN2003 (9 ключів) на 0,6 А. Для живлення контролера, драйвера та крокових двигунів ми використали блок живлення АТХ (струм споживання двигунів 3х2х0,6=3,6А). Керування контролером і кроковим двигуном за допомогою комп’ютера найпростіше з Qbasic (під DOS) [2]. Тобто за допомогою програми задаємо сигнали, які через LPT- порт поступають на електросхему, що в подальшому призводить до роботи крокових двигунів. Максимальна частота комутації обмоток крокового двигуна близько 2000 Гц, що відповідає 4 об/с. При більшій частоті двигун буде пропускати кроки. Список літератури 1. Касаткин АС. Электротехника./ АС. Касаткин, М. В. Немцов. — М.: Высш.шк., 2000. — 543c. 2. Валенко В. С. Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств / В. С. Валенко под ред. А. А. Ровдо. — М.: Издательский дом «Додека — 2001. — 386 с. 3. Матеріали сайту: Самодельный станок с ЧПУ - VRI-cnc http://vricnc.narod.ru/
252
Олеся Шутак Науковий керівник – доц. Крамар В. М.
Активізація навчально-пізнавальної діяльності учнів на уроках інформатики Протягом двох останніх десятиліть у професійну діяльність та повсякденне життя людини активно входять комп’ютерні технології. Зараз важко навіть уявити собі процес отримання та обробки інформації без допомоги електронно-обчислювальних машин та спеціального програмного забезпечення. Новітні інформаційні технології вирішують складні та актуальні завдання і в педагогіці. До них належать, наприклад, такі: розвиток інтелектуального, творчого потенціалу, аналітичного мислення та самостійності людини. З метою покращення підготовки учнів до життя у високорозвиненому інформаційному середовищі до навчальних планів загальноосвітніх навчальних закладів уведений предмет „Інформатика”. Завданням учителя на уроках інформатики є формування в учнів інформаційної компетентності – одного з основних пріоритетів загальної середньої освіти. Інформатика являє собою навчальний предмет, що має широкі можливості для активізації пізнавальної діяльності учнів як у галузі, власне, інформатики, так і інших наук. На уроках інформатики учитель має можливість ознайомити учнів з поняттями, що виходять за межі як базового шкільного курсу, так і свого предмета взагалі [1]. Це дає можливість здійснювати навчання диференційовано, з урахуванням здібностей і схильностей кожного учня, а тому сприяє активізації навчання, розвиткові навичок самостійної роботи та підвищення рівня засвоєння знань. Основною формою організації навчально-виховної роботи з учнями в сучасній школі залишається урочно-класова. Методика навчання інформатики передбачає використання різних типів уроків, які розрізняються ще й за способами використання комп'ютера. Основними принципами організації уроку є: 1. Конкурсно-змагальний характер виконання практичних завдань з використанням рейтингового оцінювання навчальних досягнень учнів.
253
2. Високий ступінь самостійності виконання учнями завдань. 3. Максимальне використання мультимедійних можливостей комп'ютерного класу. 4. Створення обстановки психологічного комфорту на уроці. 5. Всебічне використання знань з різних шкільних предметів. Для активізації навчально-пізнавальної діяльності учнів учитель повинен використовувати спеціальні педагогічні технології. Головне їх завдання полягає у розумному використанні в навчальному процесі наочних засобів навчання, що сприяють активізації навчально-пізнавальної діяльності школярів. У якості таких широко використовують електронні підручники. Електронний підручник – це інтерактивний навчальний матеріал, який може містити будь-які види інформації – текст, зображення, звук, відео і т.п. Завдяки такому способу засвоєння учнями матеріалу якість навченості перевищує 85% [2]. Електронні видання навчального призначення мають ряд позитивних відмінностей і переваг: компактність зберігання інформації в пам’яті комп’ютера, гіпертекстові можливості, можливість оперативного внесення змін і доповнень, пересилання електронною поштою. Важливе місце належить також контролю знань на кожному етапі навчання, що передбачає вимірювання глибини засвоєння інформації кожним конкретним учнем. Проводиться він у формі самоконтролю; дидактичних ігор; інформаційних диктантів; тестового контролю тощо [3]. Широке використання учителем різноманітних форм уроку, технічних можливостей комп’ютерного класу, інтерактивних засобів навчання і контролю сприяє появі в учнів мотивації до навчання та активізації навчального процесу.
Список літератури 1. Шамова Т. И. Активизация учения школьников / Т. И. Шамова. — М.: Знание, 1979. — 96 с. 2. Булгакова Н. Н. Активизация учебно-познавательной деятельности младших школьников на уроках информатики / Н. Н. Булгакова. // Сб. «Учебные технологии». – СПб.: НОВА, 2004. – С. 267. 3. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе информационно-коммуникационных средств / Г.К. Селевко. – М.: НИИ школьных технологий, 2004. – 224 с.
254
Роман Щерб’як Науковий керівник – доц. Домініков М.М.
Захист адміністративних мереж Цілі мережевої безпеки можуть змінюватися в залежності від ситуації, але основних цілей зазвичай три: Цілісність даних. Конфіденційність даних. Доступність даних. Найвужче місце будь-якої мережі – програмне забезпечення серверів, робочих станцій, маршрутизаторів і т. д. [1]. У роботі проведено дослідження перешкодозахищеності адміністративних мереж від нападу на комп'ютерну систему так званих DDoS attack, (Distributed Denial-of-service attack). Захист від атак, що організовані чисельною групою користувачів, – найскладніше завдання, оскільки неможливо відрізнити їх від звичайних користувачів ресурсу. Для захисту потрібен постійний збір статистики доступу користувачів до ресурсу та при перевищенні порогу частоти відвідувань з однієї IP-адреси просити користувача ввести перевірочні символи. Основна проблема даної реалізації — блокування локальних мереж, що працюють через одну IP-адресу (за допомогою технології NAT) [2]. Проведений аналіз DDoS-атаки на системи показав, що перш за все необхідно ретельно підготувати їх до такої ситуації: Всі сервери, які мають прямий доступ до зовнішньої мережі, мають бути підготовлені до простої і швидкої віддаленої роботи. Великим плюсом буде наявність другого, адміністративного, мережевого інтерфейсу, через який можна отримати доступ до сервера при зайнятому основному каналі. Програмне забезпечення, використовуване на сервері, завжди повинно знаходитися в актуальному стані. Всі дірки — пропатчені, оновлення встановлені. Це захистить сервер від DoS-атак, експлуатуючих баги в сервісах. Всі слухаючі мережеві сервіси, призначені для адміністративного використання, мають бути заховані
255
брандмаузером від усіх, хто не повинен мати до них доступу. Тоді той, хто атакує, не зможе використовувати їх для проведення DoS-атаки або брутфорса. На підходах до сервера (найближчому маршрутизаторі) має бути встановлена система аналізу трафіка (Netflow в допомогу), яка дозволить своєчасно дізнатися про атаку, що починається, і вчасно вжити заходів щодо її запобігання. Слід зазначити, що всі наведені заходи спрямовані на зниження ефективності DDoS-атак, що ставлять своєю метою витратити ресурси машини. Від флуду, що забиває канал сміттям, захиститися практично неможливо, і єдиний правильний, але не завжди здійсненний спосіб боротьби полягає в тому, щоб «позбавити атаку сенсу». Якщо в розпорядженні є дійсно широкий канал, який легко пропустить трафік невеликого ботнету, можна вважати, що від 90% атак сервер захищений. Є витонченіший спосіб захисту. Він базується на організації розподіленої обчислювальної мережі, що включає безліч дублюючих серверів, які під’єднані до різних магістральних каналів. Коли обчислювальні потужності або пропускна спроможність каналу закінчуються, всі нові клієнти перенаправляються на інший сервер (або ж поступово «розмазуються» по серверах за принципом round-robin). Це неймовірно дорога, але дуже стійка структура, зашкодити якій практично нереально [3]. У практичній частині роботи наведено систему захисту, що використовувалася у виборчому процесі в адміністративному окрузі. Список літератури: 1. В.А. Петров, С.А. Піскарьов, А.В. Шеїн Інформаційна безпека. Захист інформації від несанкціонованого доступу в автоматизованих системах. // Петров В.А., Піскарьов С.А., Шеїн А.В. М., 1998. 2. А.В. Спесивцев та ін. Захист інформації в персональних ЕОМ. // Спесивцев А.В. та ін. - М.: Радіо і зв'язок, 1993. 3. http://uk.wikipedia.org/wiki/DoS-атака.
256
Дмитро Яків’юк Науковий керівник – доц. Давидович В.О.
Історія створення та розвитку професійно-технічної освіти України Відомо, що кожна епоха залишає свій слід в історії. Поряд із іншими непересічними явищами XX ст., назавжди в історії освіти залишається досвід унікальної системи підготовки кваліфікованих робітників професійно-технічної освіти. Особливості сучасного світового розвитку спонукають до вивчення історії, досвіду організації профтехосвіти нашої країни для урахування позитивного досвіду, корекції негативних моментів, проведення необхідних реформ. Розвиток системи професійно-технічної освіти в Україні має шість етапів – від 1888 р., коли вперше почали готувати спеціалістів для залізничного та водного транспорту і до 1991 р. – здобуття Україною незалежності. Станом на 2012 р. професійно-технічна освіта України є потужною системою як за мережею державних професійнотехнічних училищ, так і за напрямами. У нових умовах розвитку нашої держави значна частина положень Закону «Про професійно-технічну освіту» вже не відповідає реаліям та гальмує процес модернізації системи професійно-технічної освіти. Підсумком нашого дослідження можна вважати ті позиції, які, на наш погляд, мають бути принципово переосмислені і відображені в новій редакції Закону України «Про професійнотехнічну освіту». У результаті науково-педагогічного дослідження можна зробити наступні висновки: Шляхами розвитку професійно-технічної освіти в сучасних умовах є: 1) розроблення державних стандартів; 2) перехід на навчання за програмами різних рівнів кваліфікації та термінами; 3) відповідність отриманого документа про освіту рівню отриманої кваліфікації випускника;
257
4) оптимізація системи фінансування; 5) управління фінансовими ресурсами безпосередньо у навчальному закладі; 6) розширення повноважень керівника училища; 7) посилення ролі роботодавців в організації навчальновиробничого процесу; 8) оновлення існуючої нормативно-правової бази в галузі професійно-технічної освіти; 9) трансформація затверджених державних стандартів професійно-технічної освіти у навчальні плани та програми за модульним принципом; 10) соціальна реклама престижності висококваліфікованої робітничої професії. Саме системне переосмислення застарілих положень усього Закону, а не внесення окремих змін, дасть можливість підготувати якісно нову редакцію законодавчого акту, що у свою чергу прискорить модернізацію професійно-технічної освіти та забезпечить її розвиток з урахуванням нових викликів. Список літератури 1. Батышев С.Я. Прогностическая ориентация профессионального образования / Батышев С.Я. // Педагогика. – 1998.-N6. – С. 22-27. 2. Головінов В.П. До питання підготовки нової редакції закону України «Про професійно-технічну освіту» // Освіта України. – 2009, 24 квітня, №31(1011). 3. Ковальчук В.І. Управління розвитком професійного навчального закладу: конспект лекцій з курсу підвищення кваліфікації керівних та педагогічних кадрів освіти / В.І. Ковальчук. – К., 2007. – 39 с. 5. Янцур М.С. Професійна орієнтація і методика профорієнтаційної роботи: навчальний посібник / М.С. Янцур. − К. : Видавничий Дім «Слово», 2012. – 464 с.
258
Олександр Бабанов Науковий керівник – доц. Яковлєва І.Д. Алгоритм визначення паралельних форм алгоритмів заданих структурною матрицею У міру того, як паралельні процеси займають дедалі важливіше місце в обчисленнях, актуальними постають питання аналізу та застосування алгоритмів як у традиційній послідовній моделі обчислень, так і в різних паралельних моделях. У даній роботі виконується аналіз паралельних форм алгоритмів, які задані структурною матрицею (СМ) з метою визначення прискорення та ефективності виконання алгоритмів на паралельних архітектурах з різною кількістю процесорів або процесорних елементів (ПЕ). Якщо всі ПЕ мають однакову продуктивність, тоді загальний коефіцієнт прискорення [1] в порівнянні з тим випадком, коли даний алгоритм реалізується на одному універсальному процесорі такої ж продуктивності, в середньому дорівнює кількості операцій алгоритму, виконаних на всіх процесорах у кожний момент часу. Але при розв’язанні конкретних задач не завжди можна отримати прискорення такого ж порядку, оскільки існує залежність за даними між операндами. В деякі моменти часу може виникати ситуація, коли для виконання алгоритму використовуються не всі ПЕ, що призводить до їх неефективного використання. Для ефективного виконання алгоритму, необхідно володіти інформацією про обчислювальні та структурні характеристики алгоритму. Щоб оцінити ці характеристики, його подають у вигляді потокового графа алгоритму (ПГА) [2]. Найкращим методом запису ПГА є його представлення у формі СМ [3], яка зберігає структуру алгоритму в зручній для опрацювання формі, порівняно з матрицями суміжності та інцидентності, потребує для збереження на два порядки менше оперативної пам’яті та не вимагає виконання операцій визначення розподілу вершин ПГА за ярусами. Переміщуючи вершини графу між ярусами ПГА, можна збільшувати ефективність використання р ПЕ за рахунок зменшення прискорення виконання алгоритму.
261
Суть методу полягає в тому, щоби зменшувати висоту ПГА, аналізуючи готовність даних, і виконується шляхом модифікації СМ F за правилом: пару однакових елементів СМ F, для яких fij f iz k перемістити і-го рядка в (і-1)-й рядок, якщо виконується умова f i 1 j f i 1z 0 , а на їх місце записати нуль: f ij f iz 0 . Рядки СМ F, що після виконання цієї операції містять усі нулі видаляють. Тим самим відбувається зміна порядку виконання операцій або блоків операцій, що задана алгоритмом або отримана в результаті модифікації ПГА та зменшення висоти ПГА, а відповідно, і часу виконання алгоритму. Для аналізу ефективності такого підходу розроблено спеціалізоване програмне забезпечення (див. рис.1).
Рис.1. Екранна форма вікна програми аналізу форм алгоритму за прискоренням та ефективністю 1. 2. 3.
Список літератури Воеводин В. В. Вычислительная математика и структура алгоритмов / В. В Воеводин. – М.: Изд–во МГУ, 2006. –112 с. Мельник А. О. Архітектура комп’ютера / А. О. Мельник. – Луцьк: Волинська обл. друк, 2008. – 470 с. Пат. 96041 Україна МПК(2011.01) G06F 3/06 (2006.01) G06F 17/14 (2006.01) G06F 7/00. Спосіб збереження в пам’яті потокового графа алгоритму у формі структурної матриці/ Мельник А.О., Яковлєва І.Д.; заявники та власники Мельник А.О., Яковлєва І.Д. – № а 2009 12957; заявл. 14.12.2009; опубл. 25.06.2011, бюл. №12; зареєстр. 26.09.2011, бюл. №18.
262
Анатолій Банар Науковий керівник – доц. Федорук В.І. Інтерактивна Web-сторінка для дистанційного навчання та контролю знань студентів Інтерактивна Web-сторінка призначена для дистанційного навчання та контролю знань студентів з дисципліни "Системне програмування". У даній роботі розглянуто технологію створення Webсторінки для дистанційного навчання та контролю знань студентів. Розроблена Web-сторінка являє собою гіпертекстовий документ, який зберігається у вигляді текстового файлу, як правило, з розширенням .htm або .html. Для оформлення гіпертекстових документів використовується мова розмітки HTML. На Web-сторінці можна отримувати інформацію більш ніж з 10 розділів Assembler, включаючи інформацію про більш ніж 50 команд мікропроцесора, опис біля 20 директив мови Assembler. Web-сторінка складається з підручника із "Системнного програмування", який містить інформацію більш ніж з 10 розділів Assembler, п’ятьох тестів для початківців по 25 питань, 10 тестів для професіоналів по 25 питань. Підручник являє собою по суті електронний довідник з курсу з "Програмування мовою Асемблера". Розроблена система для перевірки знань студентів. СТАРТ.htm – відкриття першої Web-сторінки. Після її запуску на екрані дисплея з'являється вікно, яке ділиться на чотири частини. "Дистанційне навчання та контроль знань з курсу "Системне програмування". У вікні 2 відображаються три кнопки: «Довідник», «Підручник», «Перевірка знань». При натисканні кнопки «Перевірка знань» відкривається вікно у якому потрібно вибрати, які саме тести ви хочете пройти – для початківців чи для професіоналів. Кожний тест налічує 25 питань. Далі вводиться кількість питань. Кількість питань множиться на 1 хв і отримуємо час, який відводиться на проходження тесту. Потім з'являються питання з
263
варіантами відповідей. З них потрібно вибрати одну правильну й натиснути клавішу далі. По закінченні всіх питань на екран виводиться: час за який пройдено тест; кількість помилок, номери питань, в яких зроблено помилки, оцінка за пройдений час. Web-сторінка може використовуватися студентами ЧНУ та інших навчальних закладів за допомогою мережі Internet. Обсяг розробленої сторінки – 5 Мб.
Рис. 1. Вигляд головної Web-сторінки 1. 2.
Список літератури Юров В. І. "Assembler: Учебник для вузов. 2-е изд." // В.І. Юров. – Санкт-Петербург 2004. – 640 с. Юров В. Assembler: практикум (+ дискета) // В.Юров. – СПб: Питер, 2001. – 400 с.
264
Василь Бандуровський Науковий керівник – доц. Баловсяк С.В. Підвищення візуальної якості зображень методом деконволюції Підвищення візуальної якості є одним з основних завдань цифрової обробки зображень [1], оскільки від якості зображення безпосередньо залежить ефективність його подальшої обробки як у ручному, так і в автоматичному режимах. Одним зі способів підвищення візуальної якості зображень є метод деконволюції (або оберненої згортки) [2], який в багатьох випадках дозволяє майже повністю компенсувати негативний вплив інструментальних факторів: змазування при русі об’єкта або фотокамери, розмиття за рахунок розфокусування оптичної системи або турбулентності атмосфери. Тому метою даної роботи було створення алгоритму та програмного забезпечення для підвищення візуальної якості зображень методом деконволюції. Суть методу деконволюції полягає у відновленні неспотвореного зображення S(x, y) на основі експериментального R(x, y). В загальному випадку експериментальне (спотворене) зображення R(x, y) є сумою згортки зображення S(x, y) з функцією розсіювання точки H(x, y) і шуму N(x, y) [2]: (1) R( x, y ) S ( x, y ) H ( x, y) N ( x, y) . де x, y – координати пікселя зображення. Для проведення деконволюції потрібно мати апріорну інформацію про функцію розсіювання точки H(x, y), а також про спектральні та амплітудні параметри шуму N(x, y). В якості першого наближення значення S(x, y) приймаються рівними R(x, y). Далі проводиться ітераційне уточнення рішення S(x, y) за алгоритмами методів максимальної правдоподібності (Maximum Likelihood Methods). В даній роботі використані алгоритми з гаусcовим шумом (2) та Річардсона - Люсі (3) : S1( t ) ( x, y ) S (t 1) ( x, y ) A R ( x, y ) S (t 1) ( x, y ) H ( x, y ) , (2)
S1( t ) ( x, y )
(1 A) S
(t 1)
S (t 1) ( x, y ) R( x, y) , ( x, y ) A (t 1) S ( x, y ) H ( x , y )
265
(3)
де S1( t ) ( x, y ) – оцінка рішення на t-й ітерації; А – параметр акселерації (0 A 1) , який впливає на збіжність процесу. У формулі (2) враховуються абсолютна величина різниці значень R(x, y) та S(t-1)(x, y)*H(x, y), а в формулі (3) – їх відношення. Для підвищення ефективності алгоритму деконволюції кожна ітерація супроводжувалася корекцією розрахованого зображення з метою зменшення шумів. Ітераційний процес завершувався, якщо середньоквадратична різниця між R(x, y) та S(t-1)(x, y)*H(x, y) ставала меншою за порогове значення. На основі алгоритмів деконволюції створено програму в середовищі Borland Delphi (рис. 1).
а б в Рис. 1. Підвищення візуальної якості зображення методом деконволюції: а - експериментальне зображення R(x, y); б - зображення S(x, y) після деконволюції; в - різниця зображень R(x, y) та S(x, y)*H(x, y).
Розроблена програма показала свою ефективність при підвищенні візуальної якості різних типів зображень, зокрема астрономічних та отриманих за допомогою фотокамери мобільного телефону. 1. 2.
Список літератури Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с. Starck J. Deconvolution in Astronomy: A Review / J. Starck, E. Pantin, F. Murtagh // The astronomical Society of the Pacific. – 2002. – V.114. – P.1051-1069.
266
Андрій Білошицький Науковий керівник – доц. Баловсяк С.В.
Зчитування сигналів з сенсора температури в комп’ютер Вимірювання температури є актуальною і важливою задачею як в науці, так і в промисловості та побуті [1]. Основна проблема, яка при цьому виникає, це знаходження компромісу між ціною, точністю вимірювань і швидкодією інформаційновимірювальної системи. Якщо система не вимагає високої швидкодії (термометрія, тензометрія та ін.), то доцільним є використання 12-розрядного аналогово-цифрового перетворювача (АПЦ) ADS7822P з послідовним виводом даних. Тому метою роботи було створення та дослідження режимів роботи пристрою для зчитування сигналів з сенсора температури LM236AH в комп’ютер, використовуючи АЦП ADS7822P. Структурна схема пристрою реалізована за варіантом, що дозволяє подавати аналоговий сигнал від напівпровідникового термосенсора через атенюатор на АЦП ADS7822P і виводити цифровий результат перетворення у 12-бітному форматі (рис. 1). Температурний коефіцієнт напруги сенсора [1] kT =10 мВ/ºК, тобто зміна температури сенсора на 1ºК приводить до зміни напруги на 10 мВ. Опорна напруга АЦП вибрана рівною 2,5 В. Низьке значення власного теплового дрейфу АЦП дозволяє обійтися без його термостабілізації в тому випадку, якщо напруга сигналу перевищує 10 мВ. Для підключення пристрою до комп’ютера використано LPT порт. Атенюатор
АЦП
Схема індикації ПК
Буфер
Сенсор
LPT
Рис. 1. Структурна схема пристрою вимірювання температури
267
Використаний сенсор LM236AH дозволяє вимірювати температуру в межах від -25°С до +85°С з точністю 1%. Роздільна здатність 12-бітного АЦП ADS7822P при опорній напрузі U0 = 2,5 В склала h = 0,61 мВ. При зчитуванні температури сенсора за допомогою програми «LPT_ADC Sensor 10» (рис. 2) спочатку зчитується оцифрована напруга з АЦП, на основі якої потім розраховується температура з похибкою ±0,1 ºС [2].
Рис. 2. Зчитування напруги з термосенсора при короткочасному нагріванні за допомогою програми «LPT_ADC Sensor 10» [2]
Вимірювання температури об’єктів за допомогою розробленого пристрою показало його коректну роботу в діапазоні температур від до +10°С до +85°С. При цьому після нагрівання сенсора протягом ≈10 с спостерігалася хвилеподібна залежність напруги на його виході від часу (рис. 2): напруга спочатку різко спадала, але потім плавно збільшувалася. Така особливу залежність напруги, а отже і температури від часу можна пояснити, враховуючи теплоємності і теплопровідності сенсора, його корпусу та нагрівача. 1.
2.
Список літератури Поліщук Є.С. Засоби та методи вимірювань неелектричних величин. Підручник для вищих навч. закл. / Є.С. Поліщук, М.М. Дорожовець, Б.І. Стадник. – Л.: Бескид Біт, 2008. – 615 с. Баловсяк С.В. Пристрої зв’язку з об’єктом : методичні вказівки до лабораторних робіт / С.В. Баловсяк. – Чернівці: ЧНУ, 2011. – 68 с.
268
Тарас Будзан Науковий керівник – доц. Баловсяк С.В.
Комплекс керування «розумним будинком» з використанням нечіткої логіки Сьогодні все більшого поширення набувають системи «розумний будинок» (розумний дім, smart home, digital house), які допомагають слідкувати за мікрокліматом в будинку, керувати різними побутовими приладами [1]. До поширених функцій «розумного будинку» відносяться регулювання температури і рівня освітленості в приміщенні. При цьому параметри приміщення зручно описувати за допомогою понять нечіткої логіки (fuzzy logic), наприклад, використовувати термін «температура середня» замість чіткого значення «+18°С». Тому метою даної роботи було розробити апаратно-програмний комплекс для керування «розумним будинком», який використовує нечітку логіку. Розроблений комплекс складається з програми і пристрою керування (контролера), який під’єднується до комп’ютера через шину USB. Основні функції контролера такі: блок вводу – зчитування значень температури і освітленості; блок виводу – формування керуючих сигналів для виконавчих пристроїв за допомогою оптопар. Керування пристроями «розумного будинку» можливе з локального комп’ютера або через мережу. Пристрій керування спроектовано у середовищі розробки Proteus 7 Professional, де за допомогою редактора ISIS 7 Professional створено схему електричну принципову пристрою (рис. 1). Пристрій реалізовано на мікроконтролері AT90USB162, до якого по шині I2C під’єднано 16-бітовий АЦП ADS1100. Одна з функцій АЦП полягає у перетворенні сигналу з сенсора температури LM335. Для можливості подальшого розширення схеми передбачено порт SPI. Програмне забезпечення пристрою керування реалізоване мовою С++. Розроблену схему електричну пристрою перенесено в редактор друкованих плат ARES 7 Professional, за допомогою якого створено креслення друкованої плати пристрою розмірами 11,0×6,5 см. На основі цього креслення було виготовлено пристрій керування.
269
Комп’ютер USB
Блок оптопар
Виконавчі пристрої
АЦП
Сенсори
Мікроконтролер I2 C
Рис. 1. Схема електрична принципова пристрою
Використання нечіткої логіки [2] розглянемо на прикладі регулювання температури, для чого введемо нечіткі множини T1 (температура низька), T2 (температура середня), T3 (температура висока). Носієм нечітких множин Ti є параметр x (температура в °С). Для потужності нагрівача введемо нечіткі множини P1 (потужність низька), P2 (потужність середня), P3 (потужність висока). Носієм нечітких множин Pj є параметр y (потужність у Вт). При цьому між множинами Ti і Pj є певна відповідність, наприклад низькій температурі відповідає висока потужність. У загальному нечіткі функції належності вибрані так, що збільшенню температури відповідає зменшення потужності, і навпаки. Система регулювання температури працює за такими принципом: із сенсора зчитується значення температури xS, яке стосується однієї з нечітких множин Ti. Множині Ti відповідає множина Pj, тому використовуючи метод простої підстановки нечіткого значення (1) T ( x ) P ( y ), i
j
отримаємо на основі температури xS значення потужності yS. Створений апаратно-програмний комплекс дозволяє дистанційно регулювати температуру і освітленість приміщень, а використання нечітких множин спрощує алгоритми регулюСписок літератури вання. 1. 2.
Кашкаров А.П. Электронные схемы для "умного дома" / А.П. Кашкаров. – НТ Пресс, 2007. – 256 с. Глибовець М.М. Штучний інтелект / М.М. Глибовець, О.В. Олецький. – К . : КМ Академія, 2002. – 336 с.
270
Катерина Бурла Науковий керівник – доц. Валь О. Д. Порівняльне дослідження методик тестування програмного забезпечення У будь-якій діяльності існує безліч можливостей для помилок, особливо у програмуванні. Одним з критеріїв професійної майстерності програмістів є їх спроможність виявляти та виправляти власні помилки. Процес виявлення помилок називається тестуванням. Тестування програмного забезпечення – техніка контролю якості, що перевіряє відповідність між реальною та очікуваною поведінкою програми завдяки кінцевому набору тестів, що обираються в певний спосіб. Мета даної роботи – за допомогою детального аналізу та порівнянь обрати серед численних програм для тестуванню WEB-додатків та програмного забезпечення ту, яка б справлялася зі своєю задачею найкраще. Основні підходи до тестування WEB-додатків: 1. Функціональне тестування (functional testing) – процес верифікації відповідності функціонування продукту його початковим специфікаціям. Методи функціонального тестування веб-додатків поділяються на такі: а) тестування для користувача інтерфейсу; б) тестування зручності використання. 2. Навантажувальне тестування імітує одночасну роботу кількох сотень чи тисяч відвідувачів, перевіряючи, чи буде стійкою робота сайту під великим навантаженням 3. Перевірка посилань і HTML-коду. 4. Тестування безпеки. Детально тестується не тільки конкретний сайт або веб-додаток, а увесь сервер повністю. Тестування програмного забезпечення поділяється на такі види:
271
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
За об'єктом тестування. За знанням системи. За ступенем автоматизації. За ступенем ізольованості компонентів. За часом проведення тестування. За ознакою позитивності сценаріїв. За ступенем підготовленості до тестування. Існують такірівні тестування: 1. Модульне тестування (юніт-тестування) – тестується мінімально можливий для тестування компонент, наприклад, окремий клас або функція. Часто модульне тестування здійснюється розробниками програмного забезпечення. 2. Інтеграційне тестування – тестуються інтерфейси між компонентами, підсистемами. При наявності резерву часу, на даній стадії тестування ведеться ітераційно, з поступовим підключенням наступних підсистем. 3. Системне тестування – тестується інтегрована система на її відповідність вимогам: Альфа-тестування – імітація реальної роботи з системою штатними розробниками, або реальна робота з системою потенційними користувачами / замовником. Бета-тестування. В деяких випадках виконується поширення версії з обмеженнями для деякої групи осіб, для того щоб переконатися, що продукт містить малу кількість помилок. Список літератури 1. 2.
3.
Cem Caner, Jack Folk Testing Computer Software. – Boston: DiaSoft, 2001. – 544 с. Тестирование ПО: с чего начать [Электронный ресурс]. – Режим доступа к документу: http://itc.ua/articles/testirovanie_po_s_chego_nachat_22452/ Обеспечение качества – основные понятия и определения [Электронный ресурс]. – Режим доступа к документу: http://www.protesting.ru/qa/.
272
Олександра Бутнару Науковий керівник – доц. Руснак М.А. Побудова регуляторів роботи динамічної системи зі спостерігачем Постановка задачі спостереження Розглянемо об’єкт керування, рух якого описується рівнянням x A(t ) x B (t )u , x(t 0 ) x (0 ) . Нехай у результаті синтезу отримано оптимальне керування u C (t ) x . Реалізація цього керування часто важка через те, що не всі змінні стану об’єкта доступні для безпосереднього вимірювання, а можна виміряти тільки компоненти деякого rвимірного вектора у, зв’язані зі змінними стану співвідношенням y D (t ) x . У зв’язку з цим виникає задача відновлення вектора x(t) за результатами вимірювання y(t) на інтервалі [t0,t]. Після того як вектор стану відновлений, можна реалізувати керування, замінюючи в ньому дійсний стан відновленим вектором стану. Спостерігач повного порядку Розглянемо спочатку найпростіший пристрій відновлення, який описується рівністю xˆ A(t ) xˆ B (t )u ; xˆ (t 0 ) xˆ ( 0) . Очевидно, що, якщо xˆ ( 0 ) x ( 0 ) то розв’язки рівняннь збігаються. Якщо xˆ ( 0 ) x ( 0 ) , то виникає помилка відновлення e x xˆ , вона задовольняє рівняння e A(t )e ; e(t 0 ) x ( 0 ) xˆ ( 0 ) . Якщо об’єкт керування асимптотично стійкий, то помилка відновлення з часом буде зменшуватись . Цього обмеження властивостей об’єкта можна уникнути, якщо звернути увагу на те, що не використовуються змінні y 1 (t ),..., y r (t ) . Порівнюючи обчислене значення вектора y з відновленим значенням D(t ) xˆ , побудуємо спостереження з корекцією помилки відновлення:
273
x A(t ) xˆ K (t )[ y D ( y ) xˆ] B(t )u , xˆ (t 0 ) xˆ (0 ) , де К(t) – деяка матриця розміру n r . Тепер помилка відновлення задовольняє рівняння (0) ( 0) e [ A(t ) K (t ) D(t )]e ; e(t 0 ) x xˆ . Якщо існує матриця К(t),
така, що спостерігач асимптотично стійкий, то помилка відновлення e(t ) 0 при t . Приклад. Розглянемо об’єкт керування, який описується рівняннями x1 x2 b11u , x 2 b21u . Нехай безпосередньому вимірюванню доступна змінна y x1 . Необхідно побудувати спостерігача для відновлення змінної стану x 2 . Шуканий спостерігач описується рівняннями
xˆ1 s11 y 11v1 ; xˆ 2 s21 y 21v1 ; v1 11v1 f11 y (t11b11 t11b21 )u , параметри яких знаходяться з матричних рівнянь , які в цьому випадку мають вигляд s11 1 0 11 t11 s 21 21
t12
1 0; t11 0 1
t12
0 1 0 0
11 t11
t12 f11 1 0 .
В розгорнутій формі рівняння має вигляд s11 11t11 1 , s21 21t11 0 , 11t12 0 , 21t12 1 . Розв’язок цих рівнянь має вигляд t 1 ; 11 0 ; s11 1 ; 21 s 21 11 . t12 t12 Рівняння записується як f11 11t11 ; t11 11t12 0 . Звідси t11
f f11 , t12 112 . 11 11
Рівняння спостерігача будуть виглядати: 2 f f xˆ1 x1 ; xˆ y 11 v ; v1 11v1 f 11 y ( 11 b11 11 b12 )u . 2 11 1 2 11
f11
11
З умови стійкості спостерігача будемо вважати, що 11 0 . Список літератури 1. Александров А .Г. Оптимальные и адаптивные системы / А .Г. Александров. – М. : Высш. шк., 1989. – 263 с.
274
Сергій Віксіч Науковий керівник – асистент Габуза Т.В. Нанесення стійких до JPEG – стиснення цифрових водяних знаків на зображення Стеганографія, як наукова дисципліна, знаходиться на стику цифрової обробки сигналів, теорії зв’язку і криптографії. Під цифровою стеганографією розуміють приховання одних даних в інших методами цифрової обробки сигналів. Стеганосистема – система, яка здійснює приховування і виділення однієї бітової послідовності з іншої. Послідовність, яка підлягає утаєнню, називається повідомленням. Послідовність, в якій здійснюється приховування, – контейнером. Якщо у контейнер не вбудовувалося повідомлення, то він називається порожнім, інакше – заповненим [1, с. 32]. У стеганоалгоритмах часто використовуються ті ж перетворення, що і в сучасних алгоритмах стиснення, наприклад, дискретне косинусне перетворення Алгоритм перетворення (ДКП) – в JPEG, графічного вейвлет зображення – перетворення в JPEG – в JPEG2000. з кількох етапів, виконуваних над зображенням складається послідовно (рис.1).
Рис 1. Загальна схема стиснення з втратами на основі ДКП Одним із найбільш популярних методів приховування секретної інформації у частотній області зображення, є методи, що базуються на зміні величин коефіцієнтів ДКП. Такі перетворення можуть застосовуватися як до всього зображення, так і до
275
деяких його частин. Зокрема, при цифровій обробці зображення часто використовується двовимірна версія ДКП [2, с. 130]: S (r , d )
N 1 N 1 2 u (2 x 1) v (2 y 1) , C (r )C (d ) C ( x, y )cos cos N 2 N 2N x 0 y 0
та оберненого ДКП: 2 N 1 N 1 u (2 x 1) v(2 y 1) C (r )C (d ) S (r , d ) cos 2 N cos 2 N , де N r 0 d 0 1 u 1, N 1, v 1, N 1 , N 8 , C ( z ) 2 ,при z 0, 1,при z 0.
s ( x, y )
Для вбудовування повідомлення у контейнер вибрано метод Коха-Жао, що є стійким до jpeg-компресії. На початковому етапі зображення розбивається на блоки розмірністю 8×8 пікселів. ДКП застосовується до кожного блоку, у результаті чого отримують матриці коефіцієнтів ДКП. Кожен блок при цьому використовується для приховування одного біта повідомлення si . Причому, 0 для si 0 : Si ( ji , j , ki ,1 ) Si ( ji ,2 , ki ,2 ) та
Si ( ji , j , ki ,1 ) Si ( ji ,2 , ki ,2 ) -
для
si 1 .
Для
того,
щоб
відновити повідомлення у декодері, виконується така ж процедура вибору коефіцієнтів. Розроблено програму засобами середовища Borland C++ Builder 6.0 для нанесення ЦВЗ на зображення, що стискається методом jpeg та відновлення повідомлень, переданих у ньому. 1. 2. 3.
4.
Список літератури Грибунин, В. Г. Цифровая стеганография / В. Г. Грибунин, И. Н. Оков, И. В. Туринцев.– М.: СОЛОН-Пресс, 2009. –272 с. Конахович, Г. Ф. Компьютерная стенография. Теория и практика /Г. Ф. Конахович, А. Ю. Пузыренко.-К.: МК-Пресс,2006.-288 с. Барсуков, В. С. Компьютерная стеганография вчера, сегодня, завтра. Технологии информационной безопасности 21 века/ В. С. Барсуков, А. П. Романцов – M. : "Специальная Техника",2007. – 225 с. Кошкина, Н.В. Методы синхронизации цифрових водяных знаков / Н. В. Кошкина // Кибернетика и системный анализ. - 2008. - №1. С. 180-188
276
Олександр Габелок Науковий керівник – асист. Чайка Л.О.
Реалізація веб-сервера засобами Java Мета даної роботи – вивчення та розробка роботи вебсерверу. Основним завданням є освоєння роботи веб-серверів, розуміння роботи мережневого протоколу передачі даних HTTP, поглибленого вивчення мови програмування Java. Веб-сервер – програмне забезпечення, що оброблює HTTP запити від клієнтів, видає їм HTTP-відповіді, зазвичай разом із HTML сторінкою, зображеннями, файлом, медіапотоком або іншими даними. Веб-сервер використовує клієнтсерверну модель. Роль клієнтів найчастіше відіграють веббраузери (переглядачі), але клієнтами також можуть бути менеджери завантажень, або інше програмне забезпечення. Клієнти потрапляють на веб-сервер за URL-адресою потрібної їм веб-сторінки або іншого ресурсу[1]. Кожен запит/відповідь складається з трьох частин: 1. Стартовий рядок; 2. Заголовок; 3. Тіло повідомлення. Мета веб-сервера – це обслуговування програм-клієнтів. Для звернення однієї програми до іншої сучасні операційні системи (Windows, *Nix та ін.) надають два засоби: канали (pipes) та сокети (sockets). Причому за допомогою сокетів клієнт може звернутися і до сервера, що працює на комп’ютері, де знаходиться він сам, і до розташованого на іншому комп’ютері, тобто доступ до якого здійснюється через мережу. Мережневий протокол HTTP передбачає клієнт-серверну взаємодію виключно через сокети. Програма відкриває сокет, присвоївши йому номер, що називається номером порту. Між двома відкритими сокетами (портами) можливий трансфер інформації. Як правило, сервер відкриває порт з постійним номером на початку роботи, а клієнт – з довільним номером (якщо один номер зайнятий – вибирається інший) безпосередньо
277
перед транзакцією і закриває порт після неї. Проте, для здійснення міжсокетної комунікації потрібно обов’язково знати адресу комп’ютера в середині мережі (ІР-адресу) [2] . Для розробки програмного забезпечення була використана мова програмування Java, яка надає можливості до мультиплатформенної реалізації веб-сервера та гнучкості у подальшому вдосконаленні та підтримці. Розроблений веб-сервер має такі додаткові можливості: ведення журналу сервера про звернення користувачів до ресурсу; багато потоковість; користувацький інтерфейс; мультиплатформеність [3]. 1.
2. 3. 4.
Список літератури Эккель Б. Филосовия Java. Библиотека программиста. 4-е изд. – СПБ.: Питер, 2009. – 640с.:ил. – (Серия «Библиотека программиста»). Шилдт Г., Холмс Дж. Искусство программирования на Java.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. –336 с.: ил. Linux Network Administration Guide. [Електронний ресурс]. – Режим доступу до документу: http:/sec.pmg17.vn.ua/teacher/nag20/lnag.htm. Програмування сокетів на Java [Електронний ресурс]. – Режим доступу до документу: http://www.quizful.net/post/java-socketprogramming.
278
Микола Герич Науковий керівник – доц. Ляшкевич В.Я. Засоби пошуку несправностей комп’ютерних систем і їх складових На сьогодні, персональні комп’ютери знайшли своє застосування майже в кожній сфері діяльності людини, а саме: на виробництві, в побуті, науці та ін. Із розвитком нових технологій змінюються вимоги й до технічних характеристик комп’ютера. Тому актуальним постає питання щодо їх надійного функціонування, відповідь на яке можна отримати шляхом тестування чи діагностування. З цього приводу розроблено велику кількість профілактичних заходів та засобів діагностування. Серед яких найбільш популярні на сьогодні – програмні засоби діагностування. При виявленні помилок персонального комп’ютера локалізують причину відмови та замінюють новим функціональний вузол, який відмовив або працює ненадійно [1]. Для оцінки ефективності процесу діагностування використана «пріоритетна функція», Р = {Х1У Х2,...,Хk}, яка визначається функцією скінченного числа k параметрів, за якими порівнюють системи діагностування [2]. 1. Параметри експлуатаційної ефективності систем (з вагою Р 1 ): L- глибина пошуку дефектів; х - час діагностування; V - частота подавання тестових дій і прийому відповідних реакцій; N - кількість каналів зв'язку з ОД; І - глибина генератора тестових дій; п - кількість рівнів тестових дій, що генеруються. 2. Конструктивні параметри системи (з вагою Р 2 < Р 1 ): W - споживана потужність; G - габарити (обсяг) апаратури; т - маса. 3. Вартістю, параметри систем (з вагою р2 < р 3 < p 1 ) С ціна системи діагностування. Для введених змінних записуємо пріоритетну функцію: P=[(L, τ, ν, N, l, n)p 1 , (W, G, m)p 2 , C
279
p3
].
Для обчислень значення функції різних систем діагностування використано теоретико-множинний підхід [2]. Приклад отриманих результатів наведено на рис. 1.
Рис. 1. Оцінка програмних засобів експертом 1
На основі отриманих результатів тестування процесорів, відеокарт та системних плат 20-ма тестуючими додатками, а також результатами оцінювання 3-ма експертами програмних засобів розроблено базу знань «Тестування комп’ютерних систем» на основі продукційних правил [3]. Список літератури 1. Ляшкевич В.Я., Федорук В.І. Алгоритм інтелектуальної діагностуючої програми персонального комп’ютера // Науковий вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. - 2004. - Вип.2. – Част. 1, Т.1. - С.68-74. 2. Ляшкевич В.Я., Олар О.Я., Кінащук О.І. Оцінка ефективності діагностування жорстких дисків сучасними програмними засобами // Вісник Хмельницького національного університету. – 2007. – № 6. - С.96-99. 3. Поморова О.В., Олар О.Я. Формалізація представлення знань у багатокомпонентних інтелектуальних системах діагностування мікропроцесорних пристроїв // Міжнародний науково-технічний журнал «Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології».– 2006. – № 1 (11). – С. 146 -150.
280
Антон Гончарук Науковий керівник – асист. Шкільнюк Д.В. Розробка веб-сайта на платформі CodeIgniter для організації вантажних перевезень На сьогоднішній день інтернет дуже стрімко розвивається, цим самим проникаючи в різні галузі діяльності людини. З кожним днем до мережі інтернет приєднується все більше і більше користувачів за рахунок яких інтернет-технології та інтернет-сервіси набувають все більш широкого застосування. Але кожен сервіс чи проект з часом розвивається або втрачає свій вплив, тому завжди є можливість розвитку нових проектів та сервісів, які були б корисні. Тому було вирішено створити веб-сервіс, який би надавав послуги широкому колу користувачів. У наш час в Україні не дуже просто реалізувати вантажне перевезення з початкового пункту в кінцевий, особливо міжміське, тому що виникає ряд питань та труднощів, які сповільнюють та ускладнюють сам процес організації перевезення. Тому запропоновано організувати цей процес вантажних перевезень в інтернеті, тобто створити систему, яка б надавала змогу розмістити оголошення, як і клієнтам, котрі бажають перевезти будь-що, так і компаніям, які це перевезення можуть забезпечити. Отже, розробляється система-посередник, яка буде сприяти легкій та надійній організації вантажного перевезення по Україні. Звісно, в інтернеті є вже аналоги таких систем, їх не мало, але й не дуже багато. Основна ціль дослідження – створити систему, яка буде максимально простою у користуванні й не створюватиме труднощів з організацією перевезень. Система буде надавати змогу клієнтам розміщувати оголошення на сайті з певними пунктами: - ПІБ клієнта; - вантаж, його кількість та габарити; - адреса вивозу; - адреса доставки; - зручний час та дата вивозу вантажу;
281
- телефон для зв’язку; - оплата; - додаткові коментарі. Дане оголошення буде доступне для перегляду. Кожна зареєстрована компанія може запропонувати свої послуги для виконання замовлення. Клієнт, який розмістив оголошення, може переглянути пропозиції компаній, які займаються перевезеннями, та вибрати ту, що його найбільше задовольняє. Після виконання замовлення, клієнт може дати оцінку компанії-перевізнику, написати коментар до виконання замовлення. З оцінок клієнтів формується рейтинг компанійперевізників. На сайті організовано два типи авторизації, відповідно для клієнтів та компаній-перевізників, що надасть змогу користувачам сайта стабільно працювати без зайвих труднощів та питань. Для компаній-перевізників передбачено два типи облікових записів: «преміум» та «звичайний». Власник облікового запису типу «преміум» раніше отримує інформацію про нове замовлення шляхом повідомлення через електронну пошту. Тобто, якщо замовник розмістив оголошення, то автоматично водночас всім власникам облікового запису типу «преміум» розсилаються листи з інформацією про замовлення. Запропонована система розробляється для вантажних перевезень по Україні. Подальші дослідження будуть направлені на розширення функціоналу системи та розробки інтерактивного інтерфейсу, використовуючи Google Maps Api. 1. 2.
Список літератури CodeIgniter Framework: [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://ellislab.com/codeigniter/user-guide/. Adam Griffiths. CodeIgniter 1.7 Professional Development/ Adam Griffiths – Birmingham : Packt Publishing, 2010. – 278 p.
282
Наталія Грималюк Науковий керівник – доц. Лазорик В.В. Реалізація розпізнавання образів через веб-інтерфейс Розпізнавання образів – це віднесення вихідних даних до певного класу за допомогою виділення істотних ознак, що характеризують ці дані, із загальної маси несуттєвих даних [3]. Образом може бути цифрова фотографія (розпізнавання зображень), буква або цифра (розпізнавання символів), запис мови (розпізнавання мови) тощо [1, с.4]. Розпізнавання образів відіграє важливу роль у задачах обробки зображень і комп’ютерної графіки. Такі задачі можна розділити на ряд підзадач: • Генерування ознак (feature generation) – вимірювання або обчислення числових ознак, що характеризують об’єкт. • Вибір ознак (feature selection) – визначення найбільш інформативних ознак для класифікації (в цей набір можуть входити не лише первинні ознаки, але й функції від них). • Побудова класифікатора (classifier construction) – конструювання вирішального правила, на підставі якого здійснюється класифікація. • Оцінка якості класифікації (classifier estimation) – обчислення показників правильності класифікації (точність, специфічність, помилки першого та другого роду). Розроблено програму, що реалізує розпізнавання символів через веб-інтерфейс, мовою програмування Java. У програмі реалізовані три методи розпізнавання: шаблонний, структурний та метод ознак. Шаблонні класифікатори перетворюють вихідне зображення символа в набір точок, а потім накладають його на шаблони, які знаходяться в базі системи. Шаблон, який має найменшу кількість відмінностей, і буде шуканим. У цих систем достатньовисока точність розпізнавання дефектних символів. Недоліком
283
шаблонної класифікації є неможливість розпізнавання шрифтів, які відрізняються від закладених у систему. Класифікатори за ознаками для кожного символа обчислюють набір ознак і порівнюють ці набори. Оскільки набір ознак ніколи повністю не відповідає об'єкту, то наперед відомо, що частина інформації про символ буде втрачена. Структурні класифікатори зберігають інформацію про топологію символа. Цей спосіб теж має свої недоліки: при зображенні «розірваної» через дефекти друку букви, вона вже не підійде. У структурно-точковому еталоні зображення подається в вигляді точок, пов'язаних парними стосунками. Наочно це можна уявити собі у вигляді тенісних кульок, нанизаних на резиновий джгут. Кулі можуть рухатися одна відносно одної. Таку зв'язку рухомих куль можна «натягнути» на різні зображення одного символа, і система стає менш залежною від шрифтів і дефектів. Технологія розпізнавання за допомогою структурно-точкових еталонів отримала назву «фонтанове перетворення »(від англійського font - шрифт) [2, с.8]. Список літератури
1. Местецкий Л.М. Математические методы распознавания образов [Електронний ресурс] : курс лекцій / Местецкий Леонід Мойсеєвич – режим доступу до книги: http://window.edu.ru/resource/800/73800. – 14.03.2013 р. 2. А. В. Кучуганов Распознавание рукописных текстов [ Електронний ресурс] : курс лекцій / А. В. Кучуганов, Г. В. Лапинская – режим доступу до книги: http://manuscripts.ru/conf/report/Kuchuganov2.pdf – 14.03.2013 р. 3. Теорія розпізнавання образів [Електронний ресурс] – режим доступу до статті : http://uk.wikipedia.org/wiki/Теорія_розпізнавання_образів – 14.03.2013 р.
284
Кристина Дмитращук Науковий керівник – асист.Миронів І.В. Шифрування алгоритмом AES інформації заархівованої методом Хаффмана для передачі по локальній мережі Архівуванняінформації здійснювалося алгоритмом Хаффмана, ідея якого досить проста. Замість того, щоб кодувати всі символи однаковою кількістю біт (як це зроблено, наприклад, в ASCII - кодуванні, де на кожен символів відводиться рівно по 8 біт), будемо кодувати символи, які зустрічаються частіше, меншою кількістю біт, ніж ті, які зустрічаються рідше. Для шифрування заархівованої інформації використовувався алгоритм AES. Цей алгоритм являє собою симетричний блоковий шифр, який працює з блоками даних довжиною 128 біт і використовує ключі довжиною 128, 192 і 256 біт (версії AES-28; AES-192 і AES-256). Сам алгоритм може працювати і з іншими довжинами блоків даних і ключів, але ця можливість у стандарт не увійшла. При використанні 128-бітного ключа для злому шифрування за заявою уряду США буде потрібно 149трильйонів років. Біти даних нумеруються з нуля, починаючи зі старших. У AES основним є поліноміальне подання кодів. Алгоритм AES робить операції над двовимірними масивами байт, що називаються структурами (state). Структура складається з 4 рядів по Nb байт. Nb дорівнює довжині блоку, діленої на 32 (в даному стандарті Nb = 4). Це дозволяє позначати структуру як sr, c або s [r, c], де 0 ≤ r <4 і 0 ≤ с <4 . Вхідний код (in), який є послідовністю 16 байт можна представити як:s[r,c] =in[r +4c]. При реалізації алгоритму AES використовуються операції додавання байт (за модулю 2 = XOR) і множення. В алгоритмі AES при множенні байтів використовується незвідний многочлен: m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1 [1]
285
Обчислення добутку М байтів {b1} на {b2} тут виконується згідно з такими алгоритмом: M=[{b1}●{b2}] mod m(x). [2] У цьому випадку обернене значення байта дорівнює: {b}-1 ={b} mod m(x)[3] Для множення півбайтів (коди довжиною 4 біти) використовується незвідниймногочлен:m2(x) = x4 + 1. Обчислення добутку М півбайтів {a} на {b} виконується так: M=[{a}●{b}] mod m2(x). [2а] M являє собою півбайт d. Операцію множення півбайтів {a} на {b} можна записати в матричному вигляді:
[4] Як було сказано вище, довжина ключа Nk (довжина, виміряна в 32- бітних словах) може набувати значення 4, 6 або 8 (для AES128, -192 і -256 відповідно). Кількість ітерацій Nr (round), реалізованих в алгоритмі AES, складає відповідно 10, 12 і 14. Було продемонстровановикористання алгоритму стиснення даних Хаффмана та алгоритму шифрування даних AES, також розроблена клієнт-серверна програма для передачі зашифрованої інформації по локальній мережі.
1.
2. 3.
Список літератури Баричев С.Г., Гончаров В.В., Серов Р.Е, Основы современной криптографии, 2-е издание, Москва, "Горячая линия - Телеком, 2002. Шнайер Б. Прикладная криптография 2-е издание. [Електронний ресурс]. – режим доступу до документа: http://media.techtarget.com/digitalguide/images/Misc/AESNI%20on%20VMware%20(5600)-323533-001US_secured.pdf
286
Василь Дмитрук Науковий керівник – доц. Танасюк Ю.В. Виділення ліній сітки на зображеннях географічних карт Цифрова обробка зображень географічних карт дозволяє підвищити точність визначення координат об’єктів і автоматизувати частину ручних операцій, пов’язаних з обробкою карт [1]. До поширених операцій, які виконуються із зображеннями географічних карт, відноситься виділення ліній сітки і визначення координат їх перетину (вузлів). Такі операції в ручному режимі є досить трудомісткими, а їх точність обмежується людським фактором. Тому метою даної роботи було створення алгоритму та програми, які автоматично і з максимальною точністю визначають координати перетину ліній сітки на географічних картах. При розробці алгоритму виділення ліній сітки враховано такі їх особливості: лінії сітки звичайно напрямлені вертикально або горизонтально з відхиленням до 5°. Тому перший етап обробки початкового зображення I (x, y) полягає в розрахунку контуру зображення CH (x, y) на основі зміни кольору пікселів за шириною та контуру зображення CV (x, y) на основі зміни кольору пікселів за висотою за формулами [2]: (1) C H ( x, y ) I ( x , y ) 0.5 I ( x 1, y ) I ( x 1, y , (2) CV ( x, y ) I ( x, y ) 0.5 I ( x, y 1) I ( x, y 1 , де x, y – координати пікселя. За формулами (1, 2) розраховуються контури зображення окремо для R, G і B складових кольору. На зображенні I (x, y) користувач виділяє маркерами 1 і 2 сусідні по діагоналі вузли сітки, на основі яких розраховуються початкові координати всіх вузлів (рис. 1). Навколо кожного вузла виділяється прямокутна область, в межах якої для кожної з складових кольору знаходяться горизонтальний профіль PH (x) контуру CH (x, y) та вертикальний профіль PV (y) контуру CV (x, y) за формулами: m
n
y 1
x 1
PH ( x ) C H ( x, y ) , PV ( y ) CV ( x, y ) , де n – ширина області в пікселях, m – висота.
287
(3)
а б Рис. 1. Приклад визначення координат перетинів ліній сітки: а- зображення I (x, y), на якому перетини ліній показані хрестиками; б-горизонтальний контур CH (x, y) і профіль PH (x) нижньої правої області (3,3).
На основі профілів PH (x) і PV (y) для RGB складових кольору розраховуються профілі яскравості. При цьому виявлено, що найбільш інформативними є профілі для R складової. З метою отримання точної вертикальної або горизонтальної орієнтації ліній сітки зображення області зображення навколо вузла повертається в діапазоні ±10º. Вертикальні або горизонтальні лінії сітки дають найбільший пік на профілях яскравості, тому за положенням цих піків визначаються точні координати перетину ліній. Даний алгоритм реалізовано в середовищі Qt та в геоінформаційній системі Quantum GIS [1], прототип програми розроблено в середовищі Borland Delphi. Створена програма дозволяє в автоматичному режимі виділяти на зображеннях географічних карт лінії сітки та визначати координати їх перетину з точністю до пікселя. 1. 2.
Список літератури Quantum GIS. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.qgis.org. Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с.
288
Андрій Дребіт Науковий керівник – доц. Танасюк Ю.В. Web – сайт фірми прокату автомобілів з використанням нечіткої логіки Фірми, які займаються прокатом легкових автомобілів, пропонують широкий ряд моделей з великою кількістю параметрів, що створює для покупців проблему вибору [1]. Параметри автомобілів можна поділити на кількісні (кількість циліндрів, об’єм двигуна, потужність та ін.) і якісні (наявність або відсутність системи круїз-контролю, ручна або автоматична коробка передач та ін.). При цьому кількісні параметри зручно описувати в термінах нечіткої (fuzzy) логіки (наприклад «середня потужність двигуна» замість чіткого значення «95 к.с.»). Тому метою даної роботи було створення Web-сайту фірми прокату автомобілів з використанням нечіткої логіки. Web-сайт не тільки містить базу даних автомобілів, але й дозволяє здійснювати пошук і сортування моделей за вказаними параметрами. Розроблений сайт «Rent-Car-Ukraine» [1] призначений для прокату легкових автомобілів. Для пошуку автомобіля покупець формує запит, який містить набір параметрів: вартість однієї доби прокату, клас автомобіля та ін. За сформованим запитом проводиться пошук в базі даних. Спрощена структура таблиць бази даних така: “Прокат” (вартість однієї доби прокату, термін прокату, прокат з водієм чи без водія). “Дизайн і сервіс” (клас автомобіля, кількість місць у салоні, об’єм салону, кількість дверей, колір, система круїзконтролю, вид коробки передач). “Двигун” (вид двигуна, потужність, об’єм, кількість циліндрів, витрата палива). “Швидкість” (час розгону до 100 км/год, максимальна швидкість). “Модель” (назва моделі, фірма-виробник). Для створення Web-сайту використано систему керування контентом uCoz, яка, крім функцій CMS (Content Management System), забезпечує також хостинг сайту (рис. 1).
289
Рис. 1. Фрагмент сторінки сайту Rent-Car-Ukraine [1]
Нечітке логічне виведення [2] розглянемо на прикладі параметра А (потужність двигуна). Для цього параметра введемо нечіткі множини: А1 (потужність мала), А2 (потужність середня) і т.д. Носієм нечітких множин Аi буде x (потужність в к.с.), а опишемо їх функціями належності µAi (x), які належать до класів γ, t або L [2]. При пошуку моделі автомобіля користувач вказує бажану потужність двигуна вибором однієї з множин Аi. Після цього для всіх моделей автомобілів знаходиться значення функції належності µAi (x). В такому випадку релевантність Rm моделі автомобіля m визначається за формулою (1) Rm Ai ( xmA ) Bj ( xmB ) Ak ( xmC ) ..., C – чіткі значення параметрів А, B, C для моделі m. де xmA , xmB , xm Створений сайт дозволяє легко модифікувати список автомобілів, призначених для прокату. Для зручності користувача текстова інформація про автомобілі доповнюється їх фотографіями. Використання нечіткої логіки спрощує пошук і сортування моделей автомобілів.
1. 2.
Список літератури Rent-Car-Ukraine. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://rent-car-ukraine.com. Рутковская Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. – М.: Горячая линия - Телеком, 2004. – 452 с.
290
Олена Іванченко Науковий керівник – доц. Жихаревич В. В. Моделювання розповсюдження лісових пожеж на основі клітинних автоматів На сучасному етапі розвитку науки й техніки найбільш актуальними стають питання впливу техногенних факторів на оточуюче людину середовище. Вони у сполученні з природними факторами викликають різні стихійні лиха, серед яких одними з найбільш небезпечних є лісові пожежі. Для організації ефективної боротьби з лісовими пожежами необхідно розвивати математичні методи їх вивчення та моделювання їх розповсюдження [2, 178]. Актуальність теми. Лісові пожежі завдають значного збитку людині та навколишньому середовищу. Серед негативних наслідків пожеж можна виділити такі: погіршення захисних, водоохоронних та інших корисних властивостей лісу, знищення корисної фауни, загибель масивів коштовних порід дерев, переривання природного процесу лісовідтворення й ґрунтоутворення, радіоактивне забруднення прилеглих населених пунктів у результаті переносу радіонуклідів продуктами горіння, забруднення рік, озер унаслідок змиву в них продуктів горіння, загибель або більш пізнє визрівання сільськогосподарських культур. Тому вивчення цього природного явища дуже важливе. Постановка проблеми: Використання фізичних моделей утруднене специфікою предметної області. Для застосування таких моделей потрібна велика кількість різнорідних вихідних даних, що характеризують як область місцевості, на якій розвивається пожежа, так і метеоумови. У зв'язку з тим, що експериментальне вивчення лісової пожежі є затратним процесом і не видається можливим проводити повне фізичне моделювання, становлять інтерес теоретичні методи дослідження. Досить актуальна розробка нових моделей, методів і алгоритмів розповсюдження лісових пожеж.
291
Цій проблемі присвячені праці Т. Тоффоли «Машины клеточных автоматов», Л. Наумов «Цветные клеточные автоматы»[3], И.Г. Филиппенко «Компьютерное моделирование процесса распространения пожара на плоскости», монографія А. М. Гришина «Математические модели лесных пожаров» [2], та ін. Кожна з них виcвітлює дослідженню окремих питань, таких як теплофізичні властивості рослинних горючих матеріалів, способи передачі тепла при пожежі і інші. Ці роботи поклали початок теорії лісових пожеж, проте використання їх положень на практиці можливо лише за умови доопрацювання окремих розділів і уточнення основних положень стосовно конкретних умов. На теперішній час є значна кількість напрацювань з моделювання горіння рослинних матеріалів при пожежах. Кожна з них робить внесок в розвиток теорії і практики ліквідації лісових пожеж, проте моделей, які досить повно враховують весь комплекс процесів у пальному матеріалі і повітрі, недостатньо. На основі дослідженого матеріалу можемо зробити висновок, що хоча в даний час і існує значна кількість праць з моделювання горіння рослинних матеріалів при пожежах, які зробили значний внесок в прогнозування розповсюдження лісових пожеж, проте є потреба у подальших дослідженнях цієї проблеми. Необхідно розробити математичні та комп'ютерні моделі клітинних автоматів, здатних моделювати мікроскопічні процеси горіння. Моделі клітинних автоматів надалі слугуватимуть базою, яка дозволяє звести макроскопічні процеси розповсюдження пожежі в тривимірному просторі до точно визначеної взаємодії мікроскопічних процесів. Список літератури 1. Ходаков В. Е. Моделирование распространения лесных пожаров / В. Е. Ходаков, М. В. Граб // Вестник Херсонского государственного технического университета.–2003.-№2(18).– С. 33-41. 2. Гришин А. М. Математические модели лесных пожаров / А. М. Гришин. – Томск: Издательство Томского ун-та, 2001. – 279с. 3. Тоффоли Т. Машины клеточных автоматов / Т. Тоффоли, Н. Марголус ; пер. с англ. П. А. Власова, Н. В. Барабанова – М. : Мир, 2001. – 280 с.
292
Олександр Іванчук Науковий керівник – асист. Рощупкін О.Ю. Система «Wireless Harvester» На даний час питання прецизійного землеробства є надзвичайно актуальним. Багато сучасних наукових розробок покликані збільшити урожайність, забезпечувати захист рослин від шкідників, змінних кліматичних умов. Зокрема, можна виділити генно-модифіковані організми, системи контролю оточуючого середовища рослин системи контролю та підтримання урожайності. Наприклад система «Влагоконтроль РК» [1], стежить за вологістю середовища існування рослини і передає інформацію до пункту керування системою зрошення. Такі системи здатні підтримувати мікроклімат в теплицях. Існують системи автоматизації сільського господарства, зокрема, компанія John Deere пропонує систему автоматичного керування великою С/Г технікою Auto Track [2] та систему бездротового зв’язку між С/Г технікою і операторами John Deere FarmSight [2]. Метою даної роботи є створення системи моніторингу параметрів ґрунту і середовища навколо рослини, що в реальному часі забезпечувало б поліпшення умов вирощування даної рослини, що є дуже актуальною задачею при прецензійному землеробстві. Пристрій забезпечуватиме контроль таких параметрів: - температуру та вологість ґрунту і повітря; - кислотність ґрунту (pH аналіз); - аналіз повітря на вміст CO, CO2, O2; - рівень освітленості (фотосинтез). Таким чином система отримує повну інформацію про стан оточуючого рослину середовища на даний момент часу. Вимірюючі модулі системи «Wireless Harvester» повинні розміщуватися біля рослини і передавати отриману інформацію по бездротовому каналу зв’язку на запит приймача. Використання обладнання компанії Texas Instruments забезпечить високу точність вимірювань та високу швидкодію при малому енергоспоживанні. Для реалізації цієї системи використаємо такі інструменти: - eZ430-Chronos-433 – програмований наручний годинник з радіо модулем, що працює на частоті 433 МГц. (рис.1, а) [3];
293
- 430BOOST-CC110L - радіомодуль для з’єднання з MSP430 LaunchPad Development kit (рис. 1, в); - MSP430 LaunchPad – модуль обробки і передачі даних ; - EZ430-RF2500T – радіо модуль зі зниженим енергоспоживанням (рис. 1, б). Для отримання аналогових даних з сенсорів, перетворення їх в цифровий сигнал, обробки і передачі по бездротовому каналу, буде використано мікроконтролер eZ430.
а б в Рис. 1. Інструменти: а - eZ430-Chronos-433; б - eZ430-RF2500T; в - MSP430 LaunchPad
В даній роботі запропоновано систему контролю урожайності «Wireless Harvester». Систему реалізовано на обладнанні фірми Texas Instruments у рамках участі у конкурсі Analog Design Contest. Дана система дозволить зменшити ряд проблем щодо проведення сівозмін, дозволить проводити дослідження і удосконалення життєвого циклу рослин, автоматичний моніторинг стану ґрунту, що у свою чергу дозволить проводити прогнозування майбутнього урожаю одразу після посіву а також дасть більш повну інформацію про стан рослини, ґрунту і найбільш доцільний час для проведення сівозміни. Список літератури 1. 2. 3.
[Електронний ресурс] Режим доступу. – http://crossinform.at.ua/index/kontrol_vlazhnosti_pochvy/0-24. [Електронний ресурс] Режим доступу. http://www.deere.ua/wps/dcom/uk_UA/industry/agriculture/agriculture. pagе [Електронний ресурс] Режим доступу. http://crossinform.at.ua/index/kontrol_vlazhnosti_pochvy/0-24
294
Олексій Івасюк Науковий керівник – доц. Стецько Ю.П. Дослідження стійкості лінійних динамічних систем Проблема дослідження стійкості багатовимірних динамічних систем важлива і у своєму розвитку знаходить широке застосування в багатьох областях науки і техніки. Для її розв’язання створено й описано в літературі багато різних методів [5], кожен з яких володіє певними перевагами і недоліками. Унаслідок цього, існує необхідність систематизації цих методів, створення рекомендацій по їх використанню до різних класів задач, а також відповідного програмного продукту зі зручним інтерфейсом для користувача. Основна мета цієї статті – організація й опис системи обчислювальних критеріїв дослідження стійкості лінійних динамічних систем та їх програмна реалізація. Разом з відомими систематизованими результатами по дослідженню стійкості, наведені деякі нові результати по дослідженню стійкості лінійних систем, описані відповідні їм алгоритми і програмні функції [4]. Розв’язок конкретних прикладних задач стійкості для лінійних нестаціонарних систем за допомогою критеріїв, що базуються на обчисленні класичних функцій Ляпунова, досить часто натикається на труднощі. У зв’язку з цим, в інженерних розрахунках, особливої уваги заслуговують числові розв’язки задач розрахунку параметрів стійкості (асимптотичної, практичної) цих систем. Розв’язок задачі такого роду можна звести до обчислювальної перевірки деяких спеціальних умов, які повинна задовольняти фундаментальна матриця розв’язку системи. З певними результатами в цьому напрямку можна ознайомитися в працях [2]. В роботі будуть наведені деякі нові результати по формулюванні такого роду критеріїв, а також ряд відповідних їм обчислювальних алгоритмів. Метою роботи є розробка програмного продукту, який містить у собі набір функцій існуючих методів для аналізу
295
стійкості динамічних систем та розробка нових методів дослідження стійкості. Критерії не завжди можуть дати однозначну відповідь на питання, чи система нестійка, якщо умови критерію не виконуються. У зв’язку із цим у даному програмному продукті реалізоване послідовне застосування різних алгоритмів, щоб при невизначеності після застосування одного критерію спробувати отримати результат за допомогою іншого. Список літератури 1. Зубов В.И. Устойчивость движения. Учебное пособие для студентов / В.И. Зубов. – М.: Высшая школа, 1973. – 272 с. 2. Гаращенко, Ф.Г. Исследования задач по устойчивости на конечном интервале времени / Ф.Г. Гаращенко. – М.: АН УССР, 1975. – 154с. 3. Демидович, Б.П. Лекции по математической теории устойчивости/ Б.П. Демидович, Н.П. Купцов – М.: Наука, 1967. – 472 с. 4. Пароди, М. Локализация характеристических чисел матрицы и ее применения/ М. Пароди – М.: Иностранная литература, 1960. – 320с. 5. Чернецкий В.И. Математические методы и алгоритмы иследования автоматических систем / В.И. Чернецкий. – Л.: Энергия, 1976-312 с.
296
Дмитро Капустянський Науковий керівник – асист. Миронів І. В. Cистема вивчення основ мови програмування Java Мова Java увірвалася у глобальну мережу в кінці 1995 року й відразу ж завоювала загальну популярність. Вона обіцяла стати універсальним засобом, що забезпечує зв'язок користувачів з будь-якими джерелами інформації, незалежно від того, де вони розташовані: на web-сервері, в базі даних, у довідковій системі і т.п. У мови Java є все необхідне для цього. Дану мову підтримали всі виробники програмного забезпечення, за винятком компанії Microsoft. Властива Java надійність і наявність засобів захисту вселяють впевненість як у програмістів, так і у користувачів. Ця мова надає стандартні засоби, що дозволяють виконувати завдання підвищеної складності – забезпечувати взаємодію по мережі, керувати базами даних та підтримувати виконання і взаємодію кількох потоків [1, I, с. 15]. На сьогоднішній день мова програмування Java є мовою високого рівня, яка може бути охарактеризована за допомогою таких ключових понять: – проста; – об'єктно-орієнтована; – інтерпретується; – розподілена; – багатопотокова; – динамічна; – не залежить від архітектури комп’ютера; – високопродуктивна; – надійна; – безпечна [2].
297
Нами розроблено систему вивчення основ мови програмування Java, основою якої є відеоуроки та тестові завдання для самоперевірки. Уроки ознайомлять користувача з принципами і методами об’єктно-орієнтованого програмування, з особливостями і описом мови: лексичною структурою, операторами, типами даних, циклами і т. д. Відеоуроки набувають дедалі більшої популярності. Це пояснюється, наприклад, такими перевагами: –
динамічність інформації, що представляється;
–
відсутність затримок і помилок, характерних для вербальної взаємодії;
–
не потрібно виконувати додаткових дій для тестування запропонованих прикладів – їхнє виконання з поясненням вже зображено;
–
можливість самостійного вивчення;
–
портативність, та інші.
Окрім прикладного призначення, розробка системи має важливе практичне значення вдосконалення та розвитку методичних навичок і досконалого вивчення предметної області. Список літератури 1.
Кей Хорстманн, Гари Корнелл. Java 2. Библиотека профессионала. Том 1. Основы: Пер. с англ. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2007. – 896 С.
2.
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/getStarted/intro/definition.html– офіційний сайт компанії Oracle.
298
Віктор Качуляк Науковий керівник – доц. Сопронюк Є. Ф. Теореми нестійкості динамічних систем зі збуреннями Розглянемо систему звичайних диференціальних рівнянь
dx f ( x, t ) R( x, t ), t t0 . (1) dt Тут x x( x1 ,..., x n ) T – вектор фазового стану системи (1), T
f ( x, t ) f 1 ( x, t ),..., f n ( x, t )
– вектор функція, яка задовольняє умовам теореми існування та єдиності розв’язку, причому f (0, t ) 0, t t 0 , R( x, t ) – збурення [2] . Про стійкість розв’язку ми судимо по відхиленню в просторі змінних x1 ,..., x n збуреної траєкторії від незбуреної [3]. Незбурений розв’язок x(t ) 0, t t0 системи звичайних диференціальних рівнянь (1) називається стійким при постійно діючих збуреннях, якщо 0 знайдеться два других додатних числа 1 ( ) і 2 ( ) , таких, що x(t , x 0 ) , t t 0 при умовах x 0 1 і R( x, t ) 2 . Причому R( x, t ) 2 для будь-яких x і t t 0 . Функція
V ( x1 ,..., x n )
називається
(від’ємно визначеною), якщо в області
додатно
визначеною
x H вона набуває
додатні (від’ємні) значення при x 0 і V ( 0) 0 .[4] Функція V ( x, t ) називається додатно визначеною, якщо знайдеться така додатно визначена функція W (x ) , для якої
V ( x, t ) W ( x) V (0, t ) 0 , t t 0 .
(2) Теорема 1. Якщо для системи звичайних диференціальних рівнянь (1) існує функція V ( x, t ) , яка допускає нескінченно
299
малу вищу границю в точці x 0 і повна похідна від якої за t взята із системи (1), є функція додатно визначена, а сама функція V ( x, t ) при як завгодно малих x і при як завгодно великих t може набувати додатні значення, то незбурений розв’язок x(t ) 0, t t 0 системи (1) нестійкий [2] . Теорема 2. Якщо для системи звичайних диференціальних рівнянь можна знайти функцію V ( x, t ) , яка задовольняє умовам: при як завгодно великих значеннях t і в як завгодно малому околі початку координат існує область V ( x, t ) 0 ; в області V ( x, t ) 0 функція V ( x, t ) обмежена; в області V ( x, t ) 0 похідна
dV ( x, t ) набуває додатні dt (1)
значення і при цьому x, t , задовольняючих співвідношення V ( x, t ) , (3) де – деяке додатне число, виконується нерівність
dV ( x, t ) l, dt
(4)
де l l ( ) – деяке додатне число, то незбурений розв’язок
x(t ) 0, t t 0 нестійкий. Список літератури 1. 2.
3. 4.
Зубов В.И. Устойчивость движения. Учебное пособие для студентов / В.И. Зубов. – М.: Высшая школа, 1973. – 272 с. Гаращенко Ф.Г. Исследования задач по устойчивости на конечном интервале времени / Ф.Г. Гаращенко. – М.: АН УССР, 1975. – 154с. Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости/ Б.П. Демидович, Н.П. Купцов – М.: Наука, 1967. – 472 с. Чернецкий В.И. Математические методы и алгоритмы иследования автоматических систем/ В.И. Чернецкий. – Л.: Энергия, 1976.-312 с.
300
Антоніна Кельман Науковий керівник – проф.. Остапов С. Е.
Розробка та дослідження захисту цілісності інформації на основі алгоритму Ель Гамаля Стрімкий розвиток та глобальне впровадження новітніх інформаційних технологій створили умови, коли життя людини майже неможливе без мобільного телефону, комп’ютера та Інтернету. Ці засоби дозволяють швидко та зручно обмінюватися інформацією, різними даними та документами. Саме електронний документообіг є одним із тих інструментів, що в змозі забезпечити потреби сьогодення в швидкому інформаційному обміні. А електронний цифровий підпис дає змогу підтвердити цілісність документу, тобто його захищеність від несанкціонованої зміни, руйнування чи видалення в процесі передачі від відправника до одержувача, та ідентифікувати підписувача документа [3] Електронний цифровий підпис являє собою відносно невелику кількість додаткових цифрових даних, які передаються разом із підписаним текстом. Функціонально електронний цифровий підпис аналогічний звичайному рукописному підпису і має такі властивості: 1) засвідчує, що підписаний документ отримано від особи, яка поставила свій підпис; 2) не дає можливості особі, яка поставила свій підпис, відмовитися від підписаного документа; 3) є невід’ємною частиною даного документа і не може бути використаний для підписання іншого документа; 4) гарантує цілісність підписаного документу [1, 11, с. 1]. Одним із методів захисту цілісності інформації є алгоритм електронного цифрового підпису Ель Гамаля, який надійний і зручний для реалізації на персональних комп’ютерах. Він був розроблений у 1984 році Тахером Ель Гамалем і його криптостійкість базується на складності задачі дискретного
301
логарифмування в скінченному полі [2, IV, ст. 79]. роботи алгоритму зображена на рис.1 [4].
Схема
Рис. 1. Загальна схема роботи ЕЦП Ель Гамаля
Для підтвердження правильності та якості реалізації алгоритму його криптографічну стійкість було перевірено за допомогою пакета статистичних тестів NIST STS. У даній роботі зроблено аналітичний огляд алгоритму електронного цифрового підпису Ель Гамаля. На основі отриманих даних була реалізована система, яка дозволяє підписувати електронний документ цифровим підписом. При реалізації алгоритму для створення хеш-образу повідомлення було використано алгоритм хешування CRC, який було реалізовано на основі клітинних автоматів. 1.
2. 3. 4.
Список літератури Моргун О. М. «Криптографічні методи захисту інформації» [Електронний ресурс]. – режим доступу до документа: a-morgun. narod.ru/a10-01/LK11.pdf. Остапов С. Е., Валь Л. О. «Основи криптографії», Чернівці: КнигиХХІ, 2008. – 188 с. Журнал «КомпьютерПресс» [Електронний ресурс]. – режим доступу до документа: http://www.compress.ru. Вільна енциклопедія «ВикипедиЯ» [Електронний ресурс]. – режим доступу до документа: http://ru.wikipedia.org/wiki/CRC.
302
Олег Кирилюк Науковий керівник – доц. Фратавчан В.Г.
Розробка браузерного інтерпретатора інструкцій віртуальної машини LLVM Масове поширення мережі інтернет спричиняє активний розвиток інтернет-технологій, інтернет-сервісів та засобів їх створення. Найбільш відомі JavaScript, AJAX, Adobe Flash, Microsoft Silverlight, Java додатки та інші. Але кожна з них має свої переваги, а також обмеження і недоліки, що сприяє розвитку технологій та спонукає до розробки нових систем, призначених для підвищення зручності та ефективності використання мережі інтернет. Тому, на наш погляд, важливо запропонувати таку систему, котра дозволяла б виконувати різноманітні програми у браузері, незалежно від архітектури пристрою, на якому вона працює, та від операційної системи. Дана розробка представляє NPAPI плагін та ActivX компонент, що здатен працювати в таких браузерах, як Google Chrome, Safari, Mozilla Firefox, Opera, Internet Explorer тощо, без зміни коду. Розробник, який хоче використовувати цю систему для виконання своїх програм, повинен скомпілювати їх у байт-код віртуальної машини LLVM за допомогою front-end компілятора та скомпонувати свої модулі. У результаті таких дій отримується файл, який є байт-кодом віртуальної машини. Цей файл передається користувачу через «посередницький» HTMLтег. Плагін перевіряє, чи існує відповідний завантажувальний модуль у кеш-пам’яті браузера і, якщо ні, то завантажує її. Браузер викликає back-end транслятор, що виконує інструкції в захищеному середовищі (sandbox) і захищає користувача від можливих «зловмисних» дій коду (рис. 1). Source code
Front-end compiler and linker
Run code
Sandbox
Back-end translator
Рис. 1. Схема циклу роботи плагіна
303
LLVM bytecode
Browser
Наявним аналогом такої системи є технологія з відкритим вихідним кодом, запропонована корпорацією Google – Native Client [1]. NaCl призначена для запуску машинного коду в браузерах, але у ній є обмеження: підтримка лише браузера Google Chrome і мови програмування C/C++. За допомогою віртуальної машини Low Level Virtual Machine (LLVM) можна скомпілювати програму для забезпечення більшої швидкодії та платформо-незалежності. Як зазначається, “Low Level Virtual Machine (LLVM) – універсальна система аналізу, трансформації і оптимізації програм, що реалізує віртуальну машину з RISC-подібними інструкціями. Її можна використовувати як оптимізуючий компілятор цього байт-кода в машинний код для різних архітектур або для його інтерпретації та JIT-компіляції (для деяких платформ). LLVM дозволяє компілювати програми, написані на мовах С, C++, ObjC, Fortran, Ada, Haskell, Java, Python, Ruby, JavaScript, GLSL або будь-якій іншій, для якої реалізований front-end” [2]. Однією із сильних сторін LLVM є його універсальність, гнучкість, незалежність від платформи й архітектури процесора, на якому вона виконується, та можливість багаторазового використання. Отже, система для виконання інструкції віртуальної машини LLVM у браузері, запропонована нами, дає змогу виконувати програми для надання користувачеві широкого спектра можливостей.
Список літератури 1. 2.
Google Native Client // Інтернет ресурс / Режим доступу: http://en.wikipedia.org/wiki/Google_Native_Client Low Level Virtual Machine // Інтернет ресурс / Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Low_Level_Virtual_Machine
304
Яків Ковальський Науковий керівник – асист. Овчар Р. І. Розробка розподіленої системи дешифрування захищеної інформації Криптографія сьогодні – це вже ціла галузь знань, що охоплює величезні розділи інших наук. Мета криптографії – вивчення і створення криптографічних перетворень та алгоритмів. DES являє собою блочний шифр, який шифрує дані 64-бітними блоками. Як вхідні дані передається 64-бітовий блок відкритого тексту, у результаті чого одержується 64-бітовий блок шифротексту [1]. Довжина ключа криптосистеми складає 64 біти, кожен восьмий біт якого є бітом перевірки парності (контрольні біти можуть бути винесені в останній байт ключа). На найпростішому рівні алгоритм являє собою комбінацію двох основних методів шифрування: зміщення і дифузії. Базується DES на застосуванні до тексту одиничної комбінації методів підстановки та перестановки [2]. У криптографії атакою методом «грубої сили» називається такий тип атаки, що, теоретично, може бути використаний проти будь-яких алгоритмів шифрування. Атака грубої сили застосовується у випадку неможливості застосування інших типів атак. Суть даної атаки – систематична перевірка усіх можливих комбінацій ключів доти, поки не буде знайдено правильний. У найгіршому випадку для здійснення успішної атаки необхідно перевірити всі можливі комбінації ключів [3]. Для збільшення швидкості підбору ключа використовується розпаралелювання обчислень. Одним із методів розпаралелювання є розробка програм на основі клієнтсерверної архітектури.
305
Рис. 1. Головне вікно серверної частини розробленого ПЗ У розробленому програмному забезпеченні реалізовано розподілене дешифрування інформації, захищеної за допомогою алгоритму шифрування DES. Підбір ключа криптосистеми реалізовано в клієнтській частині розробленого комплексу. Серверна частина забезпечує розподіл діапазонів ключів між усіма підключеними клієнтами. Було розроблено спеціальні програмні модулі для забезпечення можливості зростання кількості клієнтів, що беруть участь у підборі ключа. Перевірка успішності дешифрування здійснюється за допомогою словників. Список літератури 1. Аграновский А.В., Хади Р.А. «Практическая приптография, алгоритмі и их программирование», М: СОЛОН-Пресс, 2009. – 4 с. 2. Брюс Шнайер «Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты на языке Си», М: Триумфб 2012. – 200 с. 3. Brute-force attack [Електронний ресурс]. – Режим доступу до документа: http://en.wikipedia.org/wiki/Brute-force_attack.
306
Іван Козуб Науковий керівник — доц. Лазорик В.В. Розробка системи пошуку та розпізнавання автомобільних номерних знаків для мобільної платформи Android Проблема автоматизованого розпізнавання текстової інформації є актуальною задачею, що пов’язана з широким класом практичних завдань. Одна із таких задач – задача розпізнавання автомобільних номерів, яка в основному пов’язана з охороною, безпекою та обліком. Система розпізнавання автомобільних номерів може бути застосована для розв’язування таких задач: ідентифікація «автомобіля-порушника» на дорозі; автоматична реєстрація автомобіля на автостоянці; ідентифікація автомобіля, який знаходиться в розшуку, тощо. Оскільки на сьогоднішній день існує багато таких систем для стаціонарних комп’ютерів, доцільна є задача розробка такої системи на базі мобільної платформи Android. У загальному випадку задачу розпізнавання номерного знака можна зобразити як послідовність підзадач (рис. 1): Отримання зображення з камери
Локалізація номера
Сегментація номера
Розпізнаваня Рис. 1. Етапи розпізнавання автомобільного номера Існує багато алгоритмів для реалізації задачі локалізації номерного знака. Для більшої надійності результатів використовується алгоритм пошуку прямокутника на зображенні. Використавши даний алгоритм, можемо отримати кілька прямокутників. Вибір потрібного прямокутника здійснюється за допомогою таких критеріїв:
307
1. Відношення сторін прямокутника. 2. Наповненість прямокутника чорними пікселями. Для реалізації даного алгоритму використовується бібліотека комп'ютерного зору OpenCV, яка підримує платформу Android. У бібліотеці є метод findSquares(), який реалізовує пошук прямокутних областей на зображенні. Наступний етап розпізнавання – сегментація вже локалізованого номера. Перед початком сегментації отримане зображення проходить бінаризацію – перетворення зображення лише в чорні та білі пікселі. Сегментація проходить зліва направо, по стовпчиках. Умовним розділювачем областей з символами слугує стовпчик, що складається лише з білих пікселів. Таким чином, просканувавши всі стовпці, формуються межі кожного символу у вигляді прямокутної області. При проведенні сегментації ми можемо отримувати також не потрібні нам прямокутні області. Для цього на виділені прямокутники накладаються такі умови: 0,9
b b 3,5 , 0,4 0,9 , a h
де a, b – ширина і висота прямокутника; h – висота номера. Розпізнавання кожного символу проводиться методом порівняння його з еталоном. Будуються та порівнюються вектори ознак для еталону та невідомого образу. Вибирається символ, який дає мінімальне відхилення між його вектором ознак і вектором ознак еталону. Розроблена система реалізована мовою програмування Java й працює на базі операційної системи Android. Вона дозволяє розпізнавати номерний знак та знаходити інформацію в базі даних про транспортний засіб, що ідентифікується цим номерним знаком. Список літератури 1. Хорн Б. Зрение Роботов./ Б. Хорн – М.: МИР, 1989. – 487 с. 2. Форсайт Д. Компьютерное зрение. Современный подход/ Д.Форсайт, Ж. Понс – М.: Вильямс, 2004. – 926 с.
308
Олег Колодницький Науковий керівник – асист. Пуюл В.В. Проектування платформи для веб-проектів тривалим супроводом Проектування програмного забезпечення - це процес вирішення задач та планування для створення програмного рішення. Після того як мета і специфікація програми описані, розробник створить дизайн проекту або найме дизайнера для розробки плану вирішення. В дизайн включаються як описи низькорівневих компонентів, алгоритмів, так і огляд архітектури. Сьогодні процес створення складних програмних додатків неможливо уявити без поділу на етапи життєвого циклу. Під життєвим циклом програми будемо розуміти сукупність етапів: аналіз предметної області і створення ТЗ (взаємодії із замовником); проектування структури програми; кодування (набір програмного коду згідно з роектною документацією); тестування та налагодження; впровадження програми; супровід програми; утилізація. При проектуванні структури для веб-проектів було розглянуто mvc- шаблон. Цей шаблон розділяє роботу веб-додатка на три окремі функціональні ролі: модель даних (model), користувальницький інтерфейс (view) і керуючу логіку (controller). Таким чином, зміни, внесені в один з компонентів, надають мінімально можливий вплив на інші компоненти. У даному патерні модель не залежить від подання або керуючої логіки, що робить можливим проектування моделі як незалежної компонента і, наприклад, створювати кілька зображень для однієї моделі.
309
Вперше цей шаблон був застосований у фреймворку, що розробляв для мови Smalltalk, у кінці 1970-х років. З цього моменту він відіграє основну роль у більшості фреймворків з призначеним для користувача інтерфейсом. Він докорінно змінив погляд на проектування додатків. У зв’язку із проблемами, які виникають при проектуванні cучасних систем використовуючи даний шаблон, було вирішено додати окрему функціональну роль сервіс (service). Згідно з цим, структура проекта матиме такий вигляд: Моделі (Models), містять всю необхідну інформацію, з якою працює користувач. Контролер (Сontroller) набір всіх подій. Сервіс (Service) отримує дані від контролера, по них здійснює необхідні маніпуляції з даними із моделі. Інтерфейс (view), те що бачить користувач. Життєздатність даного методу проектування було доведено при проектуванні реальних робочих проектів. 1. 2. 3.
Список літератури Будай А. Дизайн-патерни - просто, як двері / Будай А. – СПб. : Київ, 2011. – С. 25-26 . Паттерны проектирования [Електронний ресурс] - Режим доступу до статті: http://design-pattern.ru/ Модель-вид-контролер [Електронний ресурс] - Режим доступу до статті: http://uk.wikipedia.org/wiki/Модель-вид-контролер
310
Володимира Куліш Науковий керівник – доц. Воробець О.І. Кардіомонітор на основі мікроконтролера STM32F405 Кардіомонітор – комплекс апаратів і приладів, що забезпечують можливість тривалого безперервного спостереження за серцевою діяльністю хворого, сигналізацію про порушення серцевого ритму, а також можливість електричної стимуляції серця. Використання кардіомоніторів в декілька разів знижує ризик раптової смерті у хворих з інфарктом міокарда, суттєво покращує якість діагностики і лікування кардіологічних хворих [1]. Тому проблема тривалого і безперервного контролю за станом серця є актуальною, але порівняно складною науковою задачею, вирішення якої дозволяє підвищити рівень автоматизації та поліпшити технології лікування хворих. Метою даного дослідження є модернізація типової схеми кардіомонітора для підвищення їх інформативності, якості подання інформації для лікаря, збільшення кількості отриманих даних та швидкості їх обробки. Для досягнення цієї мети запропоновано в типовій схемі кардіомонітора використати сучасний мікроконтролер STM32F405 на основі ядра CortexM4 [2] разом з системою зняття електрокардіограм (ЕКГ) 12lead EASI [3]. На рис. 1 зображена структурна схема типового кардіомонітора, що відповідає системі вимірів EASI, та запропонована нами його модернізація. Дана схема є оптимальною для забезпечення найбільшої функціональності даного вимірювального пристрою. Однак використання мікроконтролера STM32F405 суттєво спростить дану схему, а також збільшить її швидкодію за рахунок зменшення часу, що витрачається на передачу даних між блоками АЦП і мікропроцесором, оскільки STM32F405 вже містить у собі вбудовані АЦП, зі збільшеною частотою роботи. Крім цього, даний крок дозволить зменшити витрати на комплектацію приладу і збільшить його надійність.
311
LCD-дисплей
STM32F405 Енергонезалежна пам'ять
Електрод E Електрод S Електрод A
буфер
ОП ES
АЦП Засоби індикації
буфер ОП AS
буфер
Мікропроцесор ОП
буфер Електрод I
АЦП
AI
Енергонезалежна пам'ять
Електрод G буфер
Засоби передачі
АЦП
Суматор
Рис.1. Модернізація типового кардіомонітора До мікроконтролера підключений модуль відображення сигналів ЕКГ (LCD-дисплей), засоби передачі та збереження інформації. Передбачена також можливість запису результатів обробки на microSD картку. Завдяки збільшеній внутрішній пам'яті мікроконтролера, основана обробка та аналіз сигналів здійснюється саме мікроконтролером STM32F405. 1.
2.
3.
Список літератури Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ: Учеб. Пособие для вузов / А. Л. Барановский, А. Н. Калиниченко, Л. А. Манило и др.; Под ред. А. Л. Барановского и А. П. Немирко.- М.: Радио и связь, 1993. - 248 с. Data sheet STM32F405. – Електронний ресурс. Режим доступу http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN1035/ PF252144. Gordon E. Dower. EASI 12-Lead Electrocardiography.- Totemite Inc, 1996, pp.. 135, ISBN-10: 096514240X.
312
Ольга Кушнір Науковий керівник – доц. Руснак М.А. Каталогізація електронних книг Електронна книга (англ. e-book, e-text) — версія книги в електронному (цифровому) вигляді. Такі книжки можна читати за допомогою комп'ютерів, мобільних телефонів чи спеціалізованих пристроїв. Електронними книгами також є навчальні електронні посібники, до складу яких, окрім тексту, належать растрові зображення, приклади даних, вправи, спеціально написані коментарі і відповіді на можливі запитання. Електронні книги іноді закодовані видавцем книги для обмеження кола користування, тоді як електронні тексти розповсюджуються вільно. Особливою популярністю останнім часом також користується правова і технічна електронна документація у вигляді інформаційних правових систем і систем по нормативно - технічній документації. Зручність користування і пошуку необхідної інформації оцінили вже багато і популярність таких систем постійно зростає. Поширення систем електронного документообігу спричиняє переведення паперових книг в електронний формат. Отже, ця тема дуже актуальна. Одним із технічних споживачів електронних книг є електронна бібліотека, яка надає користувачу (в основному Інтернету) екземпляр даної книги у певному форматі. На сьогоднішній день широко популярними стали електронні книги, а в зв’язку із поширенням мережі інтернет, усі користувачі Всесвітньої павутини мають доступ і можливість завантажувати електронні книги у будь-якій кількості і на будьякі теми з електронних бібліотек. Але поруч з великою кількістю переваг, існує і багато недоліків та проблем, які потребують розв’язання. Однією з них є проблема іменування файлів, тобто самих електронних книг. Якщо користувач має величезну власну бібліотеку, то важко знайти той чи інший документ, а відкривати кожну книгу і перевіряти, чи це те, що потрібно, може зайняти дуже багато часу. Тому в даній роботі досліджуються питання полегшення
313
цього процесу та пропонується власний підхід до розв’язання даної проблеми, а саме створення додатка для ОС Android, який дозволяє звести затрачений час до мінімуму. Розроблений додаток дозволяє перейменувати обрані електронні книги в певному форматі. Оптимальним форматом для підпису книги вирішено обрати такий (приклад): Белов А.В. Финансы и кредит. – М.: ИНФРА-М, 1997. - 94 с. Додаток дає можливість реалізувати пошук по каталогу за певним критерієм, який обирає користувач на власний вибір (за автором, назвою, видавництвом чи роком видання), здійснювати сортування по кожному з вищеперерахованих критеріїв, відмічати книги які прочитані та, звичайно ж, відкривати їх для читання. Для реалізації цього сервісу будемо використовувати технології Java. Це об'єктно-орієнтована мова програмування, випущена компанією Sun Microsystems у 1995 році як основний компонент платформи Java. Зараз мовою займається компанія Oracle, яка придбала Sun Microsystems у 2009 році. Синтаксис мови багато в чому походить від C та C++. У офіційній реалізації, Java програми компілюються у байткод, який при виконанні інтерпретується віртуальною машиною для конкретної платформи. Додаток буде написаний для операційної системи Android. Android — операційна система і платформа для мобільних телефонів та планшетних комп'ютерів, створена компанією Google на базі ядра Linux. Телефон під керуванням операційної системи Android може виконувати більшість функцій, притаманних комп'ютеру. Отже, додаток, представлений у нашому дослідженні, полегшує й оптимізує роботу користувача ОС Android. Цей сервіс може бути впроваджений для обслуговування замовників. Список літератури 1. Joshua Bloch Effective Java [Текст] / Bloch Joshua. - Addison-Wesley, 2008. - 369 c. 2. Учебник по Андроид [Електронний ресурс].- Режим доступа: www. URL : http://startandroid.ru/ru/ - 14.03.2013 р.
314
Василь Макаревич Науковий керівник – доц. Фратавчан В.Г. Моделювання рольових ігор. Аналіз та інтерпретація даних Комп'ютерна гра – комп'ютерна програма, що слугує для організації ігрового процесу. Всі ігри поділяються на жанри за певними характерними ознаками, за якими їх можна вважати схожими. Найпопулярнішими жанрами на даний момент є FPS (військові ігри), Action (пригодницькі ігри), MMORPG (ігри жанру RPG, розраховані на велику кількість гравців). До складових комп'ютерної гри входять сеттінг, геймплей (ігровий процес та враження від проходження гри) та ігровий рушій. У роботі представлена реалізація геймплею покрокової стратегії за допомогою програмної платформ .NET 4.5 та XNA Game Studio 4. Як IDE використано Visual Studio 2010. Покрокова стратегія – жанр комп’ютерних ігор, основна особливість якого – це те, що гравці виконують свої дії послідовно. На даний момент у світі існують два найпоширеніші види покрокових стратегій, основні відмінності яких можна показати на прикладі найвідоміших їх представників – Heroes of Might and Magic та Civilization [1]. Особливості Heroes of Might and Magic: довгий розвиток, розвинута економічна складова та збір ресурсів, битви відбувають також у покроковому режимі на окремих картах, розвинута система мультиплеєру (режиму багатьох гравців) [2]. Особливості Civilization: гравець контролює цілою країною, міста обробляють навколишні клітинки, розвинута система дипломатії, розгалужене дерево розвитку, велика різноманітність військ та будівель [3]. У даній роботі реалізована покрокова стратегія першого типу. Для реалізації покрокової стратегії реалізовані класи та методи для таких ігрових компонентів, як ресурси, копальні, міста, будівлі та юніти. Ресурси – елементи геймплею, їх необхідно збирати, будуючи на їхньому місці копальні. Ресурси необхідні для будівництва будівель в містах та найму юнітів. Копальні – спеціальний вид будівель, необхідний тільки для
315
добування ресурсів. Міста – центр економічної складової гри, саме в них потрібно будувати будівлі та наймати нові війська. Будівлі – елементи геймплею, необхідні для найму юнітів та їхнього підсилення, за рахунок збільшення їхніх характеристик. Юніти (війська) – основний елемент гри, оскільки, саме управляючи ними, гравець просувається до перемоги. Для урізноманітнення процесу гри та збільшення можливої кількості ігрових стратегій, створено кілька різних видів військ, кожен сильніший за один, і слабший за інший (піхота, кавалерія, стрільці, катапульти та інші). Основна задача обох гравців, які грають на одному комп’ютері, захопити місто суперника. Дана задача досягається шляхом військової окупації, однак перед цим обоє гравців мають можливість розбудувати своє місто різними шляхами, підсилюючи ті чи інші види військ, роблячи ставку на них. Саме цей аспект, а також обмеженість та випадковість ресурсів на карті створюють підґрунтя для безлічі різноманітних тактик шляху до перемоги. Для того, щоб гра не закінчувалась миттєво, існують обмеження на придбання військ чи будівництво будівель за один хід. Регулятором тривалості однієї партії є нейтральні війська – загони, ворожі для обох гравців. За їхнє знищення гравці також отримують додаткові бонуси до ресурсів. Список літератури 1. Пошаговая стратегия [Електронний ресурс] – Режим доступу : www. URL : - http://ru.wikipedia.org/wiki/Пошаговая_стратегия - 14.03.2012 р. 2. Heroes of Might and Magic [Електронний ресурс] – Режим доступу : www. URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Heroes_of_Might_and_Magic - 14.03.2012 р. 3. Civilization [Електронний ресурс] – Режим доступу : www. URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Civilization - 14.03.2012 р.
316
Павло Михалецький Науковий керівник – доц. Воробець О.І. Цифровий осцилограф на основі мікроконтролера STM32F405 на ядрі Cortex-M4 Осцилограф – пристрій, який призначений для дослідження амплітудних та часових параметрів електричного сигналу, що подається на його вхід. Розробка компактних, з високою роздільною здатністю за амплітудою і частотою осцилографів для дослідження цифрових і мережевих комп’ютерних пристроїв є актуальною задачею. Метою даного дослідження є модернізація відомих схемотехнічних рішень цифрових осцилографів [1], для підвищення точності та швидкості обробки досліджуваних сигналів. Цифровий осцилограф спроектовано на базі мікроконтролера STM32F405 з ядром Cortex-M4 [2], що дає можливість значно розширити частотний діапазон та підвищити чутливість вхідного каналу за рахунок розширеної розрядної сітки до 32 біт. Одними з основних характеристик мікроконтролерів серії STM32F4хх є підтримка обчислень з плаваючою крапкою, збільшений до 192 Кб об’єм ОЗП та збільшена частота роботи АЦП. Виведення сигналів здійснюється на LCD-монітор. В розробленому пристрої також передбачено збереження результатів виконання операцій математичної обробки вхідних сигналів на флеш-носії, зокрема на карти microSD формату. Пристрій можна використовувати для дослідження сигналів довільної форми, максимальна частота яких не перевищує смуги в 10 МГц. Структурна схема модернізованого осцилографа (рис.1) містить блок комутації вхідних сигналів, блок керування, модулі комутації LCD-дисплею та персонального комп’ютера. Окремо передбачено можливість під’єднання програматора для
317
програмної прошивки мікроконтролера на макетній платі, що забезпечує зручність налаштування схеми у процесі налагоджування пристрою. Блок комутації вхідних сигналів Блок керування
Мікроконтроллер з вбудованим АЦП
LCDдисплей Модуль комутації з ПК
Рис. 1. Структурна схема осцилографа
Для самокалібровки вхідних каналів та підвищення точності математичної обробки аналізованих сигналів передбачається програмний модуль вбудованого генератора каліброваних сигналів з можливістю їх виведення на LCD-дисплей та екран персонального комп’ютера.
1. 2.
Список літератури eOscope. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.eosystems.ro/index.php/projects/eoscope. Data sheet STM32F405. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN1035/ PF252144.
318
Дмитро Мойсюк Науковий керівник – доц. Валь О.Д Дослідження архітектури MVC (модельпредставлення-контролер) на основі RubyonRails Актуальність використання архітектурних шаблонів при проектуванні: Потреба застосування архітектурних шаблонів виникла, коли перед розробниками постало безліч проблем, пов’язаних з розробкою складних систем. Програмісти, які займаються проектуванням комплексних графічних систем, почали стикатися з проблемами поєднання, дизайну та реалізації програмного коду в рамках ресурсу. Використовували стандартні підходи і методики реалізації бізнес - логіки , коли код програми розміщувався безпосередньо в тілі програми, і тому розробникам стало досить складно підтримувати внутрішній інтерфейс складних систем. На допомогу програмістам і розробили архітектуру MVC, показану на рисунку:
RubyonRails базується на архітектурі MVC. Цей підхід має такі переваги: ізоляція бізнес – логіки від інтерфейсу; як можна менше повторень коду (принцип DRY) відносно проста розробка за рахунок суворого розподілу коду за призначенням. Модель описує структуру бази даних у термінах об’єктноорієнтованого програмування. Так, в Rails, модель – це звичайний клас, що успадковує весь необхідний функціонал від класу ActiveRecord::Base. Примірник (об’єкт) такого класу описує один рядок з відповідної таблиці бази даних. Таким
319
чином, моделі приховують від розробника тонкощі роботи з конкретної СУБД. Представлення – це безпосередньо інтерфейс, який бачить користувач. На цьому рівні розробник робить шаблони, які перетворюються в HTML, CSS, JavaScript. Контролер пов’язуємодель і представлення. Саме в контролері розміщують основну логіку. Кожен публічний метод контролера називається дією. Висновок. Основною перевагою застосування концепції MVC– це чіткий розподіл логіки представлення (інтерфейсу користувача) та бізнес - логіки . Інтерфейс, який надається, повинен відрізнятися, якщо запит приходить з персонального комп’ютера або з мобільного телефону. Модель повертає однакові дані, єдина різниця полягає в тому, що контролер використовує різні види для виведення даних. Архітектура MVCсуттєво зменшує складність великих додатків. Код виходить більш структурованим і, тим самим, забезпечується підтримка. Список літератури 1. В.Гнот, В.Ятмович «Застосування архітектурного шаблону MVC у розробці веб-додатків 2. http://habrahabr.ru/post/136086/ 3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Model-View-Controller»
320
Юрій Морозевич Науковий керівник – доц. Руснак М.А. Перейменування електронних книг На сучасному етапі розвитку суспільства дедалі більшу роль відіграють цифрові носії інформації. У електронному вигляді зберігають кінофільми і фотографії, книги і газети, музичні твори і т.д. Як правило, ця інформація організовується у файли певного типу, файли групуються в каталоги та підкаталоги, набір каталогів утворює бібліотеку. Зростання кількості файлів у бібліотеці породжує цілий ряд задач, які вимагають якнайшвидшого розв’язування. Однією із таких задач є задача розробки і впровадження єдиного стандарту для іменування файлів у бібліотеці. На жаль, на даний час єдиного стандарту немає. Аналіз способів іменування файлів у популярних електронних бібліотеках (Librusec, Genesis, TRAUM Library) показує, що назва файла повинна містити три основних характеристики книги – ПІБ автора (авторів), назву книги та рік видання. Ці характеристики мають бути відокремлені одна від одної, що дозволить застосувати засоби авторизованої обробки. В роботі розглядається задача побудови за заданими шаблонами імені файла із використанням інформації, яка знаходиться всередині файла. Формування нової назви відбувається за таким принципом: Прізвище І.П. – Назва – Рік.тип. Для розв’язування цієї задачі розроблена програма мовою С++, яка автоматизує перейменування файлів у бібліотеках великого розміру. На даному етапі програма аналізує вміст у форматах .txt та .fb2, відшуковує потрібні для формування імені характеристики і перейменовує файл. Структура каталогів та бібліотеки в цілому зберігається. Якщо неможливо виділити із файлу необхідні характеристики, файл буде помічено спеціальною позначкою і користувач зможе перейменувати файл вручну. Правила, які я використав для пошуку автора, назви та року формату txt: - правило для знаходження автора: шукаємо перше входження великої літери, наступним має бути мала літера, поки наступний символ буде не малою літерою, наступний символ перевіряємо, чи
321
це пробіл, наступний символ перевіряємо, чи це велика літера, якщо так наступний символ перевіряємо, чи це крапка, якщо так наступний символ перевіряємо чи це велика літера, якщо так наступний символ перевіряємо, чи це крапка, якщо так то ми знайшли автора; - правило для знаходження назви книги: шукаємо перше входження символу « і починаємо записувати вмістиме, поки не знайдемо символ », це і буде назва книги; - правило для знаходження року: шукаємо перше входження цифри 1 або 2, якщо так, перевіряємо наступних три символи чи вони є числами, якщо так, то ми знайшли рік. Правила, які я використав для пошуку автора, назви та року формату fb2; - правило для знаходження автора: шукаємо тег first-name, якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо перший символ після > , потім шукаємо тег middle-name якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо перший символ після > , потім шукаємо тег lastname, якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо символи починаючи після символу > і до символу <. Після цього перевіряємо, чи по батькові щось записано, то автор матиме вигляд Прізвище І.П., в інакшому випадку Прізвище І. Автор знайдений; - правило для знаходження автора: шукаємо тег book-title, якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо символи починаючи після символу > і до символу <. Назва книги знайдена; - правило для знаходження автора: шукаємо тег data, якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо перші чотири символи після символу >, інакше шукаємо тег data value, якщо тег не порожній, то запам’ятовуємо перші чотири символи після символу >. Рік знайдено. Список літератури 1. Описание формата ТХТ [Электронный ресурс] / - Режим доступа : www. URL: http://reeed.ru/info_txt.php/ - 14.03.2013 p. 2. С++ [Електронний ресурс] / - Режим доступу : www. URL: http://uk.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B/ - 14.03.2013 р. 3. Управление библиотекой и универсальный конвертер электронных книг [Электронный ресурс] / - Режим доступа : www. URL: http://habrahabr.ru/post/86451/ - 14.03.2013 р.
322
Артем Надєєв Науковий керівник – доц. Ляшкевич В.Я. Побудова онтології «тестування комп’ютерних систем і їх складових» для пошуку діагностичної інформації Задача інформаційного пошуку, на сьогодні, є досить актуальною, оскільки в різних галузях науки і техніки накопичені величезні обсяги інформації, і темпи їх зростання збільшуються. Також задачу інформаційного пошуку можна розглядати в рамках задачі пошуку знань про засоби та об’єкти діагностування, використовуючи поняття діагностичної інформації [1], що є корисною для проведення процесу діагностування комп’ютерних систем і їх складових. Для реалізації процесу інтелектуального діагностування комп’ютерних систем і їх складових використовуються інтелектуальні системи діагностування, чи системи діагностування, що базуються на окремих компонентах штучного інтелекту [2]. Обов’язковою складовою таких систем є бази знань, або інші модулі – починаючи з окремих файлів зі знаннями, і аж до сховищ знань, у яких зберігаються знання, необхідні для реалізації процесу інтелектуального діагностування. Знання, які несе діагностична інформація, можна представити різними способами, одним з яких – структурноонтологічний підхід на основі стандарту IDEF5 [3], згідно з якого, створення онтології предметної області «Тестування комп’ютерних систем і їх складових» націлено на оптимальну структуризацію діагностичної інформації з метою забезпечити порядок і повноту опису процесу діагностування. Побудова онтології передбачає формування таксономії класів понять предметної області та структури понять і відношень цієї предметної галузі на основі експертних представлень та оцінок [2]. Для побудови онтології предметної галузі «Тестування комп’ютерних систем і їх
323
складових» розроблено конструкцію словарної статті на основі 16 ознак діагностичної інформації, які подано в таблицях з діагностичною інформацією виду «об’єкт – властивість»: ( D, R ) , D ≠ ∅, R ≠ ∅ , де D - множина об’єктів, R - множина властивостей. Результатом побудови таблиці є встановлення бінарних відношень між об’єктами та властивостями. Стовпці таблиці відповідають об’єктам предметної галузі, а рядки відображають множину властивостей цих об’єктів, що є структурою простої ядерної конструкції мови ситуаційного моделювання [4]. Продукційна модель або модель, що базується на правилах, дозволяє представити знання у вигляді тверджень, що мають вигляд природної мови типу: «Якщо А, то В». Під антецедентом А і консеквеном В розуміють деяку множину фактів. Тому формування множини правил, на основі яких буде здійснюватися аналіз документу використано генетичне програмування. Для оцінки популяції використана формула Дайса. Програма написана на мові програмування Object Pascal в середовищі Delphi 7.0. Список літератури 1. Локазюк В. М. Інформаційна система пошуку діагностичної інформації мікропроцесорних пристроїв / В. М. Локазюк, В. Я. Ляшкевич // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – Харків: Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”. - 2006. - №.6 (18). – С.103 - 109. 2. Поморова О.В., Олар О.Я. Формалізація представлення знань у багатокомпонентних інтелектуальних системах діагностування мікропроцесорних пристроїв // Міжнародний науково-технічний журнал «Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології». – 2006. – № 1 (11). – С. 146 -150. 3. Рогушина Ю.В., Гладун А.Я. Онтологический подход к мультилингвистическому анализу информационных ресурсов в сети Интернет // Сб. трудов VI Межд. конф. «Интеллектуальный анализ информации – 2006». – Киев. – 2006. – С. 237-246. 4. Найханова Л.В. Технология создания методов автоматического построения онтоологий с применением генетического и автоматного программирования: Монография. – Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2008. – 244 с.
324
Алекс Никорак Наукові керівники – проф. Саченко А.О., асист. Рощупкін О.Ю. Вдосконалення алгоритму стабілізації балансуючого мобільного робота на основі ПІД-регулятора На сьогодні балансуючі роботи набувають додані більшого розповсюдження. Сфера застосування таких роботів, що випуска– ються фірмами Segway, Lego, Toyota та інші є дуже широкою: це і скутери для прогулянок, і роботи екскурсоводи та асистенти, домашні роботи помічники тощо. Відомо багато алгоритмів та технічних застосувань для балансуючих роботів [1]. Кожен алгоритм є уніка– льний для окремого рішення, тому актуальна розробка універ–сального алгоритму який зможе об’єднати велику кількість основних технічних рішень по стабілізації балансуючого робота, що розгля–дається. Основною задачею для балансуючого робота є визначення таких параметрів як швидкість робота (V), кут між роботом та поверхнею пересування (θ) та швидкість зміни цього кута (dθ/dt) (рис. 1) [2], у зв’язку із тим що вони змінюються, у даній роботі досліджено алгоритми стабілізації балансуючого мобільного робота. Запропонований алгоритм на основі ПІДрегулятора можна описати такими кроками: 1) модуль балансування (МБ) передає дані про зміну положення робота відносно поверхні переміщення; 2) модуль керування (МК) і обробки інформації отримує ці дані і виконує розрахунки різниці між значенням стану балансування і поточним значенням, якщо вони відрізняються, ПІД-регулятор проводить розрахунок і визначає граничне значення швидкості двигунів; 3) МК перетворює дані в імпульси і подає їх на драйвер двигуна. Для дослідження алгоритму потрібно розробити пристрій, який відповідатиме таким вимогам: - мати модульну структуру, яку можна легко змінювати; - бути універсальним та мати вбудований програматор; - сумісним з більшістю сенсорів і під’єднуватися до порту USB; - використовувати живлення +5 вольт та окреме живлення широкого діапазону напруги для живлення двигунів.
325
Апаратна частина (рис. 2) включає: 1) МБ (заміру нахилу та прискорення V, θ); 2) МК та обробки інформації; 3) драйвер двигунів. Модуль заміру нахилу та прискорення реалізовано на аналоговому датчику прискорення фірми Freescale Semiconductor, який виготовлено за MEMS технологією, і призначений для вимірювання прискорень в діапазонах від 0 ± 1,5g до 0 ± 250g (g = 9.8 м/с) по одній, двох або трьох осях [5]. МК та обробки інформації реалізовано на базі контролера фірми Atmel, а саме ATmega 328. У складі модуля є 14 цифрових входів/виходів, з яких 3-6 виводів використовуються як ШИМ. Окрім того модуль включає 6 аналогових входів та має 16 кб флеш-пам’яті [4]. Модуль управління двигунами реалізовано на основі мікросхеми драйвера двигунів ULN2004, який використовує окреме живлення для двигунів і працює у широкому діапазоні напруг. Експериментально оцінено два алгоритми на основі ПІД-регулятора і фільтра Калмана. Алгоритм ПІД-регулятора постійно змінює граничну швидкість двигунів і чим менша різниця між значенням балансування, тим менша швидкість двигунів і навпаки. Перевагами алгоритму є: не великий обсяг пам’яті відкомпільованого алгоритму; точність визначення кута між балансуючим мобільним роботом та поверхнею складає 2 мм. Хоча даний алгоритм вимагає порівняно більшу кількість розрахунків у порівнянні з алгоритмом на основі фільтра Калмана, застосування фільтру Калмана приводить до часових затримок між даними і зменшення швидкодії алгоритму. Тому доцільне використання алгоритму ПІД-регулятора. Список літератури 1. Zhijun Li, Chenguang Yang, Liping Fan Advanced Control of Wheeled Inverted Pendulum Systems, Springer, 2013 – p. 218 2. [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.dena.demon.nl/balansbot.html 3. J. Kuffner, Jr., Satoshi Kagami, Masayuki Inaba, and Hirochika Inoue //Proceedings of Humanoids 2000: First RAS/IEEE Int’l Conf. on Humanoid Robots – Pp. 1- 4 4. [Електронний ресурс], Режим доступу: http://www.atmel.com/Images/Atmel-2486-8bit-AVR-microcontroller-ATmega8_L_datasheet.pdf 5. Shimo-Meguro, Meguro-ku // Freescale Semiconductor Japan Ltd. DataMMA7260QT, 2008 — Pp. 1-12
326
Ігор Одайний Науковий керівник – доц. Воробець О.І. Проектування функціонального генератора сигналів на основі мікроконтролера серії STM32F4 В радіоаматорській практиці часто виникає потреба генерування сигналів заданої частоти та форми з прецизійною точністю. З ростом доступності мікроконтролерів з’явилася можливість створення цифрових універсальних генераторів сигналів довільної форми, при цьому уникнувши великих затрат. Проте досі існує проблема покращення масо-габаритних показників даних пристроїв: якісні генератори сигналів порівняно громіздкі і навпаки – при спробах зменшення розмірів генератора погіршуються його технічні характеристики. Один з підходів до виконання цього завдання запропоновано у даній роботі. До характеристик сигналу відносять: амплітуду, довжину хвилі, частоту або період, інші. Для тестування електронної обчислювальної техніки зазвичай досить чотирьох типів сигналів: синусоїдний, пилоподібний, трикутний, прямокутний. В генераторах, зібраних на основі мікроконтролерів, для цього використовують таблиці значень вибірок сигналів [1]. Це зручно у випадку, коли для розрахунку вибірок необхідно затратити надто багато процесорного часу. Дану задачу дозволяють вирішити мікроконтролери з ARM архітектурою ядра [2]. Такий підхід забезпечує зручність регулювання частоти, фази та амплітуди сигналу, що виводиться за допомогою звичайних регуляторів. Візуальний контроль параметрів і форми сигналів зручно проводити на графічному дисплеї або знакосинтезуючому індикаторі. Це дозволяє максимально зменшити розміри пристрою. Для цієї задачі вибрано мікроконтролер STM32F405RG [2], основні характеристики якого такі: 192 Кб ОЗП, 32-розрядне ядро Cortex-M4 з тактовою частотою 168 МГц, 15 комунікаційних інтерфейсів. Це дає можливість проводити обчислення значення вибірки сигналу для виведення на ЦАП з
327
Регулятор амплітуди Регулятор частоти
ЦАП
Перемикач форми сигналу
Мікроконтролер
швидкістю порядка 160 Мбіт/с, щоб генерувати сигнали з частотою до 10 МГц. Пристрій складається з основних вузлів: блок управління, мікроконтролер з ЦАП, формувач вихідного сигналу та дисплей.
Роз’єм виведення сигналу
LCDдисплей
Рис. 1. Структурна схема генератора
Тип та параметри сигналу задаються перемикачами вузла управління. Значення параметрів виводять на дисплей [3]. Мікроконтролер прораховує значення вибірок сигналу за певними заданими алгоритмами та подає їх на ЦАП, звідки сигнал виводиться через комутаційні роз'єми. 1.
2.
3.
Список літератури Генератор сигналов на микроконтроллере – моделирование в среде Proteus и Keil uVision: [Електронний ресурс] // Режим доступу.: http://atdevil.ru/mcs-51-lessons/urok-2.-generator-signalov-namikrokontrollere-modelirovanie-v-srede-proteus-i-keil-uvision.html STM32F405RG. High-performance and DSP with FPU, ARM CortexM4 MCU with 1 Mbyte Flash, 168 MHz CPU, Art Accelerator: [Електронний ресурс] // Режим доступу.: http://www.st.com/web/catalog/mmc /FM141/SC1169/SS1577/LN1035/ PF252144 О том, как подключить знакосинтезирующий ЖК индикатор 16x2 знаков: [Електронний ресурс] // Режим доступу : http://infarct.nm.ru/text-lcd.htm
328
Микола Олексюк науковий керівник – асист. Шкільнюк Д.В. Додаток на платформі Android для розпізнавання візитних карток Мобільні технології в нашому світі з кожним роком стають все зручнішими і, природно, все глибше проникають у наш побут та в різні галузі діяльності людини. На сьогодні ринок техніки все більше і більше тяжіє до мобільних пристроїв. Для сучасної людини головне – це постійно мати доступ до інтернету, електронної пошти, соціальним мережам. У такій ситуації без мобільних пристроїв ніяк не можна обійтись. Мобільні пристрої надають ряд переваг: невеликий розмір, тривалість роботи без підзарядки, багатофункціональність. Сьогодні неможливо уявити звичайний плин життя без мобільного телефону. За останні роки широкої популярності набули питання, які пов’язані з додатками для розпізнавання зображень та звукових сигналів. Майже у кожного користувача на мобільному пристрої встановлені додатки для розпізнавання мелодій, голосових команд, облич, штрих-кодів, QR-кодів, тексту. Зокрема, набула актуальність задача розпізнавання візитних карток. На практиці часто зустрічається ситуація, коли люди обмінюються візитними картками і не встигають записати контакти на телефон, а згодом гублять картки. Тому виникає необхідність додатків, за допомогою яких можна за короткий проміжок часу записати дані в телефонну книжку. Тобто користувач фотографує візитну картку, пристрій отримує зображення, розпізнає дані й автоматично робить запис у телефонній книзі. На сьогоднішній день існує ряд аналогів для розпізнавання візитних карток. Зокрема: CamCard, Yolu Card Reader, Abby Business Card Reader, Card To Contact, Scan Biz Card. Провівши аналіз всіх вищезгаданих додатків, можна зробити наступні висновки: ряд додатків не розпізнають кирилицю; в деяких додатках необхідно вручну вказувати область, де знаходиться
329
номер, прізвище та ім’я; висока вартість; ряд додатків використовують хмарні сервери для розпізнавання, а саме отримавши фото, відправляють його на сервер, сервер розпізнає і відправляє дані назад на пристрій, навантажуючи цим самим інтернет – з’єднання мобільного пристрою. Тому виходячи з вищесказаного, пропонується розглянути систему, яка розпізнає візитні картки з текстом, який написаний кирилицею, не використовуючи хмарні сервери, без додаткових дій з боку користувача при визначенні області, де знаходиться номер, прізвище та інші контактні дані. Розроблена система працює за такою схемою: користувач фотографує візитну картку, система отримує зображення, відбувається розпізнавання зображення та визначення необхідних даних, запис даних в телефонну книгу. Розглянемо детальніше механізм розпізнавання зображення. Система отримує зображення та за допомогою методів сегментації, пошуку за шаблоном та аналізу зв’язних областей [1] відбувається визначення областей з текстом. На наступному етапі за допомогою методів порівняння з еталоном відбувається розпізнавання тексту. На заключному етапі, використовуючи регулярні вирази, визначається номер телефону, прізвище та ім’я, електронна адреса. Після визначення контактних даних відбувається запис в телефонну книжку. Розроблена система реалізована засобами Android SDK[2]. Подальші дослідження будуть спрямовані на підвищення якості розпізнавання. 1. 2.
Список літератури Форсайт Д. А. Компьютерное зрение. Современный подход [Текст] / Д. А. Форсайт. - СПб.: Вилиамс, 2004. -928 с. Рето Майер. Программирование приложений для планшетных компьютеров и смартфонов [Текст] / Рето Майер. - СПб.: Ексмо, 2011. - 671 с.
330
Наталія Паранчич Науковий керівник – асист. Ілащук М. С. Ідентифікація особистості за відбитками пальців Актуальність проблеми. У наш час паролі, персональні ідентифікаційні номери і спеціальні ідентифікаційні картки стали життєвою необхідністю. Наприклад, щоб отримати готівку з банкомату, вам потрібний код PIN, щоб отримати доступ до поштової програми або до певної категорії комп'ютерних даних, необхідний пароль. У світлі останніх подій, що відбуваються в світі, особливо у зв'язку із зростанням активності міжнародного тероризму, питанням безпеки приділяється дедалі пильніша увага. Таким чином, людина повинна зберігати у своїй пам'яті величезну кількість різних комбінацій цифр і букв. Щоб полегшити долю сучасної людини, компанії, що спеціалізуються на виробництві комп'ютерів, почали займатися розробкою біометричних технологій. Біометрія - ця наука, що вивчає можливості використання різних характеристик людського тіла (будь то відбитки пальців або унікальні властивості людської зіниці чи голосу) для ідентифікації кожної конкретної людини. Користуючись біометричними технологіями, людина ніколи не зможе забути необхідний йому пароль або код, оскільки його великий палець, голос або зіниця ока завжди знаходяться з ним [1]. Опис методу. Відбиток пальця утворює так звані папілярні лінії на гребінчастих виступах шкіри, розділених борозенками. З цих ліній складаються складні візерунки (дугові, петльові та завиткові), які мають властивості індивідуальності й неповторності, що дозволяє абсолютно надійно ідентифікувати особу. Хоча відсоток відмови в доступі уповноважених користувачів складає близько 3, відсоток помилкового доступу менше одного до мільйона. Переваги доступу по відбитка пальця - простота використання, зручність і надійність. Весь процес ідентифікації займає мало часу і не вимагає зусиль від тих, хто
331
використовує дану систему доступу. Дослідження також показали, що використання відбитка пальця для ідентифікації особистості є найбільш зручним з усіх біометричних методів. Імовірність помилки при ідентифікації користувача набагато менше в порівнянні з іншими біометричними методами [2]. Крім того, пристрій ідентифікації по відбитку пальця не вимагає багато місця на клавіатурі або в механізмі. Образ відбитка пальця, як правило, зберігається у двійковому коді, де кожен піксель малюнка описується 8 бітами, тобто 256 відтінками сірого кольору. У передових системах сканування цифровий образ відбитка обробляється за допомогою спеціального алгоритму поліпшення зображення. Цей алгоритм забезпечує зворотний зв'язок з датчиком для регулювання параметрів сканування. Коли датчик фіксує остаточний образ, алгоритм налаштовує контрастність і чіткість зображення відбитка для отримання найкращої якості. Методи ідентифікації відбитка пальця засновані на порівнянні зі зразками або на використанні характерних деталей. При розпізнанні по деталям із образа витягуються тільки специфічні місця, де знайдена особливість (деталь). Зазвичай це або закінчення гребеня, або його роздвоєння. Зміст шаблону в цьому випадку становлять відносні координати і відомості про орієнтацію деталі. Розпізнає алгоритм відшукує і порівнює між собою відповідні деталі. Ні поворот відбитка пальця, ні його паралельний перенос (зсув) не впливають на функціонування системи, оскільки алгоритм працює з відносними величинами. Список літератури 1. Биометрические технологии – альтернатива персональным идентификационным номерам и паролям [Электронный ресурс] Режим доступа : www. URL : http://www.k2kapital.com/archives/research/rs20000508.html/ 3.03.2013p. 2. Завгородний В.И. Комплексная защита информации в компьютерных системах : Учебное пособие. -М.: Логос, 2008, – 264 с.
332
Олексій Пшеничний Науковий керівник – доц. Яковлєва І.Д. Розробка інтелектуальної системи ідентифікації та автентифікації користувача з застосуванням алгоритму аналізу клавіатурного почерку Системи ідентифікації та автентифікації користувача застосовуються для керування повноваженнями, доступом до ресурсів та аудиту входу до системи [1]. Серед доступних методів найбільшим ступенем захищеності володіють біометричні засоби автентифікації, через те, що в цьому випадку ключ, за допомогою якого проводиться автентифікація не може бути випадково втрачений, загублений чи викрадений у власника. До біометричних систем автентифікації також належить і автентифікація користувача з використанням алгоритму аналізу клавіатурного почерку. Сьогодні, через збільшення кількості видів діяльності, що відбуваються з використанням ЕОМ, зросла необхідність в розробці надійнішого методу автентифікації користувачів[2], що дозволить покращити ступінь захищеності ЕОМ та інформації на робочому місці. Системи з використанням біометричної автентифікації застосовуються на об’єктах підвищеної важливості чи ризику, де доступ сторонньої, не зареєстрованої в системі особи, може спричинити великі збитки через втрату інформації різних ступенів секретності, виведення з ладу важливих промислових об’єктів та комплексів чи навіть спровокувати воєнний конфлікт. Розроблена система інтелектуальної ідентифікації та автентифікації користувача побудована на індивідуальних особливостях вводу текстової інформації користувачами інформаційних систем. Окрім розв’язання проблеми автентифікації, система також чутлива до психологічного стану суб’єкта, що автентифікується. Так, під час сильних емоційних переживань чи у стані зміненої свідомості відбуваються суттєві зміни у клавіатурному почерку суб’єкта, що не допускають його автентифікації навіть при правильному введені парольної інформації, що використовується для автентифікації.
333
Перед розробниками стала задача розробити просту і надійну систему біологічної автентифікації, що буде не помітна під час використання та створить додатковий захисний бар’єр для інформаційної системи. Розроблений алгоритм окрім безпосередньої автентифікації під час авторизації в системі може використовуватися для моніторингу активності користувача, та попередити виток інформації, у випадку, якщо довірена особа пройшла авторизацію та покинула робоче місце. Розроблена система автентифікації ґрунтується на зборі часових характеристик введення текстової інформації під час введення парольної інформації при автентифікації в системі, порівняння їх з еталонними для даного користувача та прийняття рішення стосовно допуску до авторизації суб’єкта що автентифікується (рис. 1).
Рис. 1. Принципова схема реалізації системи автентифікації з використанням алгоритму аналізу клавіатурного почерку 1. 2.
Список літератури Слива К. Защита будет активной // К. Слива. – Computerworld Россия. 2004, № 11. 49 с. Гузик В.Ф. Биометрическая нейросетевая система идентификации пользователя по особенностям клавиатурного почерка // Г.А. Галуев, М.Н. – Десятерик Нейрокомпьютеры: разработка и применение. 2001, № 7-8.
334
Костянтин Рипта Науковий керівник – доц. Тимофієва Є.М. Використання QR коду QR код (quick response — швидкий відгук) — матричний код (двовимірний штрих-код), розроблений і представлений японською компанією «Denso-Wave» в 1994 році. Основна перевага QR коду — це легке розпізнавання скануючим обладнанням (в тому числі й фотокамерою мобільного телефону), що дає можливість використання в торгівлі, на виробництві, в логістиці. Сьогодні QR коди найрозповсюдженіші в Японії, країні, де штрих-коди користувалися такою великою популярністю, що обсяг інформації, зашифрованої в коді, швидко перестав влаштовувати індустрію. Японці почали експериментувати з новими способами кодування невеликих обсягів інформації в графічному зображенні. І вже на початку 2000 року QR коди в Японії можна було зустріти на великій кількості плакатів, упаковок і товарів. QR коди активно використовуються й у туризмі. Наприклад, у Львові об'єднання бізнесменів «Туристичний рух Львова» розмістило QR коди більше ніж на 80 туристичних об'єктах. Це дозволяє туристам легко орієнтуватися в місті, навіть не знаючи української мови, тому що QR коди встановлені кількома мовами. Максимальна кількість символів, які вміщаються в один QR код: ● цифри — 7089; ● цифри і букви (включаючи кирилицю) — 4296; ● двійковий код — 2953 байт; ● ієрогліфи — 1817.
335
Є кілька стандартів документів, що охоплюють фізичні кодування QR кодів: Жовтень 1997 – AIM (Association for Automatic Identification and Mobility) International; Січень 1999 – JIS X 0510; Червень 2000 – ISO/IEC 18004:2000 Information technology – Automatic identification and data capture techniques – Bar code symbology – QR code ; 1 вересня 2006 – ISO/IEC 18004:2006 Information technology – Automatic identification and data capture techniques – QR code 2005 bar code symbology specification. На прикладному рівні є деякі відмінності між більшістю реалізацій. При шифруванні формат інформації записує дві речі: рівень корекції помилок і маску-шаблон, яка використовується для символу. QR коди можуть бути використані для зберігання інформації про банківський рахунок або дані кредитної картки, або вони можуть бути спеціально розроблені для роботи з конкретними додатками оплати медичних послуг, для переходу на веб-сайтах, а також для реєстрації в системі: QR-код відображається на сторінці і, коли користувач сканує його через смартфон, він буде автоматично авторизований на комп'ютері. Аутентифікація здійснюється за допомогою смартфону, який зв'язується ыз сервером. Список літератури 1. Читаем QR код [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.URL: http://www.ph4.ru/qr_qrinside.ph4/ Читаем QR код – 14.03.2013 р. 2. Data_Encryption_Standard [Електронний ресурс] – Режим доступу: www.URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Data_Encryption_Standard – 14.03.2013 р. 3. 3.QR code [Електронний ресурс] – Режим доступу: www.URL: http://en.wikipedia.org/wiki/QR_code –14.03.2013 р.
336
Євгеній Семенов Науковий керівник – проф. Остапов С.Е. Розпізнавання зашифрованого трафіка в VoIP-системах За останні кілька років, передача голосу з використанням IP (VoIP) стала привабливою альтернативою більш традиційних форм телефонії. Природно, з ростом її популярності дослідники почали вивчати шляхи підвищення ефективності та безпеки цього типу спілкування. На жаль, коли стало зрозуміло, що VoIP-пакети мають шифруватися для забезпечення конфіденційності, майже одразу було доведено, що просте їх шифрування не може бути достатнім з точки зору конфіденційності. Наприклад, деякі дослідження довели, що зашифровану розмову можна розпізнати, якщо VoIP-пакети спочатку стиснули алгоритмом кодування, який використовує змінний бітрейт (VBR – Variable Bit Rate), а потім зашифрували потоковим шифром зі збереженням довжини повідомлення [2]. Ми спрямували свої зусилля на детальне вивчення цієї потенційної вразливості. Було вирішено використовувати метод, розроблений науковцями Саарландського університету (Німеччина), який дозволяє розпізнати текст розмови, не займаючись її розшифровуванням. Цей процес здійснюється у два етапи. Спочатку виконується навчання системи шляхом передачі їй послідовно кілька разів певної фрази, а потім дана система зможе виявити цю фразу в зашифрованій послідовності IPпакетів. Фундаментальною ідеєю обраного методу є особливість кодування стиснення даних з використанням змінного бітрейту – кодування різних фонем у IP-пакети різної довжини. Сама ж атака полягає у формуванні зі створеного попередньо словника фрази, послідовність IP-пакетів якої якнайточніше б відтворювала послідовність IP-пакетів, згенеровану VoIPсистемою [3] . Система здійснення атаки базується на прихованій марківській моделі – статистичній моделі, що імітує процес,
337
схожий на марківський процес з невідомими параметрами. Її завданням є визначення невідомих параметрів на основі спостережуваних. Отримані параметри використовуються для подальшого аналізу й дуже часто саме при розпізнаванні різноманітних образів [1]. Перш ніж здійснювати аналіз розміру VoIP пакетів, їх необхідно відфільтрувати з усього мережевого трафіка. Для цього було використано спеціальний сніфер. За його допомогою можна здійснювати моніторинг мережевого трафіка та фільтрацію пакетів, що цікавлять нас. Необхідні для подальшого використання характеристики цих пакетів – їх розмір та часова мітка появи в мережі – записуються у файл, який в підсумку передається до спліттера – програми, що розбиває згенеровані дані на підпослідовності, вилучаючи паузи між фразами. Для того, щоб переконатися, що обрані інструменти відповідають поставленим раніше вимогам: шифруються і використовуються кодування змінним бітрейтом, було розроблено програмний продукт, що візуалізує розміри пакетів, які передаються під час використання VoIP. Список літератури 1. Hidden Markov Models, Theory and Applications. Edited by Przemyslaw Dymarski, ISBN 978-953-307-208-1, Hard cover, 314 pages, Publisher: InTech, Published: April 19, 2011 under CC BY-NCSA 3.0 license. 2. Charles V. Wright, Lucas Ballard, Scott E. Coull, Fabian Monrose and Gerald M. Masson. Uncovering spoken phrases in encrypted VoIP conversations //ACM Transactions on Information and System Security (TISSEC). – December 2010. – Volume 13, Issue 4. – Article No. 35. 3. http://www.infsec.cs.unisaarland.de/teaching/WS08/Seminar/reports/yes-we-can.pdf – Goran Doychev, Dominik Feld, Jonas Eckhardt, Stephan Neumann. Yes We Can: Uncovering Spoken Phrases in Encrypted VoIP Conversations.
338
Михайло Скрипський Науковий керівник – доц. Ляшкевич В.Я. Моделювання поширення викидів в атмосфері на основі паралельних обчислень Викиди від промислових об'єктів в атмосферу негативно впливають на навколишнє середовище, тому питання прогнозування шкідливої їх дії шляхом моделювання є актуальною задачею сьогодення. З цією метою створено ряд організацій та заходів, в тому числі для моделювання використовуються складні математичні обчислення, високу точність яких можна забезпечити використовуючи паралельні алгоритми обчислень. Модель гауссівського факела – найбільш розповсюджена методика моделювання забруднення атмосфери. У цій моделі припускається, що забруднення розповсюджується у вигляді струменя за напрямком вітру, а в поперечному розрізі струменя концентрація забруднювача має гауссівський (нормальний) розподіл. Модель гауссівського факелу працює в стаціонарному режимі, метеорологічні параметри незмінні в часі й просторі. [1] Системи моделювання ОНД-86 [2] та AERMOD [3] використовують модель гауссівського факела. Застосування паралельних обчислень для моделювання забруднення атмосфери за допомогою моделі гауссівського факелу дозволяє зменшити час обрахунку результату, забезпечуючи цим самим можливість отримання оперативного прогнозу і реакції на подію, що й лежить в основі розробленого програмного забезпечення (рис. 1). Користувач задає розмір простору, що моделюється, крок моделювання, координати джерел викидів та їх кількість для часу t0. Після обробки вхідних даних простір, що моделюється, розбивається на підпростори однакового розміру. Диспетчер роботи програмного забезпечення для кожного модельованого підпростору створює окремий процес, що обраховує нове значення концентрації викидів і повертає результат диспетчеру. Дані процеси працюють паралельно з використанням технології MPI. Для кожного кроку
339
моделювання отриманий результат зберігається в результуючий файл. Після завершення моделювання користувач може переглянути значення кількості викидів для будь-якої точки модельованого простору.
Рис. 1. Діаграма обробки даних
Програмне забезпечення, яке розроблено в середовищі wxDevc++ на мові програмування С++ із використанням MPI вставок для роботи на платформі операційної системи Linux, дозволяє проводити моделювання поширення викидів від промислових об'єктів в атмосферу з використанням моделі гауссівського факела та паралельних обчислень. Список літератури 1. Бондаренко М.Г. Вибір методу та засобу моделювання для оцінки забруднення ґрунту атмосферними викидами теплової електростанції / Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2009. Випуск 17. – C. 67-73. 2. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86: [Електронний ресурс] – Режим доступу.: http://goo.gl/X6z6F. 3. AERMOD: description of model formulation: [Електронний ресурс] – Режим доступу : http://goo.gl/Wx6x3.
340
Євген Слабонога Науковий керівник — доц. Стецько Ю.П. Розробка автоматизованої системи фіксування порушень правил дорожнього руху на мобільних платформах За останні роки в Україні зросла кількість дорожньотранспортних пригод. Якщо звернутися до статистики, то за 6 місяців 2012 року в Україні трапилось 12,5 тис. ДТП з постраждалими, в яких загинуло більше 2 тис. чоловік і більше 15 тис. отримали тілесних пошкоджень.
Статистика ДТП на автошляхах
Наведена статистика підтверджує висновок, що більшість дорожньо-транспортних пригод відбувається внаслідок порушень правил дорожнього руху. Тому забезпечення контролю за виконанням цих правил водіями - задача актуальна й життєво важлива. Практика показує, що ефективний контроль за дотримання правил дорожнього руху, може бути гарантований тільки при використанні працівниками ДАІ спеціалізованих автоматизованих систем для їх фіксації. Саме розробці варіанта такої системи присвячене дане дослідження. Пропонуємо розглянути систему, яка розроблена для мобільних платформ Android, IOS. Розроблена система встановлюється на мобільний пристрій, щоб в поле зору потрап-
341
ляли дорожні знаки. Відбувається розпізнавання дорожніх знаків і аналіз, чи було порушення правил. На першому етапі камера сканує відеопотік. Далі йде перетворення кольорового зображення в сірі тони. Застосуємо формулу для кожного пікселя вхідного зображення X ij 0.3 * R 0.59 * G 0.11* B , де R – значення червоного кольору; G – значення зеленого кольору; B – значення синього кольору. Це необхідно для подальшого аналізу або для структурування точок для наступних перетворень зображення. На третьому етапі йде пошук по шаблону та сегментація зображення для визначення класу знака [1]. На четвертому кроці, йде пошук по еталону. Дана система реалізована за допомогою мови програмування ActionScript 3 у середовищі програмування Adobe Flash Builder 4.7 [2]. Варто зазначити, що дана система показала найвищий відсоток розпізнавання у ясну погоду. При поганих погодних умовах, якість розпізнавання значно падає. Подальші дослідження будуть спрямовані на поліпшення розпізнавання, саме при погіршених погодних умовах.
1. 2.
Список літератури Форсайт Д. А. Компьютерное зрение. Современный подход / Д. А. Форсайт. - СПб.: Вилиамс, 2004. -928 с. Мук К. Д. ActionScript 3.0 для Flash. Подробное руководство / К. Д. Мук. - СПб.: O’Reilly, 2011. - 922 с.
342
Сергій Статник Науковий керівник – асист. Ілащук М. С. Розпізнавання кривих Безьє Постановка задачі. Розпізнати криву Безьє (знайти її опорні точки), яка задається растровим зображенням. Основні поняття. Векторні зображення складаються з контурів. Для опису контурів у програмах векторної графіки застосовують криві Безьє. Контури складаються із сегментів, обмежених вузлами. З декількох сегментів таких кривих можна скласти практично будь-яку фігуру. Такі криві розроблені математиком П’єром Безьє. Криві та поверхні Безьє були використані у 60-х роках компанією „Рено” для комп’ютерного проектування форми кузовів автомобілів. На сьогодні вони широко використовуються в комп’ютерній графіці, автоматизованих системах управління виробництвом тощо. За заданим масивом вершин P P0 , P1 ,..., Pm крива Безьє степеня m визначається за формулою m
R (t ) Bim (t ) Pi , t 0,1 , i 0 m i
де
Bim (t ) Cim t i (1 t )
C im
xi m! , Pi . i!(m i )! yi
–
поліноми
У скалярній формі (1) має вигляд m
x(t ) C im t i (1 t ) m i xi i 0 m
y (t ) C im t i (1 t ) m i y i . i 0
343
(1) Берштейна,
Точки P0 , Pm називаються кінцевими, а точки P1 ,..., Pm1 – контрольними. Ламана P0 , P1,..., Pm називається контрольною (опорною). Розглянемо випадок m = 3, тобто елементарну кубічну криву Безьє. Це особливий випадок кривих третього порядку, які часто використовуються для побудови сплайнових кривих. Кубічна крива Безьє визначається чотирма вершинами й описується рівнянням вигляду (випливає з (1))
R (t ) (1 t ) 3 P0 3t (1 t ) 2 P1 3t 2 (1 t ) P2 t 3 P3 , t 0,1 На рис. 1 зображено графік кривої Безьє при m=3
Рис 1. Крива Безьє і опорні для неї точки Результатом даної роботи є програмний продукт, на вхід якого подається растрове зображення, на якому знаходяться різні криві, а на виході отримуємо опорні точки Безьє для усіх кривих. 1. 2.
Список літератури Абраш М. Таинства программирования графики. – К.: ЕвроСИБ, 2002. – 512 с. Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.
344
Степан Федух Науковий керівник - доц. Фратавчан В.Г. Моделювання рольових ігор. Організація графічного інтерфейсу Комп'ютерна гра - комп'ютерна програма або частина комп'ютерної програми, що служить для організації ігрового процесу (геймплея), зв'язку з партнерами по грі або сама виступає партнером. До складових комп'ютерної гри відносять: сеттінг - середовище, в якому відбувається дія художнього твору, настільної або комп'ютерної гри; місце, час і умови дії. Окремим випадком поняття «сеттінг» є «вигаданий всесвіт». Вигаданий сеттінг може включати власну космологію, географію, історію, культуру [1]; геймплей (англ. gameplay) - ігровий процес комп'ютерної гри з точки зору гравця. Геймплей включає в себе різні аспекти комп'ютерної гри, в тому числі технічні, такі як внутрішньоігрова механіка, сукупність певних методів взаємодії гри з гравцем та інше. Саме поняття геймплея вкрай узагальнено і зазвичай використовується для вираження отриманих відчуттів в ході проходження гри, під впливом таких чинників, як графіка, звук і сюжет; ігровий рушій - це центральний програмний компонент комп'ютерних та відеоігор або інших інтерактивних додатків з графікою, який обробляється в реальному часі. Він забезпечує основні технології, спрощує розробку і часто дає грі можливість запускатися на кількох платформах, таких як ігрові консолі і настільні операційні системи, наприклад, GNU / Linux, Mac OS X і Microsoft Windows [2]. Основну функціональність зазвичай забезпечує ігровий рушій, що включає рушій рендеринга («візуалізатор»), фізичний рушій, звук, систему скриптів, анімацію, штучний інтелект, мережевий код, управління пам'яттю і багатопоточність.
345
В сучасному світі вдосконалення ігрових рушіїв призвело до сильного поділу між рендерингом, скриптінгом, художнім дизайном та дизайном рівнів. У тезі представлена реалізація графічного інтерфейсу покрокової стратегії за допомогою програмної платформи .NET та Microsoft XNA. Як середовищем програмної розробки було використано Visual Studio 2010. Microsoft XNA - це набір інструментів з керованим середовищем часу виконання, який полегшує розробку та керування комп'ютерними іграми. Графічний інтерфейс користувача різновид користувальницького інтерфейсу, у якому елементи інтерфейсу (меню, кнопки, значки, списки), представлені користувачеві на дисплеї, виконані у вигляді графічних зображень. Було реалізовано певну "географію" ігрової карти місцевості, на якій відбуваються основні дії гравців. Розроблено ієрархію класів для розв’язання поставленої задачі (класи Sprite, Hex, Map, ...). В XNA будь що на екрані малюється за допомогою спрайтів (англ. " sprite "). Спрайт - це об'єкт, що включає в себе як саме зображення, яке необхідно намалювати, так і положення даного зображення на екрані, його розміри, кут повороту відносно точки, прозорість і таке інше. Для полегшення подальшого виконання роботи був створений клас Hex, який включає сам спрайт, а також його певні додаткові властивості, такі як тип місцевості, рельєф, положення у загальній таблиці" гексів". Cписок літератури 1. Силбигер М. Press Play to Grow! Designing Video Games as «Trojan Horses» to Catalyze Human Development through the Conveyor Belt of Growth - Pleasant Hill, CA, 2008 [Електронний ресурс] – Режим доступу: www. URL : https://sites.googlegroups.com/site/integralblog/SilbigerIntegralVideoG ames2008.html - 14.03.2012 р. 2. Игровой движок [Электронный ресурс] – Режим доступу : www. URL : - http://ru.wikipedia.org/wiki/Игровой_движок - 14.03.2012 р.
346
Євген Харабара Науковий керівник – доц. Сопронюк Є.Ф. Імітаційне моделювання систем масового обслуговування зі змінною структурою У теорії і практиці моделювання систем важливе місце посідають моделі систем масового обслуговування (СМО). Такі системи практикуються щоденно. Наприклад, обслуговування в черзі на заправній станції, у магазині, бібліотеці, кафе, також різні служби ремонту і медичної допомоги тощо. Черги виникають і за потреби скористатись телефонним зв’язком або передати повідомлення по Інтернету. Більше того, будь-яке виробництво також можна подати як послідовність таких систем. Особливого значення СМО набули в інформатиці. Це передусім комп’ютерні системи, мережі передавання інформації, бази і банки даних. Відстежимо алгоритм роботи системи обслуговування з погляду на «життєвий цикл» покупця, тобто від моменту його приходу до магазину до моменту виходу з нього. Оскільки покупці приходять до магазину безперервно протягом деякого періоду часу спостереження за системою (час, упродовж якого моделюється система), то потрібно відтворити потік покупців шляхом «створення» їх у моделі (генерування в деякі моменти часу – моментів їх приходу до магазину). 1. Створити динамічний об’єкт покупець. Такий об’єкт – це структура даних, яка включає в себе такі поля: номер покупця – j, момент його приходу, а також, якщо необхідно, властивості покупця або його атрибути (наприклад, пріоритет покупця). Потрібно також запланувати подію приходу покупця j на момент часу , тобто записати повідомлення про подію в СМП. 2. Запланувати наступну подію для покупця j – запитпризначення ресурсу R (продавець) на момент часу . Запланувати прихід наступного об’єкта – покупець j+1, тобто визначити подію приходу наступного покупця. 3. Якщо ресурс R (об’єкт продавець) може бути відразу призначеним для вимоги j, то змінити стан ресурсу R на
347
«зайнятий».
Запам’ятати
момент
початку
обслуговування
вимоги і передати керування підпрограмі обслуговування вимоги j. 4. Якщо ресурс R зайнятий, то поставити вимогу j в чергу до ресурсу R. 5. Коли ресурс R звільняється, то змінити стан ресурсу R на «вільний». Передати керування підпрограмі знищення вимоги. 6. Перевірити наявність у черзі вимог до ресурсу R. Якщо вони є, то вибрати вимогу з черги і запланувати для неї подію запиту і призначення ресурсу R. Розроблено програмні засоби моделювання роботи систем масового обслуговування. Програмний продукт надає можливості налаштування та корегування дизайну під власну задачу, задавання індивідуальних властивостей кожного обробляючого пристрою окремо, збереження та відображення статистики роботи схеми. У процесі моделювання збирається статистична інформація про роботу моделі під час кожного просування модельного часу. Це можуть бути відомості про довжину черги, час перебування в черзі та пристрої для обслуговування, завантаження або стан пристрою тощо. Цей додаток може бути використаний при оптимізації роботи реальних систем масового обслуговування. Список літератури 1. Кеніг Д., Штойян Д. Методы теории массового обслуживания. – М., 1981. – 127 с. 2. Клейнрок Л. Теорія массового обслуживания. - М.: Машиностроение, 1979. – 432 с. 3. Пономаренко О.І., Пономаренко В.О. Системні методи в економіці, бізнесі й менеджменті. – К.: Либідь, 1995. – 240 с. 4. Рыжаков Ю. И. Имитационное моделирование. Теория и технология. СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2004. – 384 с.
348
Іван Цуркан Науковий керівник – доц. Олар О.Я. Застосування нечіткої логіки для опису ситуацій процесу інтелектуального діагностування комп’ютерних засобів У процесі інтелектуального діагностування комп’ютерних засобів (ІД КЗ) часто доводиться працювати в умовах невизначеності, коли недостатньо діагностичної інформації для розв’язана задачі діагностування або одна і та ж задача може бути вирішена декількома способами. У більшості випадків невизначеності пояснюються недостатньою повнотою знань про дану предметну галузь і недостатністю та неоднозначністю інформації про конкретну ситуацію [1]. Невизначеності при описі ситуацій, які формалізуються у процесі ІД КЗ, призводять до зростання ризиків від прийняття неефективних рішень. Сучасним математичним апаратом, який враховує невизначеність експертної інформації, є теорія нечітких множин. У теорії множин прийнято, що існує певний критерій, за яким можна визначити, належить до даної множини якийсь конкретний елемент чи не належить [2, 3]. Для успішного опису ситуацій процесу ІД КЗ, які формалізуються необхідно: - провести аналіз джерел, що містять діагностичну інформацію необхідну для розв’язання задач ІД КЗ; - обчислити ймовірність виникнення ситуацій процесу ІД КЗ, що формалізуються; - описати невизначеності ситуації процесу ІД на основі теорії нечітких множин. Аналіз джерел з діагностичною інформацією здійснюємо відповідно до заданих шаблонів, які складаються з таких частин: 1) «.» будь-які символи, що можуть зустрічатися у тексті; 2) різні терміни (поняття); 3) « .{n, }» – група символів, яка складаються з n символів; 4) « .{n, m } » – символи, що повторюється від n до m разів; 5) ключові слова.
349
Імовірність виникнення ситуацій процесу ІД КЗ, які формалізуються визначатимемо так (рис. 1): 1. Ідентифікуємо ситуації у процесі ІД КЗ. 2. Обчислюємо максимальна кількість N max ситуацій формалізованих у процесі ІД КЗ по всій базі знань. 3. У випадку невизначеності ситуацій ймовірність рівна P ( N сит 1) / N max , де N сит – невизначена ситуація, яку формалізовано у процесі ІД КЗ.
Рис. 1. Взаємозв’язок термінів для ситуацій, що формалізуються
Для подолання невизначеностей при описі ситуацій процесу ІД КЗ застосуємо теорію нечітких множин шляхом формування нечітких відношень у процесі реалізації ІД КЗ. 1.
2.
3.
Список літератури Герасимов Б.М. Системы поддержки принятия решений: проектирование, приминение, оценка эффективности [моног.] // Б.М. Герасимов, М.М. Дивизнюк, И.Ю. Субач. – Изд. центр СНИЯЭиП, 2004. – 320 с. Системи прийняття рішень з нечіткою логікою [Електронний ресурс]. Режим доступу : http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/2806 /1/17.pdf. Акіменко В.В. Проектування СППР на основі нечіткої логіки. Навчально-методичний посібник // В.В. Акіменко, Ю.В. Загородній. – К. :Вид-во КНУ, 2007. – 94 с.
350
Артем Чебан
Науковий керівник — доц. Лазорик В.В. Розробка веб-сайта проведення конференцій Початок ХХІ століття охарактеризувався швидким розвитком технологій. Одним з видів даних технологій є мобільні технології. Використання таких технологій, як 3G, Wi-Fi, GPS, можуть допомогти, наприклад, при подорожі до незнайомих міст чи країн. Також можуть використовуватись при проведенні масштабних заходів, таких як конференції, конкурси, що зумовлюють велику кількість гостей. Розроблений веб-сайт на підтримку проведення республіканських / міжнародних конференцій з можливістю взаємодії з Android-додатком. Структура сайта конференції: загальна інформація про коференцію, дата проведення, розклад подій, та інші відомості; розділ "Новини" постійно поповнюється інформацією про конференцію; розділ "Карта" надає можливість познайомитись з місцями проведення подій, зв'язаних з конференцією, та іншими важливими для учасників місцями, що позначені на карті міста. Адміністративна частина сайта: пункт “Точки” – додавання, видалення та редагування точок місць проведення конференції, що заносяться на карту міста; пункт ”Новини” – створення, редагування новин; пункт “Інформація про сайт” – редагування назви сайта, та іншої додаткової інформації, що розміщується на сторінках сайта та передається стороннім додаткам. Серверна частина для Android-додатка: карта міста з заданими точками – місцями проведення конференції та іншими важливими місцями; GPS-навігація, визначення місцезнаходження користувача;
351
прокладання маршруту; новини сайта. Дані, що посилаються з Android пристрою, оброблюються сервером і в залежності від типу запиту повертають додатку потрібну інформацію. Серверна частина додатка і, власне, сайт розроблений за допомогою PHP-фреймворку Kohana. Kohana — веб-фреймворк, розроблений мовою PHP з відкритим кодом, створений як відгалуження PHP-фреймворку CodeIgniter, який використовує архітектурну модель MVC. Особливостями даного фреймворку є безпека, легкість, використання MVC-моделі, використання можливостей PHP 5, підтримка UTF-8, i18n, велика кількість вбудованих інструментів. Визначена структура значно спрощує роботу з фреймворком, є можливість підключення лише потрібних для роботи інструментів, так званих хелперів. Хелпери являють собою набір класів, в кожному з яких знаходиться набір статичних методів, присвячених розв’язанню визначеного кола задач. Якщо ж задача не може бути виконана базовими інструментами, є можливість "дописування" необхідної функціональності самостійно. Для роботи з картами використовувався сервіс Google Maps. За допомогою Google Maps API реалізована функціональність карти як і на сайті, так і в додатку. Список літератури 1. Все о Kohana [Электронный ресурс] – Режим доступа : www. URL : http://kohanaframework.su/ - 14.03.2012 р. 2. Русская документация Kohana [Электронный ресурс] – Режим доступа : www. URL : - http://kohana3.ru/ - 14.03.2012 р. 3. Kohana: The Swift PHP Framework [Электронный ресурс] – Режим доступа : www. URL : - http://kohanaframework.org/ - 14.03.2012 р.
352
Ілля Шитов Науковий керівник - доц. Стецько Ю.П. Оптимізація роботи веб-серверу Сьогодні в умовах швидкого розвитку та популяризації вебдодатків важливою задачею стає оптимізація роботи вебсерверів. На швидкість роботи веб-серверу більшою мірою впливає кількість запитів, що надходять від клієнта, які сервер має обробити за певний відрізок часу. Кількість запитів впродовж розвитку серверу може збільшуватися. Тому весь цей час розробники проводять тестування продуктивності. Результатами тестування продуктивності є визначення максимального навантаження на сервер, при якому він працює стабільно, а також визначення засобів, які повинні підняти рівень максимального навантаження. До таких засобів можна віднести – використання пулу потоків (thread хpool) та балансування навантаження (load balancer). Пул потоків розв’язання проблеми витрат життєвого циклу потоку і проблеми гальмування використання ресурсів. При багаторазовому використанні потоків для виконання численних завдань витрати створення потоку поширюються на багато завдань. Оскільки потік вже існує, коли прибуває запит, затримка, що відбулася через створення потоку, усувається. Балансування (вирівнювання) навантаження – розподіл процесу виконання завдань між кількома серверами мережі з метою оптимізації використання ресурсів і скорочення часу обчислення. В роботі реалізований механізм обробки запитів, які надходять на сервер. Обробник передбачає надходження post, get та count запитів. В цій частині також реалізований пул потоків (кількість потоків зазначається у конфігураційному файлі). Визначення кількості потоків дозволяє прискорити роботу веб-сервера в залежності від апаратних можливостей. Також розробка забезпечуй підтримку сесій, яка визначається відповідним параметром у конфігураційному файлі.
353
Балансування навантаження реалізоване у наступній частині роботи. Воно відбувається між головним сервером і двома дочірніми. Якщо кількість відкритих сесій на головному сервері перевищила третину від визначеної максимальної кількості усіх запитів, головний сервер відправляє запит типу count на дочірні сервери. Перевіривши таким способом, чи вільний дочірній сервер, головний сервер перенаправляє запит на відповідний сервер. Цим самим розвантажується головний сервер. У роботі реалізований конфігуратор, який дозволяє змінювати конфігураційний файл за допомогою стандартного редактору документів операційної системи або за допомогою веб-сторінки. Є можливість вибрати та завантажити вже існуючий файл. Додатково реалізований логер, який записує дані про зміни у роботі сервера та про помилки, які виникли під час роботи сервера, у текстовий файл або базу даних, в залежновті від конфігурації. Крім цього, існує можливість керування роботою серверу за допомогою трея. Отже, сервер, розроблений у даній роботі, надає різні можливості налаштовування та оптимізації його роботи, в залежності від навантаження. 1. 2.
Список літератури Флэнаган Д. У. Java. Справочник / Д. У. Флэнаган. - СПб.: Символ-Плюс, 2004. - 1035 с. Horstmann C. S. Core Java, Eighth Edition [Текст] / C. S. Horstmann. – NJ.: Prentice Hall Inc, 2011. - 825 с.
354
Тарас Шпетко Наукові керівники – доц. Воробець О.І., асист. Гуржуй Р.Д. Комп’ютеризована система цифрової обробки зображень отриманих оптичним мікроскопом Методи цифрової обробки зображень широко використовуються в сучасних наукових дослідженнях, вони безперервно розвиваються та вдосконалюються. При цьому під обробкою зображень розуміють не лише поліпшення зорового сприйняття зображень, але й ідентифікацію певних об'єктів, що виконується під час аналізу зображень. Особливим напрямком в обробці зображень є 3d-моделювання об’єктів з фотографій, що дає додаткові уявлення про досліджуваний елемент і деякі його характеристики. Поява нових схемотехнічних рішень і високопродуктивних мікроконтролерів дає змогу обробити більше інформації під час її збору і передати її для зберігання на комп’ютері. Для розв’язання даних задач пропонується використання комп’ютеризованої системи, до складу якої входять: мікроскоп, відеокамера, мікроконтролер та ПК (рис. 1).
Рис.1. Підхід до структурної побудови компю’теризованої системи збору і цифрової обробки зображень
Система (рис.1) передбачає процес цифрової обробки зображень отриманих оптичним мікроскопом. Вибір камери та мікроконтролера були зумовлені їхніми технічними параметрами, зокрема камери фірми OmniVision 7670 з максимальною роздільною здатністю 640*480 пікселів, можливістю масштабування, підтримкою форматів RawRGB, RGB (RGB4: 2:2, RGB565/555/444), YUV(4:2:2) and
355
YCbCr(4:2:2), які є зручними для фіксації і подальшої обробки зображень, характерним низьким енергоспоживанням, температурним діапазоном в межах від -30 до +70 і максимальною частотою (30 кадрів за секунду). Мікроконтролер фірми STMicroelectronics STM32F407VGT6 є 32 розрядним контролером з системою ARM команд, з тактовою частотою до 72 МГц, розвиненою периферією, зокрема паралельним інтерфейсом для передачі даних з швидкістю до 84 МГц, що дозволяє отримати зображення у вигляді відеопотоку та передавати дані через USB інтерфейс. Для ідентифікації пристрою непотрібні спеціальні драйвери, а використовуються стандартні для hid-пристроїв (Human Interface Device – набір драйверів входять в ОС), що значно полегшує підключення його до комп’ютера. Для розробки проектно орієнтованих програм використовується два середовища: Delphi, що запускається на ПК у вигляді виконавчого файла, та CoIDE для мікроконтролера, що служить його внутрішньою прошивкою. Етапи роботи системи в цілому можна описати так: 1) за допомогою мікроконтролера камерою отримується зображення у форматі RGB565, оскільки він є зручним для представлення трох кольорових компонент; 2) накопичені дані передаються мікроконтролером на комп’ютер через USB-порт; 3) з отриманих даних формується набір 2D-зображень об’єктів у різних ракурсах, яке трансформується в 3D за допомогою проекційних методів. Отже, розроблена система трансформує 2D плоску фотографію поверхні кристала в 3D-зображення, що дає змогу побачити його характеристики. 1.
2. 3.
Список літератури Анисимов Б. В. Распознавание и цифровая обработка изображений / Б. В. Анисимов, В. Д. Курганов, В. К. Злобин. – М.: Высшая школа, 1983. – 468 c. Батищев Д. И. Методы оптимального проектирования / Д. И. Батищев. – М.: Радио и связь, 1984. – 248 с. [Електронний ресурс] // Режим доступу.:http://posibnyky.vntu. edu.ua/k_m/t2/212..htm
356
Віталій Щербан Науковий керівник – проф. Остапов С. E. Система аналізу дефектів вирощування напівпровідникових кристалів Досконалі знання структури та кінетики дефектів вирощування напівпровідникових кристалів є основою створення високоякісного базового матеріалу для детекторів рентгенівського випромінювання. При дослідженні таких дефектів широко використовується сканування вирощених кристалів в інфрачервоних променях. Для отримання та аналізу фотографій застосовується установка, схема якої наведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема установки для отримання та аналізу інфрачервоних фотографій напівпровідникових кристалів Устаткування складається з трьох модулів, кожен з яких має вбудований мікроконтролер і всі вони під'єднуються до RS-232 комп’ютера та блока живлення 12В. Модулі закріплені на спеціальній збірці, що дозволяє рухати предметний столик у трьох площинах. Для отримання зображень використовується камера PixeLink, що працює в інфрачервоному діапазоні. Камера з'єднана з комп‘ютером через IEEE 1394 (firewire). Існує можливість дистанційного керування установкою за допомогою джойстика.
357
Отримані за допомогою установки знімки передаються в пакет програм для аналізу підсистеми дефектів вирощування кристалів та відновлення їх тривимірної структури. Перший етап роботи пакету програм полягає в попередній фільтрації вхідного зображення, яка проводиться на основі визначеної кількості рівнів розкладення дискретного ортогонального вейвлет-перетворення, яка залежить від розміру вхідного зображення. Метою є згладжування високочастотного шуму навколо дефектів. Другий етап – це, власне, розпізнавання дефектів. Результатом розпізнавання буде бітове поле. Третій етап – фільтрування бітового поля. Метою цього етапу є відсіювання великих площ із дрібними дефектами. Алгоритм працює на основі аналізу сусідніх точок. Четвертий етап полягає в сортуванні дефектів по площі у відфільтрованому бітовому полі. Алгоритм сортування в процесі роботи генерує групи дефектів і заповнює матрицю індексів, кожен елемент якої відповідає позиції дефекту і вказує на групу, якій цей дефект належить. Створене програмне забезпечення надає можливість побудувати тривимірне зображення напівпровідникових кристалів на основі серії інфрачервоних знімків та здійснити статистичну обробку результатів моделювання. Результати статистичної обробки можна отримувати як у текстовому, так і в графічному вигляді, у формі гістограм та кругових діаграм. Таким чином, можна зробити висновок, що розроблене ПЗ може успішно застосовуватись для відновлення тривимірної структури та аналізу дефектів вирощування напівпровідникових кристалів. 1. 2.
Список література У. Прэтт. Цифровая обработка зображений: – Кн.1.-М.:Мир, 1982.-T.1.- 310 с. Д’яченко Л.І.,Танасюк Ю.В.,Обедзинська Ю.,Остапов,С.Е., Мінов Є.В. Моделювання структури власних дефектів у телуриді кадмію // Науковий вісник Чернівецького університету.-Чернівці:ЧНУ:., 2008. – Вип. 426. Фізика. Електроніка.- С.81-86.
358
Олександр Юрійчук Науковий керівник – доц. Руснак М.А.
Система захисту цифрової інформації від копіювання На даний час, у зв’язку із поширенням мережі інтернет, задача захисту авторського права на різноманітні об’єкти надзвичайно актуальна. Широкого розповсюдження набувають системи захисту інформації від несанкціонованого копіювання та використання. На жаль, створення абсолютної системи захисту неможливе, тому більшість таких систем просто ускладнюють копіювання або використання інформації до тієї межі, за якою офіційне її придбання стає економічно обґрунтованим. Прийнято розрізняти захист активної інформації (програми) та неактивної (документи, фотографії, зображення). У даній роботі досліджуються існуючі засоби захисту зображень та пропонується власний підхід до її розв’язання. Відмітимо такі загальноприйняті підходи до захисту неактивної інформації: - захист за допомогою водяних надписів або використання стеганографії; - використання різноманітних сценаріїв на стороні клієнта на web-сторінках. Ми пропонуємо розрізати файл із зображенням на велику кількість маленьких за розміром із невпорядкованими назвами цих картинок, які передаються клієнту разом із сценарієм їх складання у вихідне зображення. Для реалізації цього сервісу пропонується використовувати технологію ASP.NET. Це технологія створення вебзастосунків і веб-сервісів від компанії Майкрософт. Вона є складовою частиною платформи Microsoft.NET і розвитком старішої технології Microsoft ASP. У цей час останньою версією цієї технології є ASP.NET 4.5. ASP.NET зовні багато в чому зберігає схожість із старішою технологією ASP, що дозволяє розробникам відносно легко переходити до створення на її основі динамічних та мобільних програмних комплексів. У той же час внутрішній устрій ASP.NET істотно відрізняється від ASP, оскільки вона заснована на платформі .NET і, отже,
359
використовує всі нові можливості, що надаються цією платформою. За допомогою цієї технології нами розроблено програму, яка дозволяє розрізати зображення на маленькі частинки, кількість і розмір частинок вибираються автоматично. Кожна із частинок записується в окремий файл, файли іменуються за допомогою спеціального алгоритму. Порядок складання дрібних частинок у початкове зображення фіксується сценарієм на скриптовій мові JavaScript. Сценарій вбудовано у HTML-сторінку, посилання на яку надсилається користувачу. Для розміщення сервісу в онлайн-доступ планується використовувати технологію Windows Azure – технологія корпорації Microsoft, призначена для розробників застосунків «хмарних обчислень» (англ. Cloud computing) і покликана спростити процес створення онлайнових застосунків. Задачі збереження зображень, генерації сценаріїв та алгоритми їх побудови також планується перенести до «хмари», що дасть змогу використовувати стандартні високоефективні системи захисту інформації. Отже, сервіс, представлений в нашому дослідженні, забезпечує надійний, багаторівневий захист авторських прав на цифрову інформацію. Цей сервіс планується до впроваджений для обслуговування замовників.
Список літератури 1. 2. 3.
ASP.NET [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://uk.wikipedia.org/wiki/ASP.NET Windows_Azure [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://uk.wikipedia.org/wiki/Windows_Azure Портал для компаній розробників [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.microsoft.com/ru/ru/isv/development/russian.aspx
360
Уляна Юрчак Науковий керівник – асист. Сопронюк О.Л. Стійкість динамічних систем залежних від параметра Нехай рух об’єкта описується системою диференціальних рівнянь, що залежать від параметрів dx t , (1) f x, t , , ( f (0, t ,0) 0) , t [t0 , T ] , dt де x x(t , ) – вектор фазових координат розмірності n ; – m -вимірний вектор параметрів, який вибирається з деякої множини G (0 G ) ; f xt , , t , – вектор-функція розмірності n , яка задовольняє умови теореми існування та єдиності розв’язків для довільних G . Вважаємо, що x(t ,0) 0 , t [t0 , T ] – незбурений розв’язок системи (1), що характеризує розрахунковий режим функціонування. Означення. Незбурений розв’язок x(t ,0) 0 системи (1) назвемо {G0x , G0 , t , t0 , T } - стійким, якщо траєкторії системи (1) не виходять за межі допустимої множини
t (0 t ) ,
t [t0 , T ] для початкових умов x(t 0 , ) з області G0x і довільних G0 G [2,ст. 7]. Сформулюємо теорему про практичну стійкість систем звичайних диференціальних рівнянь, залежних від параметрів. Теорема 1. Якщо для системи (1) існує додатно-означена по змінній x на t 0 , T функція V x,t , , що задовольняє співвідношення (2) x : V x, t , 1 t , t t0 , T , G0 , V x, t , dV x, t , (3) grad xT V x, t , f x, t , 0 ,
dt
1.2
t
коли
361
x : V x, t , 1, t t ,T , G G0x x : V xt0 , , t0 , 1, G0 , 0
0
(4) (5)
незбурений розв’язок x(t ,0) 0 системи (1) буде G , G0 , t , t 0 , T - стійким [1,ст. 46]. Доведення. Нехай умови теореми виконуються, але в момент часу t1 t0 , T траєкторія системи, яка відповідає параметру то
x 0
G0 , залишає множину t1 . Згідно з умовою (3) та неперервністю функції Ляпунова за своїми змінними у точці t1 , буде справджуватись нерівність V x t1 , , t1 , 1 . З цієі ж причиною існуватиме точка t2 t1 , в якій V x t 2 , , t 2 , 1 . Враховуючи (6.2) отримаємо співвідношення t
2 dV x t , , t , V x t 2 , , t 2 , V x t 0 , , t 0 , dt 0 , dt 1.2 t0
що суперечить умові (5) теореми. Отже, наше припущення було неправильним і твердження теореми має місце. Наслідок 1. Якщо G0x x : W x 1, де W x – однозначна, неперервна, додатно-означена функція, яка задана в області визначення змінної x , то функцію Ляпунова, що задовольняє усі вимоги теореми 1, можна побудувати так: V x, t , W t , t 0 , x, , де xt 0 t , t 0 , x, – інтеграл системи (1). Розроблено алгоритми та програмні засоби моделювання динамічних систем залежних від параметра. Список літератури 1.
2.
Бублик Б.Н., Гаращенко Ф.Г., Кириченко Н.Ф. Структурно параметрическая оптимизация и устойчивость динамики пучков – Киев: Наук. думка, 1985. – 304с. Гаращенко Ф.Г., Панталієнко Л.А. Аналіз та оцінка параметричних систем: Навч. посібник. – К.: ІСДО, 1995. – 140.
362
Михайло Якимчук Науковий керівник – доц. Баловсяк С.В. Зчитування періодичних аналогових сигналів в комп’ютер На сьогоднішній час уведення аналогових сигналів у комп’ютер є актуальною і поширеною технічною задачею [1]. При цьому важливо отримати максимальну якість цифрового сигналу при мінімальних вимогах до апаратного забезпечення і мінімальній частоті дискретизації. У вимірювальних системах середньої швидкодії, які часто використовуються для зчитування сигналів з сенсорів, доцільне використання 12розрядного аналогово-цифрового перетворювача (АПЦ) ADS7822P. Тому метою роботи було створення та дослідження режимів роботи пристрою для зчитування періодичних аналогових сигналів у комп’ютер, використовуючи АЦП ADS7822P. Структурна схема пристрою така (рис. 1). Аналоговий сигнал з генератора через підсилювач AD8531 подається на вхід АЦП ADS7822P. В АЦП кожне значення напруги перетворюється у 12-бітний код, який відображається на схемі індикації і через буфер зчитується в LPT порт комп’ютера. Опорна напруга АЦП вибрана рівною 2,5 В і перевищує максимальну напругу сигналу після підсилювача. Роздільна здатність 12-бітного АЦП ADS7822P при опорній напрузі U0 = 2,5 В склала h = 0,61 мВ. Генератор, який зібраний за схемою мультивібратора, формує аналоговий сигнал як послідовності пилкоподібних імпульсів з частотою 0,7 Гц. Підсилювач
АЦП
Схема індикації ПК
Буфер
Генератор
LPT
Рис. 1. Структурна схема вимірювального пристрою
363
За допомогою розробленого пристрою та програми «LPT_ADC Sensor 10» (рис. 2) досліджено вплив частоти дискретизації на форму зчитаного сигналу [2]. Для цього проведено серію зчитувань сигналу з генератора при різних амплітудах сигналу та частотах дискретизації.
а
б
Рис. 2. Залежність форми зчитаного сигналу U(t) від частоти дискретизації fd: а- fd = 50 Гц; б- fd = 1,333 Гц Вимірювання показали, що якщо основні корисні частоти сигналу перевищують частоту Найквіста, то форма сигналу спотворюється мало (рис. 2а), а в іншому випадку спостерігається накладання спектрів (рис. 2). Проведено також перетворення Фур’є для вхідних сигналів, що дозволяє точніше визначати частоту дискретизації. 1. 2.
Список літератури Бабич М.П. Комп’ютерна схемотехніка : Навчальний посібник / М.П. Бабич, І.А. Жуков. – К.: МК-Пресс, 2004. – 412 с. Баловсяк С.В. Пристрої зв’язку з об’єктом : методичні вказівки до лабораторних робіт / С.В. Баловсяк. – Чернівці: ЧНУ, 2011. – 68 с.
364
Ігор Яковлєв Науковий керівник – асист. І.Д. Лісовенко Аналіз та підбір оптимальних характеристик веб-сторінок для підвищення їх рейтингу в пошукових системах Для того щоб збільшити кількість переходів з пошукових систем на сайт, необхідно оптимізовувати характеристики вебсторінок за критеріями, які висуваються пошуковими системами. До таких характеристик можна віднести: довжину тексту, насиченість ключовими словами, форматування тексту, вхідні ти віхідні посилання, наявність зовнішньої реклами та інше, але їх оптимальні кількісні значення не є загальновідомими і різняться в залежности від тематики та лінгвістичних особливостей пошукового запиту. Результатом роботи електронних ресурсів Analyzethis.ru [1] та Tools.Promosite.ru [2] є аналіз пошукових систем, а саме: кількість документів у базі даних, частоту оновлень та інші якісні параметри роботи. Інформація, надана даними електронними ресурсами не відповідає на питання пересічного веб-майстра як поліпшити інтернет-ресурс для збільшення його рейтингу відповідних пошукових запитів. Тому актуальна задача отримання набору характеристик веб-сторінки, які поліпшити даний інтернетресурс для алгоритмів визначення рейтингу пошуковими системами. Дана робота ставить на меті автоматизацію відбору важливих характеристик веб-сторінок серед заданого списку багатьох імовірних характеристик, якими можна маніпулювати, усереднюючи або знаходячи закономірності їх впливу на рейтинг у пошукових системах. Для цього розроблений та реалізований алгоритм, який оцінює кожну сторінку результатів пошукового запиту за характеристиками, такими як кількість документів у результатах пошуку, PageRank [3] першої десятки документів, рейтинг по
365
відвідуваності, кількість та якість вхідних посилань, насичення ключовими словами, довжини текстів, структурованість та інше. Це дає можливість визначити приблизно оптимальні та сприятливі в даний час та для заданої тематики запиту характеристики для власних сайтів, яких треба прагнути. Основним принципом роботи програми підбору оптимальних характеристик наповнення веб-сторінок для оптимізації в пошукових системах є опитування веб-серверів пошукових систем та подальший синтаксичний аналіз отриманого HTML коду. Результатом роботи програмного комплексу є система таблиць та графіків, завдяки яким можна виявляти тенденції розвитку алгоритмів пошукових систем та вчасно вносити корективи у власні сайти. Всі пошукові запити, для яких виконується опрацювання сторінок пошукових результатів, групуються за тематикою, напрямком інформативності (комерційні, інформативні, навігаційні), конкурентністю, частотою запитів, мовою та іншими технічними відмінностями. І для кожної групи визначаються свої оптимальні характеристики. Обробка отриманих у хронологічному порядку даних дає можливість відстежувати зміни характеристик сайтів ув часі та прогнозувати їх зміну. Результат опрацювання списку ключових фраз може записуватися в xls-файл для подальшого опрацювання. Програмний засіб виконаний мовою програмування PHP, що дозволяє запускати його на веб-серверах. 1. 2. 3.
Список літератури Анализатор апдейтов поисковых машин: [Електронний ресурс] // Режим доступу.: http://analyzethis.ru/?analyzer=update Правильные апдейты Яндекса: [Електронний ресурс] // Режим доступу.: http://tools.promosite.ru/ US patent 6285999, Page, Lawrence, G06F 17/00 (20060101)«Method for node ranking in a linked database», issued September 4, 2001, assigned to The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University
366
Микола Багінський Науковий керівник – доц. Пасічник Т.С.
Оптимізація сіткової моделі Сіткове моделювання є до різновидом структурного моделювання, що знайшло широке застосування при моделюванні складних систем, які мають велику кількість операцій з достатньо складними взаємозв'язками між ними. Такі процеси називають складними процесами. Використання сіткових моделей при відображенні структури таких процесів дозволило на основі врахування особливостей відображуваної структури розробити ефективні методи аналізу і оптимізації складних процесів. Розглянемо орієнтований граф (M,N), який володіє такими властивостями: 1) існує єдина вершина графа , з якої дуги тільки ; виходять, тобто не існує дуг вигляду 2) існує єдина вершина , в яку дуги тільки входять, тобто ; не існує дуг вигляду 3) у графі відсутні замкнуті шляхи, тобто всі шляхи в ньому прості; 4) нехай – усі вершини графа, , – всі дуги графа, тоді для довільної вершини , існує шлях із у , який проходить через цю вершину, а для довільної дуги ,існує шлях із у і містить цю дугу. Вершини такого графа називатимемо подіями, а його дуги – роботами. Час настання події дорівнює , де , – величина всіх шляхів із у . Максимальний за величиною шлях із у буде визначати час закінчення всього комплексу робіт проекту, тобто час настання події . Розглянемо роботу , початком якої є подія , а робота веде до події
.Тоді, якщо тривалість роботи –
369
, то
. (1) Числа , які задовольняють умову (1), називають календарним планом. Якщо задано календарний план, то тривалість усього комплексу робіт ( ). Природно прагнути до призначення такого календарного плану, при якому тривалість робіт була б мінімальною. Маємо задачу лінійного програмування (2) Нехай час виконання усіх робіт є функцією від розподілу ресурсів. При цьому вважаємо, що задано множину розподілів ресурсів, і, як тільки вибраний розподіл ресурсу , то він визна, . Вважатимемо, що функчаються функцією ції }, неперервні, а множина X – компактнамножина евклідового простору . Розглянемо задачу знаходження такого розподілу ресурсів, щоб час виконання eсіх робіт був мінімальним. Якщо розподіл ресурсів обрано, то час виконання всіх робіт, згідно з (2), визначатиметься розв’язком задачі
, Нами створено програму, яка за заданими роботами, їх тривалостями та правилами передування будує сітковий графік, знаходить часові параметри та критичний шлях, причому побудовану сітку можна оптимізувати за критеріями“час витрати”. 1. 2.
Список літератури Филипс Д., Гарсиа-Диас А. Методи анализасетей. – М.: Мир, 1984. – 496 с. АхьюджаХ. Сетевые методы управления в проектированииипроизводстве– М.:Мир, 1979. – 640 с.
370
Наталя Бігун Науковий керівник – асист. Скутар І.Д.
Розробка сервісу інформування про події В наш час інтернет відіграє важливе значення у створенні інформаційного простору суспільства, слугує фізичною основою доступу до веб-сайтів і багатьох систем передачі даних. Його також називають мережею мереж. Сучасний інтернет має дуже багато соціальних та культурних граней. Він є універсальним середовищем для спілкування, розваг та навчання. Так, за результатами дослідження Оксфордського університету, підлітки, які мали доступ до інтернету, отримували вищі оцінки за тих, хто не мав доступу до нього. За допомогою інтернету стало можливо робити покупки та оплачувати послуги. Для багатьох людей інтернет — це спосіб заробітку. А в цілому — це віддзеркалення сучасного суспільства та світосприйняття. Значна частина культурних і соціальних заходів публікується на різних веб-сайтах і не кожен знає, де їх шукати. Тому виникла ідея реалізувати сайт, який дозволяє створити власний календар подій, в якому користувач відмічає важливі для нього дні, заходи, свята. Однією із переваг такого сайту є можливість запрошувати друзів, близьких і просто знайомих людей на такі події. Запрошення відбувається шляхом надсилання електронних листів на електронні адреси запрошених. Листи надходитимуть із формою, за допомогою якої запрошений вказує один із варіантів відповіді: прийду, не прийду, можливо. Для реалізації такого проекту існує багато каркасів вебдодатків, розроблених різними компаніями. Одним з таких є Zend Framework. Компанія Zend намагається налідувати дух PHP, надає прості інтерфейси й потужну функціональність для розробки додатків, а також розширення для побудови сучасних, швидких і безпечних сайтів. Zend Framework – це бібліотека класів, на основі якої за визначеними правилами будується додаток. Зазначимо, що використання бібліотек класів суттєво скорочує час на розробку додатку за рахунок використання
371
раніше створеного і відлагодженого коду. Важливо, що цей код можна модифікувати, використовуючи механізм наслідування. Розробники Zend Framework реалізували множину класів, які дозволяють реалізувати стандартні задачі, що постають перед веб-програмістом. Наприклад, доступ до баз даних, механізм автентифікації, кешування і т.ін. Більше того, вони не забули і про безпеку застосування даних засобів. Підводячи підсумки, можна сказати таке: користуючись Zend Framework, програміст використовує готову продуману архітектуру додатка, більшу кількість відлагоджених рішень. Усе це скорочує час розробки додатка. Zend Framework швидко набирає популярності й має всі шанси стати стандартним рішенням розробки додатків на основі php. Використовуючи Zend Framework, я розробила веб-сайт із простим та зручним інтерфейсом. Основою даного сайту є календар подій, які можуть бути простими або регулярними. Зареєстрований користувач може створити свою подію і запросити людей, для цього йому потрібні лише їх e-mail адреси. При створенні події вказується тип, ім'я, час і місце проведення заходу, а також текст запрошення. При виборі регулярної події спрацьовує функція, яка дозволяє вказати додаткові параметри її повторюваності. Лист із запрошенням на створений захід містить форму із вибором однієї із трьох варіантів відповіді: прийду, не прийду, можливо. Отримавши лист, запрошений обирає варіант, який йому імпонує, і система автоматично повідомляє відповідь власнику події. Робота сайту реалізована так, що організатор події володіє повною інформацією про кількість учасників події. Зареєстрований користувач також має можливість створювати групи користувачів, що значно спрощує процес запрошення. 1. 2. 3.
Список літератури Швендимен Б. PHP 4. Руководство разработчика. – М.: Издательский дом „Вильямс”, 2002. – 688 с. Васвани В. Zend Framework. Разработка веб-приложений на PHP. Питер, 2012. – 432 c. Котеров Д.В., Костарев А.Ф. PHP 5. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 1120 с.
372
Леся Боднарашек Науковий керівник –проф. Маслюченко В.К. Точки розриву нарізно неперервних відображень В тезах [1] були анонсовані деякі результати про сукупну неперервність нарізно неперервних відображень зі значеннями в прямій Зорґенфрея [2, с 47]. Зокрема, якщо простір зв’язний або локально зв’язний, то кожне нарізно неперервне відображення буде сукупно неперервним. Раціональна пряма не є ні зв’язним, ні локально зв'язним простором, як і пряма Зорґенфрея , тому виникло природне питання про точки розриву нарізно неперервних відображеннь . Спочатку був побудований приклад [1;3] нарізно , у якого неперервного відображення множина точок розриву складається з однієї точки . Виявляється, що цей результат можна значно розвинути. Нехай − деяка бієкція, , і . Легко побудувати такі послідовності ірраціональних чисел , що , і при для довільного . Нехай і . Символом ми позначаємо характе-ристичну функцію множини .
373
−
Теорема 1.Нехай і . Тоді це нарізно неперервне відображення,
у
якого
З допомогою складніших побудов можна довести загальніше твердження. Теорема 2.Нехай − довільна точка з і − . Тоді існує нарізно неперервне довільна підмножина відображення , таке, що
1.
2. 3.
Список літератури Боднарашек Л. До питання про зв'язок між квазінеперервністю і точковою розривністю нарізно неперервних функцій // Мат. студ. наук. конф. Чернів. нац. ун-ту. (17 18 травня 2011). Фіз.-мат. науки. − Чернівці: ЧНУ, 2011.− С. 323–324. Энгелькинг Р. Общаятопология. − М.: Мир, 1986. − 752с. Боднарашек Л. Про рівномірно збіжні послідовності функцій зі значеннями в прямій Зорґенфрея// Мат. студ. наук. конф. Чернів. нац. ун-ту. (5 6 квітня 2012). Фіз.-мат. науки. − Чернівці: ЧНУ, 2012.− С. 277–278.
374
Мар’яна Бойчук Науковий керівник – проф. Михайлюк В.В.
Берівська класифікація деяких аналогів нарізно неперервних функцій Функція f : X → , визначена на топологічному просторі X , називається функцією першого класу Бера, якщо існує послідовність ( f n ) ∞n =1 неперервних функцій f n : X → , яка поточково на X збігається до функції f . Дослідження берівської класифікації нарізно неперервних відображень, тобто відображень двох або більшої кількості змінних, неперервних відносно кожної змінної зокрема, та їх аналогів беруть свій початок з класичних праць Р.Бера [1] і А.Лебеґа [2]. Вони були продовжені у роботах багатьох математиків (див., наприклад, [3] і вказану там літературу) і узагальнювались, як на випадки ширших класів просторів, так і для різних ослаблень нарізної неперервності.. У недавній роботі [4] одержано результати про берівську класифікацію вертикально майже нарізно неперервних відображень зі значеннями у рівномірно зв’язних просторах. Топологічний простір X називається рівномірно зв'язним, якщо існує така неперервна функція λ : X × X × [0,1] → X , що (i) λ ( x, y, 0) = x ; (ii) λ ( x, y,1) = y ; (iii) λ ( x, x, t ) = x для всіх x, y ∈ X i t ∈ [0,1] . Наступне поняття для відображень двох змінних є послабленням неперервності відносно другої змінної. Нехай X , Y , Z – топологічні простори. Відображення f : X × Y → Z називається вертикально симетрично квазінеперервним в точці ( x0 , y0 ) ∈ X × Y , якщо для довільних околу W точки
375
z0 = f ( x0 , y0 ) і околу U окіл V точки y0 в Y , що Теорема. Нехай Z простір і f : 2 → Z –
точки x0 в X існують такі x ∈ X і
f ( x, y ) ∈ W для кожного y ∈ V .
– рівномірно зв’язний метризовний відображення, неперервне відносно першої змінної і вертикально симетрично квазінеперервне. Тоді відображення f першого класу Бера. Список літератури 1. 2. 3. 4.
Baire R. Sur les fonctions de variables reelles. – Annali di mat. Pura et appl., ser. 3, 3. – 1899. – P. 1-123. Lebesgue H. Sur l'approximation des fonctions // Bull. Sci. Math. – V.22. – 1898. – P. 278-287. Михайлюк В.В. Берівська класифікація нарізно неперервних функцій і властивість Наміоки // Укр. мат. вісник. – 2008. – 5, №2. – С.203-218. Karlova O., Maslyuchenko V., Mykhaylyuk V. Equiconnected spaces and Baire classification of separately continuous functions and their analogs // Cent. Eur. J. Math. – 2012.- 10(3). – P.1042-1053
376
Радміла Бордіян Науковий керівник – проф. Попов М.М.
Мартингали на просторах вимірних функцій Поняття мартингалу, яке має ймовірнісне походження, знайшло численні застосування у функціональному аналізі. Так, знаменита нерівність Пелі–Вінера (1936) на мові сучасної теорії банахових просторів означає безумовність системи Гаара в просторах L p при 1 < p < ∞, а її доведення зводиться до перевірки безумовної збіжності мартингально-різницевих послідовностей у цих просторах [1, p.150; 2]. Як правило, для застосувань у функціональному аналізі використовують мартингали відносно зростаючої послідовності σ -алгебр, а в теорії ймовірностей – відносно потоку σ -алгебр з часовим параметром, що пробігає (скінченний або нескінченний) відрізок числової прямої. В даній роботі ми розглядаємо мартингали відносно загальної напрямленої сім’ї індексів, що дозволяє описати другий спряжений простір до класичного простору L1 сумовних функцій. Ми показуємо, що такий опис не можна отримати за допомогою мартингалів відносно зліченної послідовності σ -алгебр. Нехай Σ – σ -алгебра всіх вимірних за Лебеґом підмножин ∧
відрізка [0,1]; Σ – сукупність всіх класів еквівалентності множин з Σ (вважаємо, що A, B ∈ Σ еквівалентні, якщо μ ( AΔB) = 0 ); Π – сукупність всіх скінченних підмножин ∧
π ⊂ Σ, для яких [0,1] = A∈π A та μ ( A ∩ B) = 0 для довільних ∧
A, B ∈ Σ, A ≠ B. Вважаємо, що π 1 ≤ π 2 , де π 1 , π 2 ∈ Π, якщо для довільної множини B ∈ π 2 існує множина A ∈ π 1 , така, що μ ( A \ B) = 0. Відношення ≤ на Π є часиковим порядком, відносно якого Π стає напрямленою множиною. Кожному π ∈ Π відповідає скінченна під- σ -алгебра Σπ ⊆ Σ, породжена 377
цією
системою
множин,
Σπ = { A∈τ A : τ ⊆ π }. зростає, тобто Σπ 1 ⊆ Σπ 2 при
тобто
Сукупність σ -алгебр (Σπ )π ∈Π
π 1 ≤ π 2 . Умовне математичне сподівання E Σ π
довільного
елементу x ∈ L1 обчислюється за формулою
1 E Σ π x = xdμ 1A, A A∈π μ ( A) – характеристична функція множини A ∈ Σ. Мартингалом відносно (Σπ )π ∈Π називається сітка (xπ )π ∈Π в L1 , де
1A
для якої виконується рівність E
Σπ 1
xπ 2 = xπ 1 для довільних
π 1 ≤ π 2 . Мартингал X = (xπ )π ∈Π називається обмеженим, якщо || X ||= supπ ∈Π || xπ ||< ∞. Теорема. Для довільного h ∈ L*1* – сітка hπ =
π ∈Π
є
обмеженим
мартингалом
1A
π h(1 ) μ ( A) , A
A∈
відносно
(Σπ )π ∈Π
з
|| (hπ )π ∈Π ||=|| h || . Якщо, крім того, h є образом деякого елемента x ∈ L1 при канонічному відображенні L1 в L*1* , то
hπ = E Σ π x
для кожного
π ∈ Π.
Навпаки, для кожного
обмеженого мартингалу ( xπ )π ∈Π в L1 існує єдиний елемент
h ∈ L*1* , такий, що hπ = E Σ π x для кожного π ∈ Π. 1. 2.
Список літератури Lindenstrauss J., Tzafriri L. Classical Banach spaces. II. – BerlinHeidelberg-New York. – Spronger-Verlag. – 1979. – 243 p. Burkholder D.L. A nonlinear partial differential equation and the unconditional constant of the Haar system in L p // Bull. Amer. Math. Soc. – 1982. – 7, №3. – P. 591 – 595.
378
Ілля Бурла Науковий керівник – доц.Піддубна Л.А.
Побудова областей та поверхнею стiйкостi лiнiйних диференцiально - рiзницевих рiвнянь Дослiдження стiйкостi розв’язкiв диференцiальнорiзницевих рiвнянь є важливою задачею. У зв’язку з численними прикладними застосуваннями значна увага придiляється одержанню областей стiйкостi лiнiйних диференціальних рiвнянь iз запiзненням. Розглянемо лiнiйне диференцiально-рiзницеве рівняння iз запізненням dx(t ) n (1) + bk x(t − τ k ) = 0, dt k =1 де bk ∈ R, k ∈ {1, 2,..., n} , 0 < τ 1 < τ 2 < ... < τ n = τ . Вiдомо, що необхiдною i достатньою умовою стiйкостi розв’язкiврiвняння (1) є розміщення нулiв його характеристичного рівняння n
P(λ ) = λ + bk e − λτ k = 0 k =1
(2)
в лівій півплощині Re λ <0. Для лiнiйних диференціальних рiвнянь без запiзнення характеристичне рiвняння є многочленом. У цьому випадку вiдомо ряд критерiїв, що дозволяють описати розміщення коренiв характеристичного рiвняння: критерiй Рауса – Гурвiца, частотнi критерiї Михайлова i Найквiста, метод Dрозбиття простору параметрів рiвняння. Аналiз розміщення коренів рiвняня (2) є досить складною задачею, однак при дослiдженнi стiйкостi часто необхiдно знати не фактичне розміщення коренів квазiполiномiв, а тiльки те, чи всi коренi мають вiд’ємнi дiйснi частини. Розглянемо методику дослiдження стiйкостi розв’язкiв лiнiйних диференціальних рiвнянь iз запiзненням, що базується на їх апроксимації послiдовнiстю систем звичайних диференцiальни хрiвнянь. Поставимо у відповідність
379
рiвнянню (1) послiдовнiсть апроксимуючих систем звичаних диференціальних рiвнянь [1, 2]
dz 0 (t ) n + bk z l k (t ) = 0, dt k =1 dz k (t ) + μ ( z k (t ) − z k −1 (t )) = 0, dt mτ k = 1, m, μ = mτ , l k = k , m ∈ Ν. τ
(3)
Для характеристичного рівняння апроксимуючої системи, враховуючи її структуру, можна одержати співвідношення
Ψm (λ ) = λ (1 +
λτ m
n
λτ
k =1
m
) m + bk (1 +
) m −lk = 0.
(4)
За допомогою алгоритмiв наближеного знаходження неасимптотичних коренів квазiполiномiв запропоновано методику побудови коефiцiєнтних областей стiйкостi лiнiйних диференціальних рiвнянь iз запiзненням, та знаходження областi значень запiзнення, для яких рiвняння є асимптотичностiйким. У тезі розглядається алгоритм побудови області та поверхні стійкості лiнiйних диференціальних рiвнянь iз запізненням. 1. 2.
Список літератури Матвiй О. В. Про апроксимацiю систем iззапiзненням та їх стiйкiсть/ О. В. Матвiй, I. М. Черевко // Нелiнiйнi коливання. — 2004. — 7, №2. — С. 208–216. Клевчук І.І., Пернай (Іліка) С.А., Черевко І.М. Побудова областей стійкості лінійних диференціально-різницевих рівнянь // Доповіді НАН України. – 2012. – № 7. – С. 28–34.
380
Надія Волощук Науковий керівник – доц. Готинчан Т.І.
Математична модель рекламної кампанії у випадку, коли ціна продажу залежить від реклами Нині реклама є найдійовішим засобом впливу на споживачів у процесах комунікацій. Незважаючи на дослідження статистиків про недовіру до реклами, люди все ж пам’ятають рекламні ролики, вивіски, плакати та інші прояви рекламних кампаній, а отже, при виникненні ситуації, в якій треба вибирати між відомим брендом і непрорекламованим продуктом, виберуть перше. Тож можна із впевненістю сказати, що реклама є стабільним помічником у бізнесі. Розробка стратегії рекламної кампанії дає можливість фірмі справлятися зі своїми проблемами збуту, конкурувати з іншими фірмами. Але вона залежить від терміну початку рекламної кампанії, кількості коштів, що виділяються на початковому етапі в період «розкрутки» товару. Розглянемо фірму, яка виготовляє деякий однорідний товар. Нехай – кількість товару, виготовленого за одиницю часу, – – роздрібна ціна витрати на виготовлення одиниці товару, продажу одиниці товару, – додаткові витрати фірми, тобто витрати на невиробничі потреби. Позначимо ступінь впливу . реклами Нехай залежність попит–ціна має вигляд де монотонно зростає зі зростанням , але та існує скінченна границя монотонно спадає з ростом ,а – неперервно диференційована по . lim R→∞
Дослідимо модель впливу реклами
(1)
381
– коефіцієнт, який визначає швидкість забування реклами; – кількість грошей, що виділяються на рекламу за одиницю часу [1]. Розглядаємо ситуацію, коли фірма хоче за певний час максимізувати свій прибуток. Оскільки одночасне вкладення великої кількості грошей у рекламу недоцільне, то розв’язується задача при додатковому обмеженні де
(2) тобто спочатку виділяється максимальна кількість грошей для „розкрутки” товару, потім стаціонарне виділення коштів, і через деякий час до кінця розглянутого періоду виділення грошей припиняється. визначається як , а з Момент рівняння Прибуток
. У середовищі Microsoft Visual Studio розроблено програму для дослідження моделі (1) за умови (2). Список літератури 1. Астафьева Е. В., Терпугов А. Ф. Модель рекламной компании, когда цена продажи товара зависит от рекламы // Обработка данных и управление в сложных системах. Вып. 6. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. – С. 3 – 13.
382
Ірина Гайдащук Науковий керівник – проф. Пукальський І.Д. Задача про двостороннє керування нагріванням сферичного тіла при обмеженні на швидкість нагрівання Нехай керування нагріванням сферичного тіла здійснюється за допомогою конвективного теплообміну на граничних поверхнях
u ρ ( R2 , t ) + H 2 (u ( R2 , t ) − p (t )) = 0, u ρ ( R1 , t ) − H 1 (u ( R1 , t ) − r (t )) = 0, де u ( ρ , t ) – температура тіла, яка задовольняє рівняння ∂u α(t) = β(t)Δu + F(ρ, t), ρ ∈ (R1 , R2 ) , t > 0 , ∂t ∂2 2 ∂ де Δ = , + 2 ρ ∂ρ ∂ρ і нелокальну умову за часовою змінною
(1)
(2)
T
u( ρ ,0) + a (τ )u( ρ ,τ )dτ = f ( ρ ) .
(3)
0
Розглядається задача знаходження обмежених функцій
p(t ), r(t ) , p1 (t ) ≤ p(t ) ≤ p2 (t ), r1 (t ) ≤ r(t ) ≤ r2 (t ) , щоб при обмеженнях на максимальну швидкість нагрівання u t ( R1 , t ) ≥ ω1 ( u ); u t ( R 2 , t ) ≤ ω 2 ( u ) і максимальний перепад температури тіла max u ( ρ , t ) − min u ( ρ , t ) ≤ δu , ρ ∈ [R1 , R 2 ] ρ
ρ
за мінімально короткий час
(4) (5)
t1 , нагріти тіло до максимальної
температури u 0 . Позначимо через
ω(ρ , t) =
= {H 2( R2 − R1 H 1) p(t ) + H 1 ( R2 + H 2 )r (t ) + H 1 H 2 ρ ( p(t ) − r (t ))}×
383
× [H 1 + H 2 + H 1 H 2 ( R 2 − R1 ) ] , ∂ω 2 ∂ω F1 ( ρ , t ) = F ( ρ , t ) − α (t ) + , ∂t ρ ∂ρ −1
T
ψ ( ρ ) = f ( ρ ) − ω ( ρ ,0) − a (τ )ω ( ρ , τ )dτ . 0
Розв’язок задачі (1) – (3) існує, єдиний при кожному p(t ) та r (t ) і правильна теорема. Теорема.
Нехай
β (t )α −1(t ) ∈ L1(0,T ),
α (t ) ≥ 0,
a(τ ) > 0,
([R1 , R2 ] × (0, Т )) , ψ ∈C [R1 , R2 ] і задовольняють однорідні крайові умови (1) ( p ≡ 0, r ≡ 0) . Тоді
a(τ ) ∈C(0,T ) , F1 (ρ, t ) ∈C
( 2, 0)
2
існує єдиний розв’язок задачі (1) – (3), який зображається у вигляді: 1
t
1
k
0
k
u(t, ρ ) = Г (t, ρ ,ξ )ψ (ξ )dξ + dτ Г (t −τ , ρ ,ξ )F1 (ξ ,τ )dξ , де Г (t, ρ,ξ ) – функція Гріна однорідної нелокальної задачі (1) – (3). Одержаний результат використано для розв’язання задачі (1) – (5). Розглянуто випадок оптимального керування нагріванням кулі, а саме ρ ∈ [0, R2 ] . Список літератури 1. Вигак В.М., Оптимальное управление нестаціонарними температурними режимами. – Киев: – Наукова думка, 1979. – 360 с. 2. Моклячук М.П., Варіаційне числення. Екстремальні задачі. – К:. Либідь. 2004. – 384 с. 3. Сухарев А.Г., Тихонов А.В., Федоров В.В. Курс методів оптимизации.– М.: Наука. – 1977. – 216 с.
384
Володимир Гладкий Науковий керівник – асист. Перцов А. С.
Пошук найкоротшого шляху за допомогою евристичного алгоритму А* Пошук шляху – термін в інформатиці і штучному інтелекті, який означає визначення комп'ютерною програмою найкращого, оптимального маршруту між двома точками. Пошук шляху в контексті комп'ютерних ігор стосується шляху, на якому рухомий об'єкт шукає шлях навколо перешкод. Найбільш часто задача пошуку шляху виникає в стратегіях реального часу, в яких гравець дає завдання ігровим юнітам (одиницям) рухатися через ігровий рівень, який містить перешкоди. Для пошуку найкоротшого шляху між двома вершинами графа використовується алгоритм пошуку А* , який належить до евристичних алгоритмів пошуку [1]. Згідно з алгоритмом А* переглядаємо лише ті вершини, які, ймовірно, ведуть до найкоротшого шляху. Щоб розпізнати такі вершини, кожній відомій вершині ставиться у відповідність значення , яке дорівнює довжині найкоротшого шляху від початкової вершини до кінцевої, який пролягає через обрану вершину. Вершини з найменшим значенням обираються в першу чергу. Функція , для вершини визначається формулою , де -функція, значення якої дорівнюють вартості шляху від початкової вершини до ; - евристична функція, яка оцінює вартість шляху від вершини до кінцевої. Поведінка алгоритму залежить від того, яка евристика використовується. У свою чергу, вибір евристики залежить від постановки задачі. Часто А* використовується для моделювання переміщення по поверхні, покритій такою координатною сіткою: • якщо згідно з координатною сіткою є можливість рухатися в чотирьох напрямках, то в якості евристики варто
385
вибрати манхеттенську відстань ;
• відстань Чебишева застосовується, коли до чотирьох напрямків додаються діагоналі: • якщо переміщення не обмежено сіткою, то можна використовувати евклідову відстань по прямій . Алгоритм ділить вершини на такі три класи: • Невідомі вершини: ці вершини ще не були знайдені. Ще не відомий шлях до них. На початку роботи алгоритму всі вершини, крім початкової, належать до класу невідомих. • Відомі вершини (OpenList): уже відомий (можливо не оптимальний) шлях до цих вершин. Всі відомі вершини разом зі значеннями зберігаються в списку. З цього списку вибираються, насамперед, найперспективніші вершини. • Повністю досліджені вершини (ClosedList): до цих вершин уже відомий найкоротший шлях. Цей список служить, для того, щоб запобігти багаторазовому дослідженню досліджених вершин. Алгоритм A* використовується як для планування шляхів, так і в комп'ютерних іграх. Для планування шляхів, в якості евристичну функцію використовують лінійну відстань до цілі, оскільки згідно з нерівністю трикутника, вона дає оптимальні оцінки. Також алгоритм А* використовується в іграх, в яких необхідно досягти наперед заданий стан [2]. Згаданий алгоритм був використаний нами для написання навчальної програми, завданням якої є донести до користувача основи пошуку найкоротшого шляху на графі і продемонструвати, де його можна використати. Список літератури 1. Алекс Дж. Шампандар, Искусственный интеллект в компьютерных играх. Как обучить виртуальные персонажи реагировать на внешние воздействия: Пер. с англ. – М. : ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – 768 с. 2. М. В. Мозговой, С++ Мастер-класс. 85 нетривиальных проектов, решений и задач. – СПб.: Наука и техника, 2007. – 272 с.
386
Валентин Горобець Науковий керівник – доц. Клевчук І.І.
Розв’язування матричного алгебраїчного рівняння Ріккаті методом Нютона – Рафсона Розглядається система, що описується диференціальним рівнянням
dx = Ax + Bu , x(t 0 ) = x 0 , т dt
(1)
де x і u − вектори фазових координат і управляючих дій; A, B −матрицірозміру n × n та n × m відповідно. Задача полягає у визначенні керування, яке б при довільному x 0 мінімізувало функціонал ∞
[
]
J (u ) = x T Qx +u T Cu dt. 0
Тутматриці Q = Q ≥ 0, C = C T > 0. Рівняння регулятора визначається співвідношенням T
u ( x, t ) = −C −1 B T Px. У (2) симетрична матриця P є розв’язком
оптимального (2) матричного
алгебраїчного рівняння Ріккаті[1]
PA + AT P − PBC −1 B T P + Q = 0.
(3) Для розв’язування рівняння(3) існують ітераційні, ортогональні методи та методи матричної сигнум-функції. Розглянемо один з ітераційних методів побудови розв’язку (3), який називають методом Ньютона – Рафсона. Ідея методу полягає у зведенні пошуку розв’язку (3) до розв’язування послідовності рівнянь Ляпунова [2]. Алгоритм методу Ньютона – Рафсона включає такі кроки: 1. Вибирається закон зворотного зв’язку u = Lx (тобто матриця L0 ) таким, щоб система (1) із цим зв’язком була
387
асимптотичностійкою (тобто, щоб всі власні значення матриці A + BL0 знаходилися в лівій півплощині). 2. Знаходиться послідовність симетричних матриць Pj j = {0,1,...}, що задовольняють матричні рівнянням Ляпунова
(
)
Pj (A + BL j ) + AT + LTj B T Pj + Q + LTj CL j = 0.
В цій послідовності L j = −C −1 B T Pj −1 (при j ≠ 0 ), а матриця
L0 вибирається
відповідно до пункту 1. Стабілізуючий розв’язок рівняння (3), тобто розв’язок, що забезпечує стійкість замкнутої системи "об’єкт + регулятор", є границею
P = lim Pj , j →∞
причому Pj +1 ≤ Pj . Метод Ньютона – Рафсона має квадратичну збіжність і є найбільш ефективним методом пошуку стабілізуючого розв’язку (3). Однак існує обмеження на стабілізацію системи (1), тобто на вибір матриці L0 . Встановлено, що для пари керованих матриць A та B, що входять в (1), матрицю L0 вибираємо так: L0 = − B T Z + , де матриця Z + − псевдообернена до матриці Ляпунова
Z , яка визначається із матричного рівняння
( A + βE )Z − Z ( A + βE )T
= 2 BB T ,
де β − норма матриці A. 1. 2.
Список літератури Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теорія констуирования систем управления. – М.: Наука, 1989. – 448 с. Ларин В.Б. Методы решения матричних алгебраических уравнений Риккати // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. – 1983. − №2. – С. 186 – 199.
388
Олеся Городецька Науковий керівник – проф. Бігун Я.Й.
Існування та стійкість стаціонарного розв’язку хронічної форми відповіді імунної системи в моделі Г.І. Марчука Ефективні успіхи у медичній діагностиці разом з математичним моделюванням процесів імунної системи людини є передумовою для нового поштовху розвитку медицини. Пізнання механізму імунної відповіді дає ключ до розуміння процесу захворювання та методів його ефективного лікування [1,2]. В роботі розглядається система нелінійних звичайних диференціальних рівнянь із запізненням
(1) в якій перше рівняння описує зміну кількості антигенів в організмі, друге – ріст плазматичних клітин, третє рівняння – баланс кількості антитіл, що реагують з антигеном, четверте рівняння описує характеристику враження органа-мішені. Початкові умови можна задати тільки в точці .Отже, при Маємо , (2) Система рівнянь (1) разом з початковими умовами (2) описує динаміку розвитку патогенної інфекції на фоні імунної відповіді. Припустимо, що всі вхідні в систему рівнянь константи невід’ємні, що безпосередньо випливає з їх біологічного сенсу. Один із стаціонарних розв’язків системи, що описує стан здорового організму, має вигляд . Система має ще один стаціонарний розв’язок
389
,
,
, (3)
де . Таким чином, додатний стаціонарний стан існує за умови і (4) або і (5) Якщо виконується умова (4), то спостерігається нормальна відповідь імунної системи. Якщо виконується умова (5), то це свідчить про імунодефіцит. Якщо ж і або і , то положення рівноваги (3) для хронічної форми не існують. Стаціонарний розв’язок, що відповідає хронічному захворюванню, може бути стійким, якщо виконується умова (4) і ще деякі умови на коефіцієнти системи рівнянь (1). У середовищі Microsoft Visual Studio 2010 розроблена програма зі зручним інтерфейсом для користувача. Для забезпечення кращого аналізу результатів у програмі будуються графіки розв’язків системи (1).Також у програмі з’ясовується, чи існують положення рівноваги та одержати висновки про їх стійкість. 1. 2.
Список літератури Марчук Г.И. Математические модели в иммунологии. Вычислительные методы и эксперименты. – М.:Наука, 1991. – 304с. U. Foryś Stability and bifurcations for the chronic state in Marchuk’s model of an immune system // Journal of Mathematical Analysis and Applications. – 2009. – 352. –P. 922 – 942.
390
Василь Грунтей Науковий керівник – доц. Мироник В.І.
Деякі ріманові простори сталої кривини Рімановими просторами сталої кривини називаються ріманові простори, такі, що в кожній точці їх кривини за можливими двовимірними напрямками рівні. Кривина ріманового простору – це міра відхилення ріманового простору від евклідового. Визначається за допомогою тензора кривини
де – символи Христофеля. Розглянемо деякі приклади таких просторів. Нехай зі звичайною евклідовою метрикою , то
Оскільки
і тому,
.Рівність
має місце при . Таким чином, є простором нульової сталої кривини.
простір
–відкрита куля
Нехай
простору
із метрикою
де . із метрикою (2) – це модель Зауважимо, що дана куля Пуанкареn-вимірного простору Лобачевського [1,с.171]. Тому для його дослідження застосуємо геометрію Лобачевського. Нехай спочатку . Тоді перейдемо до моделі Пуанкаре на верхній півплощині, для якої [1,с.171]
Подальші
перетворення
перетворенням форму
у
(ізоберненими
) переводять цю квадратичну форму де
тобто , а тому гауссова кривина буде
391
дорівнювати
Отже, при
рімановий простір (площина Лобачевського) є
простором сталої від’ємної кривини Тепер нехай В геометрії Лобачевського прямі найкоротші, і отже, геодезичні[1,с.171]. Тому для будь-якої точки і будь-якої поверхня буде площиною двовимірної площини Лобачевського, а тому сама буде двовимірним простором Лобачевського. Отже, її гауссова кривина [1,с.275] буде дорівнювати Це доводить, що при будь-якому простір Лобачевського є рімановим простором сталої від’ємної кривини Зауважимо, що метрика (2) може бути також записана у вигляді
При
ця метрика переходить в евклідову метрику (1).
Нехай –сфера радіуса Rпростору із метрикою, індукованою евклідовою метрикою простору . Доведено [1,с.378], що ріманова метрика на задається в координатах формулою
із
Можна довести, базуючись на прикладі 2, що сфера
метрикою (4) є простором сталої кривини Підкреслимо, що метрику (3) мають усі три простори, наведені вище. Відмінність полягає тільки в тому, що у випадку
, від’ємне для
і додатне при
.
Список літератури 1.Постников М.М.Лекции по геометрии. Семестр V. Риманова геометрия. – М.: Факториал, 1998. –496 с.
392
Степан Грунтей Науковий керівник − доц. Боднарук С. Б.
Класифікація гіперкомплексних систем числення Гіперкомплексні числові системи є розширенням поля комплексних чисел. Їх вивчення - новий напрям сучасної математики, що бере початок у дев'ятнадцятому столітті й інтенсивно розвивається в наші дні в працях вітчизняних та зарубіжних учених:Е.Садбері, І. Найвена, Ю.М. Березанського, О.Ф. Геруса та інших [1]. Першу гіперкомплексну систему, а саме систему кватерніонів, запропонував ірландський математик Вільям Гамільтон у 1843 році. Він почав шукати серед алгебр четвертої розмірності таку, яка б не мала дільників нуля. Він знайшов таку алгебру, яка має, як і поля дійсних і комплексних чисел, усі властивості поля за винятком комутативності множення. Результати цих досліджень опубліковано в працях “Прокватерніони або про нову систему уявностей в алгебрі” (1850 р.) і в “Лекціях про кватерніони” (1853 р.) . Основною розглянуті нами класифікацією є побудова алгебр на основі їх утворення шляхом подвоєння за Келі. Наводиться не повний список алгебр, оскільки їх дуже багато, а лише деякі з них, причому такі, які мають “хороші” властивості, як комутативність, асоціативність або альтернативність. Ми такожрозглядаємо алгебри, про які не згадується в теоремах Фробеніуса і Гурвіца. Це тому, що Фробеніус у своїх працях свідомо звузив коло розглядуваних алгебр без дільників нуля. І на початку доведення теореми про чотири алгебри неодноразово вказував на цей факт. Алгебр, які не містять дільників нуля, дійсно чотири дійсні числа, комплексні числа, кватерніони і октави. Найбільшу кількість застосувань у технічних науках знайшли кватерніони. Це зумовлено тим, що за їхньою допомогою дуже зручно та ефективно моделювати обертання твердого тіла, у тому числі й навколо кількох осей. Елемент системи кватерніонів має вигляд .
393
Для них додавання покомпонентне, а множення виконується з урахуванням таблиці множення [2, с. 16]. Слідом за кватерніонами А. Келі ввів їхнє узагальнення − так звані числа Келі або октави.Про них він уперше написав у праці “Про еліптичні функції Якобі і про кватерніони”. Елемент гіперкомплексної системи октав записується у вигляді де i, j, k, E, I, J, K – уявні одиниці.Додавання октав виконується поелементно, а множення - відповідно до таблиці множення [2]. Властивості октав такі: комутативність і асоціативність відносно додавання, також виконується лівий і правий закон дистрибутивності. Важливо те, що в системі октав не виконується комутативність і асоціативність відносно дії множення. Значний вплив на розвиток теорії гіперкомплексних числових систем мала праця А. Келі “Мемуари про теорію матриць” (1858 р.), де обґрунтовано матричне зображення гіперкомплексних числових систем . Розглянуто квадріплексну гіперкомплексну числову систему, елемент якої має вигляд: M=m1i1+m2i2+m3i3=m4i4. Таблиця множення в цій системі така [1] i1 i2 i3 i4 i1 i1 i2 i3 i4 i2 i2 - i1 i4 - i3 i3 i3 i4 - i1 - i2 i4 i4 - i3 - i2 i1 Цікаві означення елементарних функцій для змінної М. Наприклад, експонента подається у вигляді Список літератури 1. Синьков М.В., Синькова Т.В., Боярінова Ю.Є., Федоренко О.В.,Каліновський Я.О. Гіперкомплексні числові системи: основи теорії, практичні використання, бібліографія.– К.: ІПРІ НАНУ, 2009. – 49 с. 2. 2.Кантор И.Л., Солодовников А.С. Гиперкомплексные числа. – М.: Наука, 1973. – 144 с.
394
Уляна Демешин Науковий керівник – проф. Пукальський І.Д.
Задача керування температурним режимом при обмеженнях на перепад температур Нехай рівнянню
α (t )
u( ρ , t ) −
температурне
поле,
яке
задовольняє
∂2 2 ∂ ∂u , = β (t )Δu + F ( ρ , t ) де Δ = 2 + ∂ρ r ∂ρ ∂t
(1)
і нелокальну умову за часовою змінною
u ( ρ ,0) +
a (t )u( ρ , t ) = ϕ ( ρ ) . N
j
j
j
(2)
i =1
Керування нагріванням пластини і циліндричного тіла здійснюється за допомогою конвентивного теплообміну на бічних поверхнях
u ρ (R2 , t ) + H 2 (u (R2 , t ) − p (t ) ) = 0, u ρ (R1 , t ) − H1 (u (R1 , t ) − g (t ) ) = 0, g (t ) < p (t ) .
(3)
Розглянемо задачу знаходження функції p(t), яка обмежена знизу і зверху p1 (t ) ≤ p(t ) ≤ p2 (t ) , (4) щоб при обмеженні на максимальний перепад температури тіла max u (ρ , t ) − min u (ρ , t ) ≤ δ *u , ρ є (R1 , R2 ) , (5) ρ
ρ
за мінімально короткий час t (1) , нагріти тіло до середньої температури *
(1 + j )R2j +1 R ρ j u (ρ , t )dρ . j +1 j +1
( )= R
u t
(1)
2
2
− R1
R1
Позначимо через
395
(6)
ω(ρ,t) = ρ
H1H2[ p(t) − g(t)] H p(t)(H2R2 −1) + H1g(t)(1+ H2R2) + 2 , H1 + H2 + H1H2(R2 − R1) H1 + H2 + H1H2(R2 − R1) ∂ ω (ρ , t ) 2 ∂ ω (ρ , t ) , + β (t ) ∂t r ∂ρ
f (ρ , t ) = F (ρ , t ) − α (t )
g ( ρ ) = f ( ρ ,0 ) − ω ( ρ ,0 ) −
N
a (t )ω ( ρ , t ) . j
j
j
j =1
Теорема. Нехай виконуються такі умови βα −1 є L1 ,
a(t ) ≤ λ N
< 1.
0
j
j =1
Тоді існує єдиний зображується у вигляді
розв’язок
(1) − (3) ,
задачі
який
β (τ ) t f n (ξ ) μn 0 α (τ ) dτ u( ρ , t ) = ω ( ρ , t ) + e dξ + π n=1 0 α (ξ ) ξ
2
∞
ti
+
n i
ti
−μn
N
1+
×
1. 2. 3.
1
ρ μn
β (τ )
dτ fn (ξ ) ξ α (τ ) dn − b (ti ) e α(ξ ) i =1 0 −μn
ti
N
(R
1
b (t )e n i
0
β (τ ) dτ α (τ )
t
−μn
)e
β (τ )
α (τ ) dτ 0
×
i
i =1
)
μn cos μn (ρ − R1 ) + (1+ H2 R1 )sin μn (ρ − R1 )
Список літератури Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. – М .: Наука,1964. – 736 с. Лебедев Н.Н. Специальные функции и их применение. – М.: Наука,1953. – 380 с. Вигак В.М. Оптимальное управление нестационарными температурными режимами – Киев: Наукова думка,1979. – 360 с.
396
Сергій Довганюк Науковий керівник – доц. Сопронюк Т.М.
Створення компонента для використання і генерації шаблонів з метасимволами Метою даної роботи є допомога студентам при виконанні лабораторних робіт у курсі “Системне програмування”, а також допомога викладачу, що перевіряє відповідні лабораторні роботи. Результатом виконання роботи є створений компонент для середовища розробки C++ Builder 6.
Назва компонента – “TMaskField”. Він успадкований від “TCustomRichEdit”. Основу компонента в C++ Builder 6 складають файли з розширенням “h” і “cpp” та назвою файла, що відповідає назві компонента. У файлі з розширенням “h” міститься клас, що описує загальну структуру компонента, тобто властивості, методи, події з специфікаторами доступу. У файлі з розширенням “cpp” міститься реалізація власних методів і подій [3]. Вся робота ґрунтується на автоматах, які будуються за введеними користувачем масками. Вже після побудови автоматів виконуються всі інші дії [1]. Наприклад, якщо маска має вигляд ab*c, то автомат матиме вигляд, представлений у таблиці нижче. символи № стану 1
…
a
b
c
…
0
2
0
0
0
2
2
2
23
2
2
3
0
0
0
4
0
4(заключний)
0
0
0
0
0
Маска подаєтьсяу вигляді властивості «Mask», доступна для редагування користувачу. Розглянемо методи, які реалізовані у даній роботі.
397
яка
Метод пошуку слів за маскою (Find). Знайдені слова можуть бути виділені напівжирним текстом або заданим кольором. Знаходження та видалення (FindAndDelete). Знайдене слово виділяється, і викликається контекстне меню із пропозицією видалити, пропустити, чи завершити пошук. У даних двох методах пошук можна здійснювати з будь-якої позиції в тексті. Генерування маки (GenerateMask). Під час виконання цього методу генерується маска й виводиться у поле введення. Генерування слів (GenerateWords). Тут генеруються слова, що підходять під маску. Метод має один параметр – це кількість слів, що потрібно згенерувати. Видалення слів, які підходять (DeleteGoodWords) і які не підходять (DeleteBadWords) під маску. Видаляються всі такі слова із поля введення. Додавання слів, які підходять (AddGoodWords) і які не підходять (AddBadWords) під маску. У випадковому порядку добавляються такі слова у поле введення. Пошук метасимволів у масці (CheckMask). Виводиться маска, де знайдені мета символи, виділяються червоним кольором. Компонент оперує з 20 метасимволами. Для компонента була написана повноцінна довідка, яку потрібно реєструвати в довідковій системі C++ Builder. Після реєстрації довідки, при натисненні на F1 й наведенн курсору миші на компонент, властивість чи метод, з’явиться нове вікно з потрібною допомогою [2]. Для того, щоб почати роботу з компонентом, його потрібно додати на палітру компонентів, і, за бажання, зареєструвати довідку. 1. 2. 3.
Список літератури Ахо А., Ульман Дж. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. Т. 1. Синтаксический аналіз.– М.: Мир, 1978. – 489 с. Фараонов Ф. Искусство создания компонентов Delphi. – СанктПетербург: Питер, 2005. – 462 с. Сопронюк Т. М. Технології візуального й узагальненого програмування в C++Builder: Навчальний посібник. – Чернівці: ЧНУ, 2009. – 80 c.
398
Христина Думитраш Науковий керівник – доц. Сікора В.С.
Силовські підгрупи Нехай G — деяка скінченна група, p ∈ — просте число, яке є дільником порядку групи. Підгрупи, порядок яких є степенем числа p , називають p -підгрупами. Нехай n ∈ — найвищий показник степеня простого числа p , на який ділиться порядок групи G , тобто нехай G = p n ⋅ s , де s ∈ не ділиться на p . Тоді силовською p -підгрупою групи G називається її підгрупа порядку p n . Теорема (Силова). [1, 2] Нехай G — скінченна група. Тоді: 1) силовська p -підгрупа P існує;. 2) кожна p -підгрупа міститься в деякій силовській p -підгрупі. Всі силовські p -підгрупи спряжені, тобто кожну з них можна подати у вигляді gPg −1 , де g ∈ G , P — силовська p підгрупа. 3) кількість N P всіх силовських p -підгруп конгруентна одиниці за модулем p (тобто N P ≡ 1(mod p ) ) та є дільником порядку групи G . Наслідок. [4] Якщо всі неодиничні дільники порядку групи G , після ділення на p дають відмінну від 1 остачу, то в групі G існує тільки одна силовська p -підгрупа та вона є нормальним дільником (навіть характеристичною підгрупою). Теорема Силова (доведена норвезьким математиком Л. Силовим у 1872 р., одне з основних тверджень теорії скінченних груп) — це неповний варіант теореми, оберненої до теореми Лагранжа. Вона для деяких дільників порядку групи гарантує існування підгруп таких порядків.
399
Ця теорема неодноразово узагальнювалася в різних напрямах (див., наприклад, праці С.А. Чуніхіна та Ф.Холла). Зокрема, проблема знаходження силовських підгруп даної групи є важливою задачею комбінаторної теорії груп. Для груп підстановок У.Кантор довів, що силовську p -підгрупу можна знайти за час, який поліноміально залежить від розмірностей задачі (в даному випадку це порядок групи, помножений на кількість твірних елементів). Нами розв’язано задачі на побудову силовських підгруп у конкретних групах, досліджено властивості та доведено простоту деяких груп. Приклад 1. Нехай G = SL2 ( Z p ) — група квадратних матриць другого порядку з елементами із поля Z p , визначник яких дорівнює 1 ( p ∈ — просте число). Доведено, що її силовськи-
1 0 , 1 a , a ∈ Z p P2 = , a ∈ Z p , 0 1 a 1 b a b 0 P3 = , a, b ∈ Z p , b ≠ 0 , P4 = , a, b ∈ Z p , b ≠ 0 . 0 b a b
ми підгрупами є: P1 =
Приклад 2. За допомогою теорем Силова досліджено основні властивості груп порядків p ⋅ q , p 2 ⋅ q , pn ⋅ q , pn ⋅ qs та p ⋅ q ⋅ r (де p, q, r ∈ ‒ попарно різні прості числа, n, s ∈ , n, s ≥ 2 ) та побудовано силовські підгрупи в таких групах. 1. 2. 3. 4.
Список літератури Каргаполов М.И., Мерзляков Ю.И. Основы теории групп. - М.: Наука, 1982. - 288 с. Кострикин А. И. Введение в алгебру. Часть 3. Основные структуры. - М.: Физматлит, 2004. - 272 с. Сущанський В.І., Сікора В.С. Операції на групах підстановок. Теорія та застосування. - Чернівці: Рута, 2003. – 256 c. Холл М. Теория групп. - М.: ГИИЛ, 1962. - 467 с.
400
Юлія Зайшлюк Науковий керівник – проф. Пукальський І. Д.
Застосування сферичних функцій до задач математичної фізики Розглянемо задачу ,
,(1) ,(2)
.(3) Розв'язок задачі (1)–(3) шукаємо у вигляді ,(4) де є розв'язками рівняння , якізадовольняють умову періодичностіза та природні умови обмеженості функції Yна всій сфері (або в полюсах сфери) , тобто , – власні значення, причомукожному цьому та власному значенню відповідає сферична функція. Зокрема, , , Підставивши (4) у (1) – (3), для льну задачу
. одержимо нелока-
, , . Розв'язок задачі знаходимо методом Ейлера–Фур'є у вигляді .
401
При
виконанні ,
умов
і обмеженості на задача (1)–(3) має єдинийрозв'я-
зок. Нами розглянуто два випадки. 1. При і для За допомогою підстановки до рівняння Бесселя порядку
маємо задачу це рівняння зводиться
, загальний розв'язок якого має вигляд 2. У випадку, коли ,
,
. , зробивши заміну
і відповідні перетворення, отримаємо .
Якщо
Якщо
, де
, то ,де ; ,де .
Список літератури 1. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравненияматематической физики.– М.:Наука, 1972.–735с.
402
Марія Іванюк Науковий керівник – проф. Попов М.М.
Відсутність ненульових компактних операторів, визначених на F-просторі L0 Класична теорема М. Дея [1] стверджує, що на F-просторі L p при 0 < p < 1 не існує ненульових лінійних неперервних функціоналів. П.П. Забрейко [2] поставив питання про існування ненульового компактного оператора на цих просторах. Спочатку незалежно Д. Паляшке [3] і П. Турпін [4] дали негативну відповідь на це питання. Далі Н. Калтон довів відсутність ненульових компактних операторів, заданих на просторах L p при 0 ≤ p < 1 , що діють у довільний топологічний векторний простір [5]. Після цього М.М. Попов [6] навів коротке доведення відсутності ненульових вузьких операторів, що діють з простору L p при 0 < p < 1 у довільний F-простір. Цей результат можна вважати узагальненням попередньої теореми Калтона, оскільки при довільному 0 < p < ∞ кожний компактний оператор з L p у довільний Fпростір вузький. Мета даної роботи – отримати аналогічний результат для операторів, що діють, з простору L0 у довільний F-простір. Точніше, нами отримана така теорема. Теорема. Нехай X – довільний F-простір і T : L0 → X – вузький оператор. Тоді T = 0. Нагадаємо деякі означення. F-простором називається повний лінійний метричний простір X з метрикою ρ , інваріантною відносно зсуву, тобто ρ ( x, y ) = ρ ( x + z , y + z ) для довільних x, y, z ∈ X . Простір L0 визначається як F-простір всіх класів еквівалентності вимірних за Лебеґом функцій f : [0,1] → K , де K – поле дійсних чи комплексних скалярів, з метрикою
403
1
| f −g| dμ . 1+ | f − g | 0
ρ( f , g) =
Добре відомо, що збіжність в L0 еквівалентна збіжності послідовності функцій за мірою. Кажуть, що послідовність ( f n )∞n =1 вимірних функцій f n : [0,1] → K збігається до вимірної
f : [0,1] → K за мірою, lim μ {t ∈ [0,1] :| f n (t ) − f (t ) |≥ ε } = 0 для довільного
функції n →∞
якщо
ε > 0.
Лінійний неперервний оператор T : L0 → X , де X – F-простір, називається вузьким, якщо для довільної вимірної множини A ⊆ [0,1] та довільного ε > 0 існує такий елемент f ∈ L0, що 1
f 2 = 1A ,
fdμ = 0
та || Tf ||< ε , де через 1A ми позначаємо
0
характеристичну функцію множини A. 1. 2.
3. 4. 5. 6.
Список літератури Дэй М.М. Линейные нормированные пространства. – М.: . лит., 1961. – 232 с. Забрейко П.П. О некоторых свойствах линейных операторов, действующих в пространстве L p // ДАН СССР – 1964. – 159, №5. – С. 975 – 977. Pallaschke D. The compact endomorphisms of the metric linear spaces Lϕ // Studia Math. – 1973. – 47. – С. 123 – 133. Turpin P. Operateurs lineaires entre espaces d'Orlicz non localement convexes // Studia Math. – 1973. – 46. – С. 153 – 165. Kalton N.J. Compact and strictly singular operators in Orlicz spaces // Israel J. Math. – 1977. – 26. – С. 126 – 136. Попов М.М. Элементарное доказательство отсутствия ненулевых компактных операторов, определенных на пространстве L p ,
0 < p < 1 // Мат. заметки – 1990. – 47, №5. – С. 154 – 155.
404
Вадим Кавцинюк Науковий керівник – асист. Сумарюк М. І. Деякі властивості групи, породженої числами Кліффорда В 1848 році В. Гамільтон [1] відкрив кватерніони як числову систему, яка є розширенням множини комплексних чисел. Х. Грассманом [2] уведено поняття зовнішнього та внутрішнього добутків мультивекторів, за допомогою яких Дж. Гіббс відкрив вектори і векторну алгебру в тривимірному евклідовому просторі. У 1878 році У. Кліффорд [3] узагальнив ці дві різні системи в рамках єдиної алгебри, яка охоплює звичайне і векторне числення у тривимірному просторі. З алгеброю Кліффорда тісно пов’язана група, яка породжується так званими числами Кліффорда. Отже, нехай M = {e0 , e1 ,..., en }, n < ∞, – деяка скінченна множина елементів. Елементи множини M називаються числами Кліффорда, якщо на множині M визначена операція множення, яка задовольняє умови
e0e0 = e0 , e0ei = ei e0 = ei , i ≥ 0, ei e j + e j ei = 0, i ≠ j, i, j ≥ 0, 2 ei = −e0 , i ≥ 1. Нехай A, B – деякі підмножини множини N = {1, 2,..., n} . Че-
рез ρ (A, j ), j ∈ N , позначимо кількість елементів i ∈ A , таких, що i ≥ j. Припустимо,що
ρ ( A, B ) = ρ ( A, j ), ζ ( A, B ) = ( −1) ρ ( A, B ) . j∈ B
Позначатимемо eA = ei1 ei2 ... eim , якщо A = {i1 , i2 ,..., im } – підмножина в N , яка впорядкована за зростанням. Добуток елементів eA та eB визначимо рівністю
eAeB = ζ ( A, B)eС , 405
(1)
де С = A ∆ B – симетрична різниця множин A та B. Розглянемо множину G = {± eA | A ⊆ N } . У роботі вивчено властивості множини G та отримано такі результати . Теорема 1. Множина G , на якій задано операцію множення за правилом (1), утворює групу. Теорема 2. Група G має такі властивості: 1) порядок групи G дорівнює 2 n+1 ; 2) група G має нетривіальний центр Z (G ) = {e0 , −e0 }; 3) кількість власних підгруп групи G дорівнює 2 n − 1; 4) кожна нетривіальна підгрупа групи G є нормальним дільником даної групи ; 5) кожна власна підгрупа H групи G відмінна від свого нормалізатора
N ( H ) = {x ∈ G | xH = Hx}; 6) для довільних силовських 2-підгруп H та F групи G існує елемент x ∈ G , такий, що F xHx −1 – силовська 2-підгрупа групи F ; 7) група G метабелева, тобто для довільних елементів x1 , x2 , x3 , x4 ∈ G виконується рівність x1 x2 x1−1 x2−1 x3 x4 x3−1 x4−1 x2 x1 x2−1 x1−1 x4 x3 x4−1 x3−1 = e0 . Список літератури 1. Гамильтон В. Р. О кватернионах, или о новой системе мнимых величин в алгебре. – М.: Наука, 1994. – 345с. 2. Grossman H. On the Number of Divisions in Finding a G. C. D. // The American Mathematical Monthly. – 31. – 1924. – P. 124–128. 3. Clifford W. The Common Sense of the Exact Sciences. MacMillan. – 1887. – P. 361.
406
Анастасія Кілей Науковий керівник – проф. Черевко І.М.
Розв’язування крайових задач для інтегро-диференціальних рівнянь методом сплайн-aпроксимацій Метод сплайн-апроксимацій активно розвивається в останні роки для розв’язання важливих прикладних задач [1, 2] завдяки простій реалізації на ЕОМ, стійкості відносно локальних збурень та добрій збіжності. Розглянемо лінійну крайову задачу
(1) (2) . Позначимо
Нехай
, .
Теорема
1.
Нехай і справджується нерівність
,
Тоді крайова задача (1), (2) має єдиний розв’язок. Доведення теореми нескладно одержати використовуючи метод стислих відображень [3]. Розглянемо ітераційну схему знаходження наближеного розв’язку крайової задачі (1), (2) у вигляді кубічних сплайнів на рівномірній сітці 1. Вибираємо кубічний сплайн задовольнити крайові умови (2) (наприклад, 2. Використовуючи рівняння (1) і сплайн
407
так, щоб ). , знаходимо
, . 3. Враховуючи неперервність перших похідних сплайну у внутрішніх точках та крайові умови (2), знаходимо множину точок , , як розв’язок системи рівнянь
(3)
4. За множинами кубічний сплайн
,
, будуємо
, ,
.
який виступає наступним наближенням. Якщо послідовність сплайнів , , збігається, буде апроксимацією то при достатньо великому m сплайн шуканого розв’язку крайової задачі (1), (2). Числові експерименти для тестових модельних прикладів підтверджують збіжність наведеної ітераційної схеми при виконанні умов теореми 1. Список літератури 1. Алберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. Теория сплайнов и ее приложения. – М: Мир, 1972 . – 319 с. 2. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы сплайн-функций. – М.: Наука, 1980. – 352 с. 3. Хартман Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения. – М.: Мир, 1970. – 684 с.
408
Іванна Кіслевська Науковий керівник – доц. Нестеренко В.В.
Двостороння квазінеперервність та властивості типу Дарбу Нехай задано відображення f : X → Y , де X і Y топологічні простори. Через Gr ( f ) = {( x, f ( x)) ∈ X × Y : x ∈ X } позначимо графік відображення f. Відображення f : S-неперервне (майже неперервне в розумінні Стеллінґза), якщо для кожної відкритої підмножина W в X × Y , для якої Gr ( f ) ⊆ W , існує неперервна функція g : X → Y , така, що
Gr ( g ) ⊆ W ;
зв’язувальне, якщо множина Gr ( f | A ) є зв’язною підмножиною в X × Y для кожної зв’язної множини A в ; зв’язний графік, якщо множина Gr ( f ) є зв’язною Xмає
підмножиною в X × Y ; має властивість Дарбу, якщо множина f (A) є зв’язною підмножиною в Y для кожної зв’язної множини A ⊆ X . Нехай f : R → R . Функція f : двосторонньо квазінеперервна, якщо кожної точки x ∈ R і довільних чисел δ > 0 та ε > 0 існують відкриті непорожні множини U і G , такі, що U ⊆ ( x − δ , x) , G ⊆ ( x, x + δ ) і | f (u ) − f ( x) |< ε для всіх x ∈ U G ; має властивість Юнґа, якщо для кожного x ∈ R існують послідовності { xn } та { yn } , такі, що xn x, yn x і
f ( xn ) та f ( yn ) збігаються до f ( x ) .
В [1] показано, що коли функція f : R → R першого класу Бера (поточкова границя послідовності неперервних функцій), то S-неперервність, зв’язувальність, властивість зв’язного графіка, властивість Дарбу і властивість Юнґа рівносильні. Однак в [2]
409
показано, що двостороння квазінеперервність і властивості типу Дарбу не рівносильні для функцій з першого класу Бера. В цьому повідомленні ми наводимо умову, при якій двостороння квазінеперервність і властивості типу Дарбу рівносильні. Через D( f ) позначимо множину точок розриву функції f . Теорема 1. Нехай для функції f : R → R множина D( f ) складається лише з ізольованих точок. Тоді наступні умови рівносильні: (і) f двосторонньо квазінеперервна; (іі) f S-неперервна; (ііі) f зв’язувальна; (іv) f має зв’язний графік; (v) f має властивість Дарбу; (vi) f має властивість Юнга. Зауважимо, що якщо множина D( f ) функції f : R → R складається лише з ізольованих точок, то f є функцією першого класу Бера. Тому в теоремі 1 треба лише встановити рівносильність умови (і) та однієї з умов (іі) – (vі). Список літератури 1. Brown J.B. Almost continuous functions and Reed’s pointwise convergence criterion // Fund. Math. – 1974. – 86. – P. 1-17. 2. Keller P.S. Chaotic behaviour of Newton's method // Real Analysis Exchange. − 1992(93). − 18, N2. − P. 490-507.
410
Марія Ковалюк Науковий керівник – доц. Лучко В.М.
Задача Коші для параболічного рівняння над полем p-адичних чисел Основні поняття p -адичного аналізу. Нехай p – просте фіксоване число. Введемо у полі раціональних чисел норму −γ ( x ) | x | p , вважаючи | 0 | p = 0 , | x | p = p , якщо число x ∈
подається у вигляді m , n де m, n, γ ∈ , m, n – не діляться на p . Поповнення x = pγ
p
поля
утворює поле p -адичних чисел. Норма | ⋅ | p володіє такими властивостями: | x | p = 0 тоді і тільки
тоді,
x=0;
коли
| xy | p =| x | p ⋅ | y | p ;
| x + y |p ≤
≤ max(| x | p ,| y | p ) і якщо | x | p ≠| y | p , то | x + y | p = max(| x | p ,| y | p ) . Метрика ρ ( x, y ) =| x − y | p перетворює
p
у повний сепара-
бельний локально компактний метричний простір. На
p
існує
(єдина, з точністю до множника) міра dx , інваріантна відносно додавання. При цьому, якщо a ∈ p , a ≠ 0 , то d ( xa ) = a p dx . Будемо нормувати міру так, що
dx = 1 .
x p≤ 1
Простір
p
тинних множин
є об’єднанням зліченної сім’ї попарно непереp
=
∞
ν = −∞
{x : x
p
}
= p γ , причому ν
dx = p
x p = pν
411
1 1 − . p
M γ (γ ≥ 0)
Введемо у розгляд клас функцій ϕ ( x) на
(
p
γ
комплекснозначних
, які задовольняють умови:
)
1) ϕ ( x) ≤ c 1 + x p ; 2) існує натуральне число N = N (ϕ ) , таке, що для довільного x∈ p :
ϕ ( x + x ') = ϕ ( x) ,
| x ' | p ≤ p− N .
Оператор Dγ диференціювання порядку γ > 0 визначений на функціях ϕ ∈ M 0 формулою [1] ( Dγ ϕ ) ( x) = Γ (1−γ ) y −pγ −1 [ϕ ( x − y) − ϕ ( x)] dy . p p Розглядається задача Коші ∂U (t , x) + a ( Dα U ) (t , x) = f (t , x) , x ∈ p , t ∈ (0; T ] , (1) ∂t U (t , x) |t =0 = ϕ ( x). (2) Фундаментальний розв’язок задачі Коші (1), (2) записується у вигляді ∞ (−1) n 1 − pα n Z (t , x) = ⋅ (at ) n | x |−pα n −1 , x ≠ 0. −α n −1 n ! 1 − p n =1 Теорема. Розв’язок задачі Коші (1), (2) існує і подається у вигляді
U (t , x) =
t
Z (t , x − ξ )ϕ (ξ )d ξ + dτ 0
p
Z (t − τ , x − ξ ) ⋅ f (τ ,ξ )dξ , p
для довільних функцій ϕ ∈ M β , f ∈ M β рівномірно відносно t і для Z (t , x) має місце нерівність 1 Z (t , x) ≤ ct t α + x p
−α −1
, x∈
p
Список літератури
, t ∈ (0; T ] .
1. Владимиров В.С. Обобщенные функции над полем p -адических чисел // УМН. – 1988. – Т. 43, Вып. 5. – С. 17-53.
412
Христина Козак Науковий керівник – доц. Сікора В.С.
Поліноміальні матриці та функції від матриць Вперше поняття матриці з’явилося в працях англійських математиків У. Гамільтона (1821-1865) та А. Келі (1821-1895), а в наш час широко використовується у прикладній математиці і при проведенні досліджень у різних галузях наук, оскільки часто матриці набагато спрощують розгляд складних рівнянь та їх систем. При цьому такі задачі використовують функції від матриць чи матриці, елементами яких є деякі функції (многочлени та неперервні функції від однієї чи кількох змінних тощо). Такі питання вивчаються в алгебрі матриць [1] та використовуються при дослідженні нестаціонарних процесів у лінійних системах автоматичного регулювання та керування [2], у теорії диференціальних рівнянь при розв’язуванні звичайних рівнянь та рівнянь частинними похідними [3] тощо. Незважаючи на багатогранність застосувань теорії матриць, у класичних університетських курсах дуже мало часу відводиться на їх вивчення. Тому одним з наших основних завдань було ознайомлення з необхідною інформацією, зосередивши при цьому основну увагу на поліноміальних матрицях, матричних поліномах та функціях від матриць з точки зору їх викладання на заняттях математичного гуртка. Відомо, що з кожною квадратною матрицею тісно пов’язані два многочлени: характеристичний та мінімальний. Ці многочлени відіграють базову роль у згаданих застосуваннях теорії матриць. Нами розв’язано задачі на відшукання таких многочленів для різних матриць та їх подальшого застосування до деяких цікавих прикладів (знаходження значень тригонометричних та експоненціальних функцій від матриці; знаходження границі, похідної та інтеграла від деяких матричних функцій), описано алгоритми розв’язання окремих типів диференціальних рівнянь за допомогою поліноміальних матриць. При цьому суттєво використовується таке Твердження. [1] Якщо функція f (λ )
413
∞
розкладається у степеневий ряд f ( λ ) = ck (λ − λ0 )k , збіжний у k =0
крузі λ − λ0 < R , то для будь-якої квадратної матриці A , власні значення якої лежать усередині круга збіжності, ∞
справедливий розклад: f ( A ) = ck ( A − λ0 E ) k . k =0 0
Тут вважають, що ( A − λ0 E ) = E , а під границею послідовності матриць (часткових сум ряду) розуміють сукупність границь елементів матриці. Приклад 1. Для довільної квадратної числової матриці A 1 1 1 e A = E + A + A2 + + Ak + ; маємо: 1! 2! k!
cos A = E −
1 1 ( −1) k 2 k A + A2 + + A + ; 2! 4! (2k )!
1 1 ( −1) k A − A3 + + A2 k +1 + . 1! 3! (2k + 1)! −2λ2 + 5λ + 3 −λ2 + 3λ + 2 2 −1 B= Приклад 2. Нехай A(λ) = 2 , . −3λ + 7λ +11 −3λ2 + 9λ +1 2 2 2λ − 4 λ − 4 14 9 Тоді A ( λ ) = ( B − λ E ) ⋅ + — ділення на 3λ + 3 3λ − 1 13 11 sin A =
2λ + 1 λ − 3 7 9 B − λ E зліва; A( λ ) = ⋅ ( B − λE) + — ділен 3λ + 5 3λ − 6 13 18 ня на матрицю B − λ E справа. 1. 2. 3.
Список літератури Гантхамер Ф.Р. Теория матриц. - М.: Наука, 1967. - 576 с. Іванов А. О. Теорія автоматичного керування. - Дніпропетровськ: Нац. гірничий ун-т. - 2003. - 250 с. Фридлендер В.Р. Полиномиальные матрицы и системы уравнений с частными производными // Известия ВУЗ. - Математика. - 1966. №5 (54). – C. 118-123.
414
Іванна Колотило Науковий керівник – доц. Боднарук С.Б.
Деякі властивості функції кватерніонної змінної У 1843 році ірландський математик В. Гамільтон запропонував систему кватерніонів, яка стала історично першою власне гіперкомплексною системою. Особливо відчутний внесок у теорії гіперкомплексних чисел зробив німецький математик Фробеніус. Ф. Г. Нагадаємо, що кватерніони – це числа вигляду , де – коефіцієнти кватерніона, а – деякі символи, які називаються уявними одиницями [1]. В наш час активізувалися дослідження, що стосуються кватерніонів та теорії функцій кватерніонної змінної. Зокрема, проводяться дослідження в напрямку класичних питань теорії функції: побудова регулярних функційкватерніонної змінної та дослідження їх основних властивостей, теорема Коші та інтегральна формулатощо [2]. Нами розглянуто деякі функції кватерніонної змінної йописано ряд їх властивостей.Одержані результати проілюстровано на конкретних прикладах. Показникову функцію кватерніонної змінної визначають так:
Використовуючи нерівність , де для модуля кватерніона можна переконатисявтому, що даний ряд збіжний.Увівши позначення: , (величина – це – мінус квадрат векторна частина кватерніона, величина векторної частини), отримаємо
415
.
Якщо комплексного розширенням кватерніонів.
перетворюється в показникову функцію аргументу. Ця показникова функція є комплекснозначної функції у множину
Функція синус кватерніонної змінної визначається так:
, де . Функція тангенс кватерніонної змінної визначається . Обчислимо, наприклад, значення тангенса для конкретного кватерніона . Маємо . Списоклітератури 1. Солодовников А.С. Кантор И.Л., Гиперкомплексные числа. – М.:Наука, 1973. – 144 с. 2. Садбери Э. Кватернионный аналіз // Гиперкомплексные числа в геометрии и физике. – 2004, № 2. – C. 130 – 157с.
416
Лідія Корж Науковий керівник – доц. Нестеренко В.В.
Слабка властивість Ґібсона та двостороння квазінеперервність Для дійсних функцій в [1] було введене поняття двосторонньої квазінеперервності. Функція f : R → R називається двосторонньо квазінеперервною в точці x , якщо для довільних чисел ε > 0 і δ > 0 існують відкриті непорожні множини U і G , такі, що U ⊆ ( x − δ , x) , G ⊆ ( x, x + δ ) і | f (u ) − f ( x) |< ε для всіх x ∈ U G , і просторо двосторонньо квазінеперервною, якщо вона є такою в кожній точці. Поняття двосторонньої квазінеперервності в [2] було перенесено на випадок довільних топологічних просторів. Відображення f : X → Y називається В-квазінеперервним в точці x , якщо для довільного околу V точки f ( x) в Y і довільної області U в X , такої, що x ∈ U існує відкрита непорожня множина G в X , така, що f (G ) ⊆ V . Якщо відображення f В-квазінеперервне в кожній точці з X , то воно називається В-квазінеперервним. Нехай задано відображення f : X → Y , де X і Y топологічні простори. Кажуть, що відображення f
( )
має властивість Ґібсона [3], якщо f U ⊆ f (U ) для довільної відкритої множини U в X ;
( )
має властивість Ґібсона [3], якщо f U ⊆ f (U ) для довільної області (зв’язної відкритої множини) U в X . Зрозуміло, що відображення з властивістю Ґібсона має слабку властивість Ґібсона, але не навпаки. В цьому повідомленні ми показуємо зв’язки між двосторонньою квазінеперервністю, властивістю Ґібсона та слабкою властивістю Ґібсона.
417
Твердження 1. Існує двосторонньо квазінеперервна функція f : R → R, яка не має властивості Ґібсона. Твердження 2. Існує функція f : R → R з властивістю Ґібсона, яка не є двосторонньо квазінеперервною. Твердження 3. Нехай X та Y − топологічні простори і відображення f : X → Y B-квазінеперервне. Тоді відображення f має слабку властивість Ґібсона. Обернене твердження хибне. Це випливає з твердження 2. Список літератури 1. Grande Z., Natkaniec T. On quasi-continuous bijections // Acta Math. Univ. Comen. − 1991. − 60, N.1. − P. 31 - 34 . 2. Borsík J. Bilateral quasicontinuity in topological spaces // Tatra Mt. Math. Publ. − 2004. − 28, N. 2. − P. 159 - 168. 3. Evans M.J., Humke P.D. Baire one, Gibson and weakly Gibson real functions of several real variables // Rend. Circ. Mat. Palermo (2). − 2010. − 59, N. 1. − P. 47 - 51.
418
Павло Коропецький Науковий керівник – доц. Малик І.В.
Основи КАМ - теорії КАМ-теорія − це теорія збурень умовно-періодичних рухів гамільтонових [1], [2] і подібних їм систем у цілому для безмежних інтервалів часу. Зокрема, можна зробити фундаментальний висновок про відсутність еволюції в таких системах, який випливає з евристичного принципа усереднення і формальних процедур інтегрування. Теорема. Нехай функція Гамільтона H ( p, q ) аналітична в
області F := { p ∈ G, Im q ≤ δ } і має період 2π по q = q1 ,..., q n ;
H ( p, q ) = H 0 ( p ) + H 1 ( p, q ) , причому в області F det
Тоді для нерівності
∂2H0 ≠ 0. ∂pi ∂p j
∀x > 0 за умови виконання в області F H1 ≤ M ,
існує константа M = M ( x, δ , G , H 0 ) > 0 , така, що рух, який визначається рівняннями
p = −
∂H ∂H , q = − , ∂q ∂p
(1)
володіє такими властивостями: 1) існує розклад Re F = F1 + F2 , де F1 інваріантна (тобто
p , q містить траєкторію p ( t ) , t ≥ 0 , яка проходить через неї, q (t ) задається рівнянням (1)), а F2 мале:
разом з точкою
mesF2 ≤ x mesF ;
F1 складається з інваріантних n -вимірних аналітичних торів I ω , які задаються параметричними рівняннями p = pω + f ω (Q ) , q = Q + g ω (Q ) , 2)
419
де f ω , g ω − аналітичні функції періоду 2π по Q = ( Q1 ,..., Qn ) , а
ω − параметр, який нумерує тори I ω ;
3) інваріантні тори I ω мало відрізняються від торів p ≡ pω :
f ω (Q ) < x , g ω (Q ) < x ;
4) рух (1) на торі I ω є умовно-періодичним з n частотами
ω1 ,..., ω n : Q = ω , де ω =
∂H 0 pω . ∂p
Роглянута теорема Колмогорова показує, що відбувається з нерезонансними торами при збуренні. У цій теоремі А.М.
Колмогоров
запропоновав
нову
ідею
поєднання
асимптотичних методів з послідовними замінами змінних ньютонівського типу, що відкрила широкі перспективи для одержання
строгих
результатів
про
збереження
квазіперіодичних рухів при малих збуреннях гамільтоніанів інтегровних систем.
1. 2.
Список літератури Мозер Ю. КАМ-теория и проблемы устойчивости. – Ижевск: РХД, 2001. – 463 с. Арнольд В.И., Козлов В.В., Нейштадт А.И. Математические аспекты классической и небесной механики // Динамические системы. − М.: ВИНИТИ, 1985. – 303 с.
420
Андрій Круглов Науковий керівник – доц. Пасічник Т.С.
Застосування GERT-сітокдосинхронізації каналів Сіткові моделі, як правило,розглядаються як детерміновані сітки. В області детермінованих сіток найбільш повно вивчені моделі критичного шляху та PERT.При моделюванні роботи промислових комплексів найбільш гнучкими та корисні сіткові моделі з стохастичною структурою. В літературі відомі приклади використання GERTмоделей(GraphicalEvaluationandReviewTechnique)у проектах освоєння космосу, де неможливе точне визначення тривалостей наступних робіт; проектах прокладання тунелю , де невідома структура породи та час проходу тунелю, проекту повітряного бою [2], де задані ймовірностями варіанти дій винищувача; проекту синхронізації комп’ютерної мережі та ін. Такі моделі набули активного розвитку наприкінці ХХ століття й активно розвиваються в сучасній науковій літературі [3]. Вузли стохастичної сітки можна інтерпретувати як стани системи, а дуги – як переходи з одного стану в інший. Кожен внутрішній вузол такої сітки виконує дві функції: одна з них стосується входу у вузол, інша – виходу. Розглянемо сітки, які містять такі два типи вузлів: вузол виконується, якщо виконана довільна вхідна дуга за умови, що в заданий момент часу може виконуватись лише одна дуга, а вихід детермінований чи ймовірнісний. Такі сітки називають GERT-сітками. Для вузлів використовують позначення з рис.
а б Рис.ТипиGERT- вузлів. а – детермінований вихід; б – ймовірнісний вихід.
Процес функціонування системи можназобразити GERTсіткою, якщо їїповедінка розглядається черезчерезпослідовні переходи з одного стану в інший (кількість станів скінченна або нескінченна).Кожному з них відповідає деяка ймовірність , імовірності послідовного проходження станів
421
визначаються за правилом множення
.
Кожній парі відповідає умовна ймовірність ; якщо на деякому стані , то ймовірність переходу в стан на наступному кроці дорівнює . Перехід системи з стану в станзв’язується з виконанням деякої операції, яка описується випадковою величиною з відомим законом розподілу. Основними кроками використання GERT-сіток є: – подання системи у вигляді стохастичної сітки , де – множина GERT-вузлів, а – множина дуг; – визначення умовної ймовірності функції моментів кожної дуги; визначення -функції кожної дуги; -функції GERT-сітки
знаходження еквівалентної виражає зв’язок еквівалентних
, яка
-функції петель першого та
-тих порядків; – знаходження математичного сподівання та дисперсії часу виконання GERT-сітки. При передачі інформації по комп’ютерних сітках можливі її затримки за кількома, у загальному випадку неоднорідними, паралельними каналами виникає питання синхронізаціїї цих каналів. Найбільш високі вимоги висуваються до передачі діалогів, відео та команд управління. Ми розглядаємо питання забезпечення показників якості комп’ютерної мережі при передачі трафіка реального часу. Використовуємо евристичний алгоритм поліпшення характеристик протоколів передачі інформації на основі виявлення в них скритого паралелізму. Алгоритм реалізовуємо з використанням моделей GERT Список літератури 1. Филипс Д., Гарсиа-Диас А. Методыанализасетей. – М.: Мир, 1984. – 2. A. A. B. Pritsker. GERT: graphicalevaluationandreviewtechnique. Nasamemorandum – 1966. – 152 с. 3. А. П. Шибанов, Н. В. Кравчук, Ф. В. Башев, О. А. Шибанова. Синхронизация каналов компьютерной сети при передаче трафика реального времени. // Вестник РГРТУ. Вып. 22. – 2007. – С. 53–57.
422
Володимир Кузик Науковий керівник – доц. Ленюк О.М.
Коливання струни із закріпленими пружно кінцями Задача про коливання однорідної струни довжиною l , кінці якої закріплені пружно, тобто на кожний кінець діє сила опору, пропорційна відхиленню і напрямлена протилежно йому, приводить до знаходження розв’язку задачі для рівняння коливання [1] 2 ∂ 2u 2 ∂ u − a = f ( x, t ), ∂t 2 ∂x 2
зкрайовими[2]
(1)
∂u ∂u u + α1 = g1 (t ), u + α 2 = g 2 (t ) (2) ∂x x =0 ∂x x =l та початковими умовами u t =0 = ϕ ( x), ∂u = ψ ( x). (3) ∂t t =0 Припустимо, що задані й шукана функції є оригіналами Лапласа стосовно t[3]. У зображенні за Лапласом задачі (1) – (3) відповідає така крайова задача: побудувати на (0, l ) розв’язокрівняння ∂2 ~ 2 − q 2 u * ( p, x ) = f * ( p, x), q = p , (4) a ∂x з крайовими умовами
* ∂u * u ( x, p) + α1 ( x, p) = g1* ( p ), (5) ∂x x =0 * ∂u * u ( x, p) + α 2 ( x, p) = g 2* ( p ). ∂x x =l
~ 1 Тут u * ( p, x) = L[u (t , x)], f * ( p, x) = − 2 (L[ f (t, x)] +ψ ( x) + pϕ( x)), a
423
g1* ( p) = L[ g1 (t )], g 2* ( p) = L[ g 2 (t )], де L[ g (t )] =
+∞
g (t )e
− pt
dt – перетворення функції Лапласа g(t).
0
Розв’язоккрайовоїзадачі (4), функційКоші, тобто у вигляді 2
(5)
знаходимо
методом
l
u ( p, x) = W ( p, x) g ( p) + E * ( p, x, ξ ) f * ( p, ξ )dξ . *
* j
* j
j =1
(6)
0
У формулі (6) беруть участь породжені крайовими умовами x = 0 та x = l функції Гріна відповідно в точках * * W1 ( p, x), W2 ( p, x ) і породжена неоднорідністю рівняння (4) функція впливу E * ( p, x, ξ ). Повертаючись у рівності (6) до оригіналу, одержуємо інтегральне зображення розв’язкузадачі (1)– (3): t l 2 t 1 u (t , x) = W j (t − τ , x) g j (τ )dτ + 2 E (t − τ , x, ξ ) f (τ , ξ )dξdτ + a 00 j =1 0
1 ∂ 1 E ( t , x , ξ ) ϕ ( ξ ) d ξ + E (t , x, ξ )ψ (ξ )dξ . 2 a ∂t 0 a 2 0 l
+
l
Встановлюються вирази функцій
W1* (t , x), W2* (t , x), E * (t , x, ξ ) та W1 (t , x), W2 (t , x), E (t , x, ξ ), які є оберненими перетворен-нями Лапласа відповіднофункцій W1* (t , x), W2* (t , x), E * (t , x, ξ ). 1. 2. 3.
Списоклітератури Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики.– М.:МГУ, 2004.– 799 с. Владимиров В.С. Сборник задач по уравнениямматематическойфизики.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 288 с. Деч Г. Руководство к практическомуприменениюпреобразования Лапласа.– М.: Наука, 1971. – 288 с.
424
Таїса Кулик Науковий керівник – доц. Сікора В.С.
Викладання елементів теорії груп перетворень для класів з поглибленим вивченням математики У шкільному курсі планіментії вивчаються так звані перетворення площини — осьова та центральна симетрії, поворот, паралельне перенесення та гомотетія. Спільним для них є те, що всі вони «перетворюють» кожну фігуру F у деяку нову фігуру F1 . Саме тому їх називають ще й геометричними перетвореннями. Взагалі кажучи, (геометричним) перетворенням називають деяке правило, за допомогою якого для кожної точки A на площині (чи в просторі) вказано нову точку A1 , в котру переходить задана точка після виконання цього перетворення. Якщо ж на площині (чи в просторі) задано довільну фігуру F , то множина всіх точок, у які переходять точки фігури F при заданому відображенні, є її образ — фігура F1 . У цьому випадку кажуть, що F1 отримується із F за допомогою визначеного перетворення. В результаті послідовного виконання двох перетворень знову отримуємо геометричне перетворення, тому на множині всіх перетворень природно вводиться алгебраїчна операція множення (послідовного виконання, композиції) перетворень, що задовольняє групові аксіоми (асоціативності, існування нейтрального та оберненого елемента). Таку множину разом з вказаною дією множенням перетворень називають групою перетворень. Група — одне з найважливіших понять сучасної алгебри, яке має численні застосування в багатьох суміжних дисциплінах. Здебільшого група виникає саме як множина всіх перетворень (симетрій) деякої структури. Поняття абстрактної групи є узагальненням таких груп [3; 5]. У математичних застосуваннях групи часто виникають як засіб для систематизації та опису симетрій різного ґатунку або як групи перетворень. Саме такі групи пропонується вивчати з учнями 10-11 класів з поглибленим вивченням математики на заняттях факультати-
425
ву чи спецкурсу. У навчальних планах загальноосвітніх навчальних закладів фізико-математичного профілю та спеціалізованих шкіл (класів) з поглибленим вивченням математики передбачається вивчення спецкурсу «Прикладна математика». Його основною метою є розвиток логічного мислення учнів, вивчення та закріплення базових математичних понять на рівні практичного використання. Кількість запланованих навчальних годин у 10-11 класах становить 2 години на тиждень (по 70 годин на рік). Із них 38 годин відведено на вивчення теми «Елементи теорії груп перетворень» [2]. В рамках цієї теми пропонується розглянути такі питання: перетворення площини, група перетворень площини та її підгрупи; рухи площини, два види руху; аналітичне задання руху; класифікація рухів площини; група рухів площини та її підгрупи; перетворення подібності, гомотетія як приклад переворення подібності; аналітичне задання подібності; властивості подібності; класифікація перетворень подібності; група подібності та її підгрупи; афінні перетворення, аналітичне задання афінного перетворення, група афінних перетворень. Для забезпечення виконання поставлених завдань, нами описано поради вчителю для підготовки та проведення занять, розроблено детальні конспекти за вказаними темами. 1. 2. 3. 4. 5.
Список літератури Аносов Д.В. Проблемы модернизации школьного курса математики // Математика в школе. – 2000. – №1. – C.2–4. Інформатика. Програми для загальносвітніх навчальних закладів. – Запоріжжя: Прем'єр, 2003. – 304 с. Калужнин Л.А., Сущанский В.И. Преобразования и перестановки.– М.: Наука, 1979.– 112с. Концепция математического образования в 12-летней школе // Математика (приложение к «Учительской газете»). – 2000. – №7. – C.1-5. Фрид Э. Элементарное введение в абстрактную алгебру.– М.: Миp, 1979. – 260с.
426
Зоряна - Надія Лаврук Науковий керівник – доц. Колісник Р.С. Застосування інформаційних технологій навчання при вивченні курсу алгебри і початків аналізу У зв’язку з активним розвитком інформаційних технологій та їх впровадженням у різні сфери життя дедалі більшої актуальності набуває формування інформаційної культури сучасних школярів. З одного боку, інформаційні технології – потужний інструмент для отримання дитиною найрізноманітнішої інформації, з іншого – ефективний засіб підвищення інтересу до навчання, а також мотивації, наочності, науковості тощо. До сучасних засобів інформаційних технологій навчання (ІТН) відносять: педагогічні програмні засоби (ППЗ), мультимедійні технології, тестові програми, навчальні іnternet-ресурси та інші. Ефективність використання засобів ІТН при вивченні курсу алгебри і початків аналізу, як і математики в цілому, значною мірою залежить від ППЗ, які дозволяють поєднати високі обчислювальні можливості при дослідженні різноманітних функціональних залежностей з перевагами графічного подання результатів опрацювання інформації, дають можливість економити навчальний час за рахунок виключення рутинних операцій обчислювального характеру, озброюють учнів ефективними наочними методами розв’язування широкого класу задач. При використанні комп’ютера на уроках, доцільно орієнтуватись на такі ППЗ, які створюють підґрунтя для переходу від механічного застосування знань, умінь та навичок до оволодіння вміннями самостійно “відкривати” знання на основі здійснення експериментально-дослідницької діяльності. Такі ППЗ стимулюють продуктивну пізнавальну діяльність учнів, формують уміння застосовувати знання в нових ситуаціях, мобілізують і розвивають розумові операції, знайомлять з етапами, методами і прийомами дослідження, виявляють позитивний вплив на формування дослідницьких здібностей та умінь, а отже, сприяють формуванню та розвитку продуктивного мислення учнів. Прикладом таких ППЗ при вивченні курсу алгебри й початків аналізу є програми,
427
зорієнтовані на візуалізацію абстракцій (границя, неперервність, похідна, інтеграл тощо). До таких ППЗ належать: GRAN 1, TeрМ, Advanced Grapher, «Бібліотека електронних наочностей “Алгебра, 10, 11 класи”. Саме розгляду питання про ефективність використання вказаних ППЗ у процесі вивчення деяких тем курсу алгебри і початків аналізу присвячена дана робота. Нами розглянуто загальні засади використання ІТН у навчальному процесі. Наведено основні відомості про вітчизняні ППЗ навчання математики, рекомендовані МОН України для використання в старшій школі (GRAN 1, TeрМ, “Бібліотека електронних наочностей “Алгебра, 10, 11 класи”) та зарубіжний ППЗ Advanced Grapher. Запропоновано добірки завдань, при виконанні яких доцільно використовувати вказані ППЗ. Подано рекомендації щодо їх застосування при вивченні деяких тем курсу алгебри і початків аналізу: функції та їх графіки, похідна та її застосування до дослідження функцій, інтеграл і його застосування до обчислення площ криволінійних трапецій та об’ємів тіл обертання, побудова графіків функцій, розв’язування систем рівнянь та нерівностей графічним способом, зокрема і тих, що містять параметр та інші. Розроблено плани-конспекти уроків на вказані теми з використанням ППЗ GRAN 1 та Advanced Grapher, проведення яких пропонується супроводжувати мультимедійними презенттаціями. 1. 2. 3.
Список літератури Жалдак М.И., Горошко Ю.В., Винниченко Е.Ф. Математика с компьютером: Пособие для учителей. К.: РУНЦ „ДИНИТ”, 2004. – 251 с. Жалдак М.И., Пеньков А.В. Педагогическое программное средство GRAN: Методические рекомендации . – К.: КГПИ, 1991. – 48 с. http://soft.softodrom.ru›ap/Advanced-Grapher
428
Галина Ластівка Науковий керівник –доц. Готинчан Т.І.
Оптимізація функції капіталу при керуванні витрат на рекламу Реклама нас оточує всюди. Телебачення, радіо, інтернет, газети, журнали – будь-яка сфера масової інформації заповнена рекламою. Організації використовують її як спосіб залучення покупців. І який ще знайти спосіб, щоб вплинути на споживацький попит. Рекламна діяльність спрямована як на споживачів, так і на товаровиробників, що прагнуть до масової реалізації свого товару. Розглянемо модель компанії, якаволодієкількістю і у своїй діяльності передбачає виділяти деяку його капіталу на використання рекламив момент часу . частину Причому стан капіталу залежить від того, яку кількість товару вдається продати фірмі, а останній безпосередньо залежить від купівельного попиту. Позначимо величину, що відображає ефективність реклами, тобто функцію наслідку, яка описується законом , де ω визначає швидкість забування реклами, а β – ступінь впливу грошей Q(t), що вкладаються у рекламу, . Вважатимемо,що потік покупців є пуассонівським потоком з , де коефіцієнт описує вплив інтенсивністю реклами, визначає інтенсивність потоку покупців без реклами. Нехай покупка ξ – випадкова величина із середнім значенням α = M {ξ}, – середнє значення капіталу. Модель діяльності компанії описується системою диференціальних рівнянь[1]
429
Компанія планує свої витрати, щоб досягти максимального прибутку за правилом
. Розглядається величина максимального значення капіталу в середньому. Середнє значення функції капіталу в момент часу при керуванні витратами протягом періоду і впливу функції наслідку на споживчий попит має вигляд
де
. Параметри, якими компанія може керувати, – це моменти відповідно оптимальноговикористання реклами в часу діяльності компанії і «вимикання» реклами: ,
Вплив реклами розглянуто у двох часткових випадках, коли інтенсивність потоку покупців змінюється: і
де
,
деякі параметри[1].
Список літератури 1. Терпугов А.Ф., Щирова Н.П.Оптимизацияфункциикапитала при вложениисредствв рекламу//Статистическаяобработкаданных и управление в сложных системах.Вып. 6. –Томск.:Изд-во Том. унта, 2004. – С. 96 –100.
430
Юлія Літвінчук Науковий керівник – асист. КонаровськийВ.В.
Модель голосування з континуальним числом станів Розглядається математична модель взаємодіючих частинок, які знаходяться у цілих точках дійсної прямої. Кожна частинка в момент часу має стан .Взаємодіяміж чекає експоненційний частинками відбувається так. Частинка з час з параметром 1, після цього набуває стан частинки інтенсивностю , де стани частинок та , є розподілом імовірностей, тобто відповідно,
Еволюцію частинок даної моделі описано за допомогою випадкового процесу у просторі .Та показано, що даний процес є строго марковським процесом,також розв’язана для нього проблема мартингалів і знайдено вигляд генератора. Нехай на задана топологія поточкової збіжності [1, c. 27].Має місце наступна теорема. Теорема1. Процес є строго марковським процесом у просторі . Лема 1. повний компактний метричний простір. Нехай сукупність всіх неперервних функцій на . У можна ввести норму наслідок теореми 1 на гладких функцій із, який буде областю Розглянемо клас визначення генератора:
де
431
Лема 2.Множина Розглянемо оператор
щільна в . , який заданий наступною рівністю:
, деяка неперервна монотонно спадна функція і де задається рівністю
на Означення 1. Лінійний оператор дисипативним, якщо для довільної функції
називається
Означення 2. Якщо для деякого оператор ін’єкція і обмежений оператор в , то кажуть, що є резольвентою оператора [3, c. 10]. є генератором, а саме задовольняє Теорема 2. Оператор таківластивості: дисипативний; 2) множина значень резольвенти оператора дорівнює .Причому процес є єдиним розв’язком проблеми мартингалів [2,с.63], тобто для довільної функції ( )
Список літератури 1. ДанфордН., ШварцДж.Т. Линейныеоператоры. Общаятеория.Издательствоиностраннойлитературы, М. 1962. – 100c. 2. LiggettT.M.InteractingParticlesystems –Springer Verlag, 1985.–551 p. 3. 3.EthierS.N.Markovprocesses:Characterizationandсonvergence– NewYork: Wiley, 1986. –529p.
432
Юлія Літовська Науковий керівник – доц. Кушнірчук В.Й.
Розвʼязування двокритеріальної задачі прийняття оптимальних рішень Більшість практичних задач прийняття оптимальних рішень багатокритеріальні. Такі, зокрема, задачі, які описують економічні, еколого-економічні, соціальні процеси. Ці задачі виникають у тих випадках, коли необхідно одним актом прийняття рішень домогтися найкращого, у певному розумінні, виконання кількох, можливо таких, що суперечать один одному, критеріїв. З математичної точки зору, задачі багатокритеріальної оптимізації є природним узагальненням звичайних задач оптимізації. В роботі розглядається двокритеріальна задача максимізації, яку будемо позначати так: max f ( x), (1) x∈ X
де X = {x ∈ Ў | g ( x) ≤ 0} , f ( x) , g ( x) задані на Ў n неперервно-диференційовні вектор функції, які здійснюють відображення: f : Ў n → Ў 2 , g : Ў n → Ў r . n
Значення вектор-функції f(x) визначають у просторі Ў 2 множину досяжних оцінок Y = { y ∈ Ў 2 | y = f ( x), x ∈ X } . Під розвʼязком задачі (1) будемо розуміти множину слабко оптимальних за Парето оцінок [1], яка визначається так:
{
}
F ∗ = y ∗ ∈ Y | min yi − yi∗ ≤ 0 , ∀y ∈ Y . 1≤i ≤ 2
Множині F ∗ відповідає множина слабко оптимальних за
( )
Парето точок X ∗ = f −1 F ∗ . Процес розв’язання двокритеріальної задачі (1), очевидно, залежить від конкретизації тих функцій, що формують задачу. Більшість відомих підходів до розв’язування задачі багатокритеріальної оптимізації базується на її зведенні до задачі нелінійного програмування [2; 3]. Одним з основних методів такого типу є метод згорток, в якому всі критерії згортаються в один критерій. Використовуються також
433
мультиплікативні згортки, методи поступок, цільового програмування та інші. В роботі пропонується метод візуалізації множини досяжних оцінок Y і виділення її північно-східної межі, яка й буде містити множину F ∗ . Приклад. Побудувати множину слабко ефективних оцінок для такої двокритеріальної задачі оптимізації: 2 x1 + x2 → max, x1 + 2 x2 → max, x1 + x2 ≤ 5, 0 ≤ x1 , x2 ≤ 4. y2
8 9 6
y∗
F∗
Y
9
0
y1
9
1. 2.
3.
Список літератури Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето–оптимальные решения многокритериальных задач. – М.: Наука, 1982. – 256с. Жадан В.Г., Кушнирчук В.И. Пакет методов мнокритериальной оптимизации в системе ДИСО // Пакеты прикладных программ: Программное обеспечение оптимизационных задач. – М.: Наука, 1987. – С.17-26. Волошин О.Ф., Мащенко С.О. Теорія прийняття рішень: Навчальний посібник. – К.: ВПЦ „Київський університет”, 2006.– 304 с.
434
Юлія Маринович Науковий керівник – проф. Літовченко В.А.
Дослідження простіших математичних моделей в імунології Проблеми імунології тісно пов'язані з такими видами лікування, як післяопераційне загоєння ран, трансплантація органів, ракові захворювання, алергії та імунодефіцити. На цей час клініцистами й імунологами накопичено великий обсяг матеріалу спостережень за течією різних інфекційних захворювань, який дозволяє будувати математичні моделі імунних процесів. Теоретичною основою математичного моделювання в імунології є фундаментальні знання з математики: розв’язування звичайних диференціальних рівнянь (ЗДР) та розв’язування систем диференціальних рівнянь із запізненням. Розглянемо модель епідемії Кермака – Маккендрика [1]. Нехай – частка сприйняття частиною населення зараження, – міра зараження, – міра несприйняття (наприклад, вироблений імунітет). Число людей, які знову заражаються, пропорційне величині . Якщо швидкість числа несприйнятливих пропорційна числу заражених, то математична модель має вигляд: (1)
Рис. 1
На рис. 1 графічно зображено числовий розв’язок системи (1), знайдений за різницевою схемою Ейлера з початковими умовами:
435
З цього графіка бачимо, що епідемія спалахує та розвивається, але врешті-решт населення набуває імунітету й далі,процес протікання епідемії стабілізується. Нехай через деякий час набутий імунітет втрачається і населення знову стає сприйнятливим до захворювань. Уведемо інкубаційний період і отримаємо таку модель [1]: -
,
(2)
. Для знаходження наближеного розв’язку системи (2) з певними початковими даними, будується модифікований ітераційний метод Ейлера. На рис. 2 графічно зображено наближений розв’язок системи (2) з початковими умовами , , , при х ≤ 0 і З рис. 2 видно, що введення запізнення в епідеміологічну модель призводить до появи періодичних спалахів хвороби, які виникають унаслідок великого запізнення
Рис..2
Змінюючи параметри системи, можна моделювати весь стан організму: стійке здоров’я, нестійке здоров’я, гострі форми захворювання,хронічні форми тощо. 1.
Список літератури Ляшенко І .М., Мукоєд А.П. Моделювання біологічних та екологічних процесів: Навчальний посібник. – К.: Київський університет, 2002. – 340 с.
436
Павло Марковський Науковий керівник – проф. Бігун Я.Й.
Модель Хатчінсона із запізненням нейтрального типу За допомогою рівнянь нейтрального типу можна описати процеси, які виникають при вивченні автоматичного управління, навігаційного контролю морських і повітряних суден, коливань напруги і струму на лініях передач, моделюванні процесів в екології тощо. У роботі розглянуто модель Хатчінсона із запізненням нейтрального типу. Відомо, що багато популяцій залежать не тільки від різноманітних непередбачуваних процесів, які описуються запізненням у диференціальних рівняннях, а й від швидкості змін у середовищі. Виходячи з цієї моделі, розглянемо модифікацію добре відомої логістичної моделі [1], яка описує такий процес
– чисельність або біомаса популяції; – У цьому рівнянні коефіцієнт лінійного росту; – середня чисельність популяції; – час, який потрібний на відновлення ресурсів. Проте, при зростанні популяції буде споживатися більше ресурсів ( ) або менше ( ), які можуть бути вироблені. При матимемо узагальнене логістичне рівняння із запізненням. Дана модель володіє рядом цікавих властивостей, які дещо подібні до звичайних логістичних рівнянь запізнюючого типу, проте є й відмінності. Наприклад, нехай – додатні числа, , , де - додатній корінь на такі як рівняння інтервалі Тоді стаціонарний розв’язок (1) буде асимптотично стійким [1]. Модель Хатчінсона із запізненням нейтрального типу запрограмована в системі комп’ютерної алгебри Mathematica 9 (рис. 1). Також розроблено програму комп’ютерного моделю-
437
вання моделі на програмній платформі .NET мовою програмування C#. На рис.1а зображено фазовий портрет моделі з такими експериментальними значеннями: та . У порівнянні з рис. 1б при зміні значень та фазовий портрет набуває зовсім іншого представлення.
а
б
Рис. 1 Фазові портрети моделі при різних значеннях Поведiнка розв’язкiв рiвнянь нейтрального типу значно складнiша, порiвняно з рiвняннями запiзнюючого типу. Розв’язки таких рiвнянь не згладжуються з ростом часу, тому дослідження таких рівнянь потребує нових підходів у побудові наближених розв’язків. Список літератури 1. K. Gopalsamy. Stability and Oscillations in Delay Differential Equations of Population Dynamics // Kluwer Academic Publishers. – Dordrecht/Boston/London, 1992. – P. 418–430.
438
Ольга Машталер Науковий керівник
проф.Матійчук М.І.
Нелокальна двоточкова крайова задача для рівняннятепломасопереносу Розглядаємо нелокальнудвоточкову крайовузадачу для рівняння, яке відповідає системі рівнянь тепломасопереносу:
Розв’язок задачі зображається формулою
де
Формулою в образах Фур’є
виражається нормальнийрозв’язокрівняння
439
Функція Гріна задачі Коші має вигляд
В образах Фур’єзадачі (1), (2) відповідні крайові умови для рівняння (7) з умовою Її розв’язок визначається за допомогою формули
Якщо
,то
Звідси отримуємо формулу (4), а також приходимо до розв’язку (3) задачі (1), (2). сумовна і Гельдерова Теорема. Якщо з рівняння (1) , і розв’язок функція, задачі визначається формулою (3). Якщо ,і , розв’язок задачі (1),(2). то Список літератури 1. Корбут Л.І., Матійчук М.І. Про зображення розв’язку нелокальної крайової задачі для параболічних рівнянь //Укр.мат.жур. – 1994 – 46, №7. – С. 947–952. 2. Матійчук М.І. Параболічні сингулярні крайові задачі.К:Ін-т математики НАН України, 1999. – 176с. 3. Матійчук М.І. Про нелокальнупараболічнукрайову задачу //Укр.мат.жур. – 1996. – 48, №3. – С.362–367.
440
Василь Мельник Науковий керівник – проф. Маслюченко В.К.
Навколо теореми Гана – Д’єдонне – Тонґа – Катетові У праці [1, с.23 ] був отриманий один результат про рівномірну відстань від довільної обмеженої функції g : X → , заданої на паракомпактному просторі X , до простору обмежених і неперервних функцій f : X → . Доведення базувалося на відомій теоремі Гана – Д’єдонне – Тонґа – Катетова [2, с.105 ], яку автори довели для паракомпактного простору за допомогою теореми Майкла про селекцію [1, с.23 ]. Між тим, ця теорема справджується для нормальних просторів і є для них характеристичною. В монографії Р.Енгелькінга [2, с.105 ] вона формулюється так: Теорема 1. (Г.Ган [3], Ж.Д’єдонне, Г.Тонґ [4,5], М.Катетов [6,7]) T1 -простір X буде нормальним тоді і тільки тоді, коли для довільної пари f і g дійсних функцій на X , такої, що f напівнеперервна зверху, g напівнеперервна знизу, і f ( x) ≤ g ( x) на X , існує така неперервна функція h : X → , що f ( x) ≤ h( x) ≤ g ( x) на X . Крім того, в тезах [8] була знайдена рівномірна відстань від до простору C ( ) всіх неперервних деяких функцій g : → функцій, зокрема, від необмеженої функції g ( x) = [ x] . Тому постало природне питання про розширення згаданого результату з [1]. Загальний результат формулюється так: Теорема 2. Нехай X – нормальний простір і g : X → – довільна функція. Тоді 1 d ( g , C ( X )) = ω g 2 h = sup h( x) – коливання функції і де ω g g, x∈X
d ( g , E ) = inf{ g − f : f ∈ E} . Доведення теореми 1 базується на одному твердженні про числові послідовності, яке у [2] не було явно сформульовано.
441
Теорема 3. Нехай послідовність чисел xn , спадаючи, прямує до числа x , а послідовність чисел yn , зростаючи, прямує до числа y , причому x ≤ y . Нехай далі zn = min{xn , yn } , wn = max{z1 ,..., zn −1 , xn } . Тоді числа z = sup zn і w = inf wn рівні і x≤ z =w≤ y . Цікаво, що аналог цього твердження справедливий і для множин. Теорема 4. Нехай ( X n )∞n =1 та (Yn )∞n =1 – дві послідовності множин, причому X n ↓ X , Yn ↑ Y і X ⊆ Y . Вважатимемо, що
Z n = X n ∩ Yn , Wn = Z1 ∪ ... ∪ Z n −1 ∪ X n . Тоді множини Z = Z n і n∈
W = Wn рівні, і X ⊆ Z = W ⊆ Y . n∈
Цікаво було б знати, чи виконується аналог теореми 3 у повних векторних ґратках. Зауважимо, що аналоги теореми 1 і близьких до неї тверджень вивчалися і для відображень зі значеннями в банахових ґратках (див [9] і вказану там літературу). Список літератури 1. Benyamini Y. Geometric Nonlinear Functional Analysis V.1. – American Mathematical Soc., 2000. – 488 p. 2. Энгелькинг Р. Общая топология. – М.: Мир, 1986. – 752 с. 3. Hahn H. Uber halbstetige und unstetige Functionen // Sitzungsberichte Akad. Wiss. Wien Abt. IIa –1917. – 126. – P.91-110. 4. Tong H. Some characterizations of normal and perfectly normal spaces // Bull.Amer.Math.Soc. –1948. – 54. – P.65. 5. Tong H. Some characterizations of normal and perfectly normal spaces// Duke Math.J.– 1952. – 19. – P.289-292. 6. Katetov M. On real-valued functions in topological spaces // Fund.Math. – 1952. – 38. – P.85-91. 7. Katetov M. Correction to On real-valued functions in topological spaces // Fund.Math.– 1953. – 40. – P.203-205. 8. Мельник В. Про відстань до множин квазінеперервних або ледь неперервних у нулі функцій // Матеріали студ. наук. конф. ЧНУ. 5 – 6 квітня 2012. Фіз.-мат. науки. – Чернівці: ЧНУ, 2012. – С.341 – 342. 9. Yamazaki K. The range of maps on classical insertion theorems // Acta Math. Hungar. – 2011. – 132, № 1-2. – P.42-48.
442
Ангеліна Мельничук Науковий керівник – доц. Ленюк О.М.
Задача про поширення тепла в неоднорідному стержні Задача про зміну температури в стержні довжиною l з коефіцієнтом внутрішньої теплопровідності k ( x) > 0 за умови, що інтенсивність внутрішніх джерел тепла дорівнює f ( x, t ) , початкова температура стержня дорівнює ϕ (x) , а через кінці відбувається теплообмін із довкіллям різної природи з коефіцієнтом h = − α1 на лівому кінці і h = α12 – на правому, 1
причому температура довкілля на лівому кінці дорівнює μ1 (t ) , а на правому – μ 2 (t ) , приводить до знаходження розв`язку рівняння теплопровідності [1] ∂u ∂ ∂u = k ( x) + f ( x, t ), t > 0, x ∈ (0, l ) , (1) ∂t ∂x ∂x з крайовими ∂u ∂u = μ 2 (t ) (2) = μ1 (t ), u + α 2 u + α1 ∂x x =l ∂x x =0 та початковою u t =0 = ϕ ( x). (3)
умовами. Розв`язуємо задачу (1) – (3) числовим методом [2], який полягає у заміні похідних на відповідні різницеві відношення. Для цього спочатку виберемо розбиття з кроком h за x кроком τ за t . В результаті одержимо таку сітку ω hτ = {( x i , t j ) : x i = ih, t j = jτ , i = 0, N , j = 0, M , h = N1 , τ = TN }. (4) Апроксимувавши похідні, що входять в третю крайову задачу (1) – (3) у вузлах сітки (4), одержимо таку різницеву задачу k i +1 (u i +1, j − u ij ) − k i (u ij − u i −1, j ) u i , j +1 = u ij + τ + τ f ij , h2
443
u0 j =
h (μ1 )j − α1u1 j h − α1
,
i = 1, N − 1, j = 1, M − 1, h (μ 2 ) j − α 2uN −1, j uN , j =
ui 0 = ϕi ,
h +α2
( 1′ij ) ,
i = 0, N .
j = 1, M , ( 2′j ) ( 3′i )
Тут u ij = u (x i ,t j ), f ij = f ( xi , t j ) , ( μ1 ) j = μ1 (t j ) , ( μ 2 ) j = μ 2 (t j ) ,
ϕi = ϕ ( xi ) – значення функцій у вузлах сітки (4). Числовий розв`язок задачі ( 1′ij ), ( 2′j ), ( 3′i ) знаходимо у середовищі програмування Паскаль за наступною схемою. 1. Обчислюємо за формулами ( 3′i ) значення функції на нульовому рівні, в циклі по i = 0, N . 2. В циклі по j = 0, M − 1 обчислюємо: а) значення функції у внутрішніх точках ( j + 1) -го рівня за формулами ( 1′ij ) в циклі за i = 1, N − 1 ; б) значення функції в крайніх точках ( j + 1) -го рівня за формулами ( 2′j +1 ). При цьому вимагаємо виконання умов на вихідні дані задачі так, щоб різницева схема була стійкою і збіжною [2];[3]. 1. 2. 3.
Список літератури Бабенко К.И. Основы чисельного анализа. – М.: Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2002. – 848 с. Рихтмайер Р.Д. Разностные методы решения краевых задач. Перев. с англ. – М.: ИЛ, 1960. – 262с. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. – М.: МГУ, 2004. – 799 с.
444
Богдана Нацюк Науковий керівник – доц. Маслюченко О. В.
Продовження лінійно неперервних функцій зі строго опуклих кривих на площині Нехай X , Y та Z − топологічні простори. Нагадаємо, що функція f : X → Y називається функцією першого класу Бера, якщо існує послідовність неперервних функцій
fn : X → Y ,
f n ( x) → f ( x) для довільного x ∈ X . Функція f : X × Y → Z називається нарізно неперервною, якщо для довільних x ∈ X та y ∈ Y функції f x ( ⋅ ) = f ( x, ⋅) : Y → Z та f y ( ⋅ ) = f ( ⋅ , y ) : X → Z є неперервними. Нехай тепер X − векторний простір а Y − топологічний простір. Функція f : X → Y називається лінійно неперервною, якщо для довільних векторів x, e ∈ X функція f x ,e (t ) = f ( x + te) , t ∈ R , неперервна на всій числовій прямій. така, що
В класичній праці Р. Бра [1] було встановлено, що кожна нарізно неперервна функція f : R 2 → R належить до першого класу Бера. Крім того, там було доведено, що для довільної функції першого класу Бера g : R → R існує нарізно неперервна функція f : R 2 → R , така, що f ( x, x) = g ( x) для довільного x ∈ R . Іншими словами, кожна функція першого класу Бера з діагоналі Δ = {( x, x) : x ∈ R} в R 2 продовжується до нарізно неперервної функції на всю площину. Тим самим було з’ясовано, що в дескриптивному плані нарізно неперервні функції такі ж самі, як і функції першого класу Бера. Пізніше ці дослідження були продовжені у численних працях чернівецьких математиків, таких як В. Маслюченко, В. Михайлюк, О. Собчук та ін. Зрозуміло, що кожна лінійно неперервна функція f : R 2 → R нарізно неперервна, адже f x = f p , e2 і f y = f q , e1 ,
445
де x, y ∈ R , p = ( x, 0) , q = (0, y ) , e1 = (1, 0) і e2 = (0,1) . Таким чином, зі згаданого результату Бера випливає, що кожна лінійно неперервна функція f : R 2 → R належить до першого класу Бера. Правда, берова задача про діагональ для лінійно неперервних функцій нецікава, адже звуження лінійно неперервної функції на діагональ, як і на будь-яку пряму, неперервне. Для лінійно неперервних функцій цю задачу природно ставити для викривлених підмножин площини, скажімо, для кола. Проблема. Нехай L = {( x, y ) : x 2 + y 2 = 1} . Чи для довільної функції першого класу Бера g : L → R існує лінійно неперервна функція f : R 2 → R , така, що f ( p ) = g ( p ) для довільної точки p ∈ L . І взагалі питання полягає в тому, щоб описати усі підмножини площини, з яких кожна функція першого класу Бера продовжується до лінійно неперервної функції на всю плошину. Відкриту множину G ⊆ R 2 називатимемо строго опуклою,
p, q ∈ G виконується, що ( p ; q ) = {(1 − λ ) p + λ q : 0 < λ < 1} ⊆ G. Множину L ⊆ R2
якщо
для
довільних
точок
називатимемо строго опуклою кривою, якщо існує така строго опукла множина G ⊆ R 2 , для якої L = G \ G . Іншими словами, строго опукла крива − це така опукла крива, яка не містить прямолінійних відрізків. Теорема. Нехай L ⊆ R 2 − строго опукла крива і g : L → R − функція першого класу Бера. Тоді існує лінійно неперервна f : R 2 → R , така, що f ( p ) = g ( p ) для довільної точки p ∈ L . 1.
Список літератури Baire R. Sur les fonctions de variables reelles // Annali di mat. Pura et appl., ser. 3, 3. – 1899. – P. 1-123.
446
Анатолій Олару Науковий керівник – доц. Сопронюк Т.М.
Побудова звітних документів про студентів факультету прикладної математики Для вступу на п’ятий курс потрібно побудувати рейтинг середнього бала за державний іспит, вступні іспити та середній бал з іспитів за чотири роки навчання студентів бакалаврів. Середній бал з іспитів за чотири роки можна взяти зі спеціальної таблиці – полотно. Дану таблицю секретарі кафедр заповнюють вручну. Заповнення таблиці займає багато часу, і можуть допускатися помилки при введені оцінок, отриманих з журналу, який вручну формується у деканаті. Для полегшення роботи секретарів нами створено програму „Polotno”. Створена програма дозволяє: • будувати, сортувати, зберігати список групи; • виводити та зберігати в html-файл таблицю за поточний рік; • будувати полотно за чотири роки та експортувати в Excelфайл.
Оцінки, які потрібні для побудови таблиці, зберігаються у базі даних FoxPro, точніше, у 3 файлах із розширенням *.dbf: sps_xxxx, prd_xxxx та usp_xxxx, де xxxx – рік навчання. Для маніпулювання даними створений додаток використовує універсальний механізм доступу до даних [1]. Найбільш популярними серед універсальних механізмів доступу
447
до даних є такі: Open Database Connectivity (ODBC), OLE DB, Active Data Objects (ADO), Borland Data Engine (BDE). У програмі використаний універсальний механізм доступу до даних ADO. ADO – це користувацький інтерфейс до будьяких типів даних, включаючи реляційні та нереляційні бази даних, електронну пошту, системні, текстові і графічні файли. Зв'язок з даними здійснюється засобом так званої технології OLE DB [2]. Для роботи додатка „Polotno” у Windows потрібно створити „Источник даннях” (псевдонім) з іменем STUDENT. Полотно з інформацією про оцінки студентів за чотири роки автоматично будується та експортується у Excel-файл. Тут прикладна програма, розроблена за допомогою C++Builder 6, розглядається як контролер, а Excel – як сервер. Спочатку створюється об’єкт типу Excel.Application, відбувається звертання до першої робочого аркуша першої робочої книги, далі виділяться комірка або область комірок для виведення даних. Перший вивід у таблицю – список групи. Береться діапазон максимум 4 роки. Рухаючись по кожному році навчання, зчитується кількість наявних семестрів. Будується 3 вкладених цикли, які покроково роблять такі дії: • перший – завантажує список групи та записує у StringList; • другий – отримує код спеціальності та завантажує список предметів (код та назву предмета); • третій – отримує унікальний код студента та завантажує показники успішності за вказаний семестр; Результат другого та третього циклу порівнюється та отримується полотно за вказаний період із середнім балом кожного студента. Комп’ютер із нормальним процесором полотно експортує приблизно 30 секунд, а секретарі заповнюють кілька годин. 1. 2.
Список літератури Сопронюк Т.М. Технології візуального й узагальненого програмування в C++Builder: Навчальний посібник. – Чернівці: ЧНУ, 2009. – 80 с. Архангельский А.Я. Програмирование в C++Builder. 7-е изд. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2010. – 896 с.
448
Іван Осипов Науковий керівник – доц. Філіпчук М.П.
Поліноміальна мінімізація частково визначених булевих функцій Як відомо [1; 2], при побудові реальних цифрових пристроїв контролю та керування комбінаційні схеми описуються булевими функціями. При цьому досить часто значення відповідних функцій задаються не на всіх двійкових наборах. Такі функції називають частково (або не повністю) визначеними булевими функціями. Їх значеннями у таблиці істинності, крім традиційних 0 і 1, будуть ще й “?”, які означають, що відповідні набори на вхід пристрою ніколи не надходять. Повністю та частково визначені булеві функції слід подавати найбільш простими для технічної реалізації формулами. Так виникає задача мінімізації булевих функцій, яка зараз добре вивчена для випадку повністю визначених булевих функцій і недостатньо добре для випадку частково визначених булевих функцій. Однією з канонічних форм, якою можна подавати довільну булеву функцію, є поліном Жегалкіна [3; 4]. Кожній повністю визначеній булевій функції відповідає єдиний поліном Жегалкіна. У випадку ж частково визначеної булевої функції кількість різних поліномів Жегалкіна, які реалізують цю функцію, дорівнює 2k, де k – кількість «вільних» наборів (наборів, на яких значення функції не вказані). Тому тут виникає оптимізаційна задача знаходження серед цих поліномів оптимального за кількістю доданків або за сумою їх рангів. Для поліноміальної мінімізації частково визначеної булевої функції розроблено такі алгоритми: • Перебірний (точний) алгоритм – полягає в знаходженні усіх можливих поліномів та виборі серед них оптимального. При n > 6 (n – кількість змінних, від яких залежить булева функція) вимагає великих затрат часу та ресурсів, тому неефективний.
449
• Драбинний алгоритм [1; 2] полягає в проходженні дерева пошуку, зводячи для цього кон’юнктивну замикаючу матрицю області визначення до східчастого вигляду. Суттєво скорочує об’єм перебору і особливо ефективний для слабко визначених булевих функцій. • Наближений алгоритм [1; 2] – полягає в знаходженні для великих вхідних значень не оптимального, але «достатньо хорошого» поліному, шукаючи на кожному кроці оптимальне покриття мінорів. Працює з табличним зображенням функції та не потребує значної додаткової пам’яті. Складність обчислень не перевищує O(m2n), де m – кількість визначених наборів, а n – кількість змінних, від яких залежить булева функція При програмній реалізації вказаних алгоритмів нами побудовано ієрархію класів, коренем якої є абстрактний клас MethodClass, що містить методи виведення та збереження вхідних даних і результатів. Для кожного визначеного алгоритму описано свій клас, наслідуваний від абстрактного, який надає функцію Solve для знаходження полінома Жегалкіна. Знаходження кон’юнктивної замикаючої матриці області визначення реалізовано в класі вхідних даних LockArrayClass. Проект реалізовано на мові програмування С++ у середовищі розробки С++ Builder XE2. 1. 2. 3. 4.
Список літератури Закревский А.Д., Поттосин Ю.В., Черемисинова Л.Д. Логические основы проектирования дискретных устройств. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 592 с. Закревский А.Д., Торопов Н.Р. Полиномиальная реализация частичных булевых функций и систем. – Минск: Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси, 2001. – 200 с. Бондаренко М.Ф., Білоус Н.В., Руткас А.Г. Комп’ютерна дискретна математика. Підручник. – Харків: “Компанія СМІТ”, 2004. – 480 с. Нікольський Ю.В., Пасічник В.В., Щербина Ю.М. Дискретна математика. – К.: Видавнича група BHV, 2007. – 368 с.
450
Оксана Ощипко Науковий керівник – доц. Колісник Р.С. Особливості вивчення теми “Геометричні перетворення” із використанням ППЗ GRAN–2D “Геометричні перетворення” – одна з важливих тем шкільного курсу геометрії, при вивченні якої розглядаються рух та його види (паралельне перенесення, симетрії відносно точки і прямої, поворот), гомотетія, перетворення подібності, властивості цих перетворень. Значна увага при вивченні даної теми приділяється опису перетворень мовою декартових координат на площині, встановленню відповідності між сутністю перетворення і його алгебраїчною інтерпретацією. Метод геометричних перетворень є досить продуктивним методом розв’язування різних геометричних задач: на побудову, на доведення, на дослідження та інших. Розв’язування таких задач сприяє розвитку логічного мислення учнів, набуттю вмінь та навичок аналізувати та застосовувати знання в інших сферах людського життя. Тому від того, наскільки глибоко та якісно учні засвоять дану тему, залежить їхня спроможність використовувати апарат геометричних перетворень при розв’язуванні різних задач. Проте при викладенні даної теми вчитель зустрічається з певними труднощами у власній педагогічній практиці. Це може бути пояснено навіть не стільки браком часу, що відводиться на розгляд даної теми, скільки обмеженістю відповідної наочності, що й викликає труднощі у сприйнятті матеріалу. Не завжди вчитель має змогу підготувати достатню кількість моделей, що наочно ілюструють відповідний теоретичний матеріал. А недостатнє використання наочностей впливає на якість засвоєння учнями матеріалу уроку. Одним із шляхів розв’язання цієї проблеми є використання вчителем при викладенні даної теми, та й узагалі на уроках геометрії, засобів інформаційних технологій навчання (ІТН). Розгляд комплексу питань, пов'язаних з використанням сучасних засобів ІТН у навчальному процесі, дидактичні й психологічні аспекти застосування ІТН, проблеми формування
451
інформаційної культури як системної особистісної якості учня й учителя знайшли відображення в працях Є. Ф. Вінниченка, О. В. Вітюка, Ю. В. Горошка, M. І. Жалдака, С. А. Ракова, Ю. С. Рамського, О. В. Співаковського та ін. Результати дослідження цих авторів свідчать про те, що впровадження ІТН створює передумови поглиблення змісту математичної освіти, розвиває особистість, стимулюючи пізнавальну активність школяра, сприяє інтенсифікації процесу навчання, використовувати математичні знання на практиці. До таких вітчизняних засобів ІТН, які набули найбільшого поширення, належать програмно-методичний комплекс (ПМК) GRAN, система динамічної геометрії DG; а також зарубіжні ППЗ GeoGebra, Cindirella, Maxima та інші. Саме розгляду питання про використання вище - згаданих засобів ІТН при викладенні теми “Геометричні перетворення” у курсі геометрії 9-го класу ЗНЗ і присвячена дана робота. Нами розглянуто можливості ППЗ GRAN-2D, що стосуються саме вивчення геометричних перетворень на площині. Крім того, систематизовано теоретичний матеріал та наведено методичні рекомендації щодо подання учням геометричних перетворень на площині та їх властивостей. Розроблено планиконспекти уроків з теми “Геометричні перетворення” із застосуванням ППЗ GRAN-2D. Створено ряд презентацій у PowerPoint, використання яких при вивченні даної теми допоможе учням простіше і з цікавістю сприйняти та засвоїти теоретичний матеріал з даної теми. 1. 2.
Список літератури Жалдак М.И., Горошко Ю.В., Винниченко Е.Ф. Математика с компьютером: Пособие для учителей. К.: РУНЦ „ДИНИТ”, 2004. – 251 с. Вінниченко Є.Ф. Деякі особливості використання математичних програмних засобів на уроках математики // Комп’ютерноорієнтовані системи навчання. Зб. наук. Праць. – К.: НПУ ім.М.П. Драгоманова. – Випуск 6. – 2003. – C. 152-161.
452
Олена Павлюк Науковий керівник – доц. Перун Г.М. Двоточкова задача для стохастичного рівняння теплопровідності Нехай визначено ймовірнісний простір ( Ω, F , P ) з неспадним
потоком σ -алгебр {Ft , t ≥ 0} , Ft1 ⊂ Ft2 при t1 < t2 .
Випадкова функція U ( t , x, ω ) , визначена на Π t × Ω := [ 0, T ] ×
× × Ω вимірна відносно σ -алгебри Ft при всіх ( t , x ) ∈ Π t з імовірністю 1, є розв’язком двоточкової задачі dtU ( t , x, ω ) = a 2U xx ( t , x, ω ) + bU ( t , x, ω ) dw ( t , ω ) , (1)
U ( t , x, ω ) |t = 0 − μU ( t , x, ω ) |t =T = ϕ ( x ) ,
Тут a 2 , b ∈
x∈
.
(2)
, w ( t , ω ) – скалярний вінерівський процес, μ – па-
раметр, ϕ ( x ) – обмежена функція. Шукаємо розв’язок задачі (1), (2) у вигляді оберненого перетворення Фур’є +∞ 1 U ( t , x, ω ) = eiσ x v ( t ,σ , ω ) dσ , σ ∈ , 2π −∞ де функція v ( t , x, ω ) з імовірністю 1 є розв’язком двоточкової задачі для лінійного стохастичного диференціального рівняння dt v = −a 2σ 2 vdt + vdw ( t , ω ) , v |t = 0 − μ v |t =T = ϕ (σ ) . Згідно з [1], її розв’язок записуємо у вигляді Q ( t ,σ , ω ) ϕ (σ ) , v ( t ,σ , ω ) = 1 − μ Q (T , σ , ω )
1 де Q ( t ,σ , ω ) = exp − a 2σ 2 + b 2 t + bw ( t ) . 2 Як відомо, функцію
(1 − μQ ( t ,σ ,ω ) )
−1
можна розкласти у
збіжний степеневий ряд за степенями параметра μ , якщо
453
1
μ Q (T ,σ , ω ) = μ exp − a 2σ 2 + b 2 T + bw (T ) < 1. 2
Тоді ∞
∞
Q ( t , T ,σ , ω ) = ( μ Q (T ,σ , ω ) ) Q ( t ,σ , ω ) = μ p Q ( t + pT ,σ , ω ) = p
p =0
p =0
1 = μ p exp − a 2σ 2 + b 2 ( t + pT ) + bw ( t + pT ) . 2 p =0 Властивість математичного сподівання інтеграла Вінера–Іто [1] дозволяє записати ∞
∞
M {Q ( t , T ,σ , ω )} = μ p e
− a 2σ 2 ( t + pT )
,
p =0
де M – операція математичного сподівання. Існує функція Гріна G , яка визначається формулою +∞ 1 iσ x G ( t , T ,σ , ω ) = e Q ( t , T , σ , ω ) dσ = 2π −∞ ∞
= μ e p
1 − b 2 ( t + pT ) + bw( t + pT ) 2
p =0
G0 ( t + pT , x ) ,
де G0 – фундаментальний розв’язок рівняння теплопровідності [2]. Розв’язок задачі (1), (2) виписується за допомогою функції Гріна U ( t , x, ω ) =
+∞
G ( t , T , x − ξ , ω ) ϕ (ξ ) d ξ .
−∞
У роботі знайдено умову на параметр μ , зокрема 0 < μ < 1 , для існування функції Гріна. Отримано її оцінки та оцінки розв’язку двоточкової задачі разом з похідними з урахуванням операції математичного сподівання. 1. 2.
Список літератури Гихман И.И., Скороход А.В. Стохастические дифференциальные уравнения. – Київ: Наукова думка, 1968. – 354 с. Матійчук М.І. Параболічні сингулярні крайові задачі. – Київ: Інститут математики НАН України, 1999. – С. 148–151.
454
Інга Падурару Науковий керівник – проф. Ясинський В.К.
Стабілізація сильних розв’язків в середньому квадратичному задачі Коші для сингулярних стохастичних рівнянь з частинними похідними та марковськими параметрами На ймовірнісному базисі (Ω, F , P, F ≡ {F t ⊂ F , t ≥ 0}) [1] розглядаємо задачу Коші для сингулярного диференціального рівняння з марковськими параметрами: ∂ ∂ ∂ ∂ Q A, , Bx u ( t, x, ω ) = Q B (ξ ( t ) ) , , Bx u ( t, x, ω ) + ∂t ∂t ∂t ∂t ∂ ∂ + Q C (ξ ( t ) ) , , Bx u ( t, x, ω ) W ( t, ω ) + t t ∂ ∂
(1)
∂ ∂ + Q G (ξ ( t ) ) , , Bx u ( t, x, ω ) f ( y ) v ( y, t ) ∂t Y ∂t
з початковими умовами ∂ ∂ ∂u Q A, , Bx u ( t , x, ω ) = [Qu ]0 , = 0. ∂t ∂t ∂x t =0
(2)
Нехай ℜT+ - множина функцій u ( t , x , ω ) , які вимірні при майже всіх
ω за ( t , x ) відносно σ -алгебри борелевих множин
площини ( t , x ) , і таких, що
M { u ( t , x, ω )
∞
2
0
при t ∈ [ 0, T ] , L2 E , L2T – + 1
}x
v0
( v0 ≥ 0 )
dx < ∞
простори функцій u ( t , x, ω ) , для яких
скінченні норми u ( t , x, ω )
∞
2 L
2 E1+
u ( t , x, ω )
2 L2 T
2
= u ( t , x, ω ) x v0 dx, 0
T
2
= u ( t , x, ω ) dt , 0
455
На множині функцій ℜT+ введемо норму u де M u ( t ) = M u ( t , x, ω )
2 L
2 E1+
T
2 ℜT+
= M u ( t ) dt , 0
+ Розглянемо підпростір ℜ1T ⊂ ℜ T+ , для елементів якого при довільній матриці A правильне й виконується включення
∂ Q A, , Bx u ( t , x, ω ) ∈ ℜ1+T , ∂t ∂ 2 v0 ∂ + , x ∈ ( 0, +∞ ) , v0 ∈ E1+ , Bx – сингулярний оператор. ∂x 2 x ∂x Матриця A має розмірність ( n + 1)( m + 1) , що складається з
де Bx =
дійсних чисел akj ∈ E1 . Теорема. [2] Нехай: а) корені полінома P ( λ , σ ) ≡ λ Q ( A, λ , −σ 2 ) − Q ( B, λ , −σ 2 ) при
всіх σ задовольняють нерівність Re λ ≤ ϕ (σ ) < 0 ;
б) при кожному t ∈ [ 0, T ] і C ≡ 0, G ≡ 0 детерміноване рівняння (1) має розв’язок в L2 x ∂ ∂ ∂ ∂ Q A, , Bx u ( t , x, ω ) = Q B (ξ ( t ) ) , , Bx u ( t , x, ω ) . t t ∂t ∂t ∂ ∂
Тоді розв’язок задачі Коші для стохастичного рівняння (1), (2) існує при C ≠ 0, G ≠ 0 і належить класу ℜ1T+ . 1.
2.
Список літератури Королюк В.С., Царков Є.Ф., Ясинський В.К. Ймовірність, статистика та випадкові процеси:. – в 3 т. – Т.3. Випадкові процеси. Теорія та комп’ютерна практика. – Чернівці: Золоті литаври, 2009. – 798 с. Ясинський В.К., Ясинський Є.В., Юрченко І.В. Стабілізація у динамічних системах випадкової структури. – Чернівці: Золоті литаври, 2011. – 738 с.
456
Оксана Пазюк Науковий керівник – асист. Конаровський В.В.
Марковська властивість моделі двох частинок з відштовхуванням Розглядається модель двох взаємодіючих частинок з відштовхуванням. Частинки роблять випадкове блукання по рівномірно розташованих точках одиничного кола (кількість точок рівна 2n) наступним чином: чим ближче частинки знаходяться одна до одної, тим сильніше вони відштовхуються. Надалі точки, на яких відбувається блукання частинок, ототожнюватимемо з множиною k n = + m, m ∈ Z , k = 0,..., 2n − 1 . 2n Нехай f – деяка додатна зростаюча на [ 0,1] функція. Ця функція буде характеризувати степінь відштовхування частинок. 2k Позначимо для y − x = +m 2n p( x , y )( x′, y ′) = c( x, y ) ⋅ f ( min { x′ − y′, y ′ − x′} ) ,
якщо x − x′ =
1 1 1 1 або x′ − x = і y − y′ = або y ′ − y = , та 2n 2n 2n 2n p( x , y )( x′, y ′) = 0
у інших випадках. Тут c – нормуюча константа. Надалі p( x , y )( x′, y ′) служитимуть перехідними ймовірностями деякого ланцюга Маркова. Відомо, що марковський ланцюг з дискретним числом станів однозначно задається своїм генератором [1]: Ag ( x) = λ ( x) ( g ( y) − g ( x)) μ ( x, dy), де g
– довільна обмежена функція, μ ( x, Ã ) = pxy , а pxy – y∈Ã
перехідні ймовірності вкладеного марковського ланцюга. Побудовано марковський процес {ξt , t ≥ 0} у просторі генератор якого має вигляд
457
2 n
,
1 1 ,y+ Ag ( x, y ) = g x + − g ( x, y ) + 2n 2n 1 1 ,y− +gx− − g ( x, y ) × 2n 2n 1 1 × c ( x, y ) ⋅ f ( min { x − y , y − x} ) + g x + ,y+ − g ( x, y ) 2n 2n 2 2 × c ( x, y ) ⋅ f min x − y + , y − x − + 2n 2n 1 1 +gx− ,y+ − g ( x, y ) ⋅ c ( x, y ) × 2n 2n 2 2 × f min x − y − , y − x + . 2n 2n Процес {ξt , t ≥ 0} є математичним описом даної моделі.
Показано, що при певному нормуванні цього процесу, його генератор прямує до деякого диференціального оператора і граничний процес є марковським. Отже, нехай h – періодична на [ 0,1] функція і An – генератор перенормованого процесу. Теорема 1. Нехай h – двічі неперервно-диференційована періодична з періодом 1 функція. Тоді An h( x, y) → Ah( x, y) при n → ∞ , де ∂2 ∂ ∂ ∂2 A = 2 f ( x − y) 2 + 2 + 4 f ′( x − y) + . ∂x ∂y ∂x ∂y Теорема 2. Оператор марковського процесу.
А
є
генератором
деякого
Список літератури 1. Ethier S.N. Markov processes: Characterization and сonvergence. – NewYork: Wiley, 1986. – 529 p.
458
Оксана Пасічняк Науковий керівник – доц. Карлова О.О.
Рівномірна границя функцій типу Дарбу Підмножина A топологічного простору X називається зв’язною, якщо її не можна подати у вигляді об’єднання двох непорожніх неперетинних замкнених множин. Нагадаємо, що функція f між топологічними просторами X і Y має властивість Дарбу, якщо образ f (C ) довільної зв’язної множини C з X є зв’язною множиною. Зауважимо, що кожне неперервне відображення має властивість Дарбу. Кажуть, що f належить до першого класу Бера, якщо f є поточковою границею послідовності неперервних функцій fn : X → Y . Сукупність всіх відображень Дарбу f з X в Y , які належать до першого класу Бера, будемо позначати через DB1 ( X , Y ) . Добре відомо, що рівномірна границя послідовності неперервних функцій між топологічним і метричним просторами є неперервною функцією [1]. Але це вже не так у випадку, коли умову неперервності замінити властивістю Дарбу [2]. Теорема 1. Нехай X – топологічний простір, Y – лінійно зв’язний і локально лінійно зв’язний метризовний простір, ( f n )∞n =1 – рівномірно збіжна до відображення f : X → Y послідовність відображень f n : X → Y першого класу Бера. Тоді
f – відображення першого класу Бера. Теорема 2. Нехай ( f n )∞n =1 – послідовність відображень f n ∈ DB1 ( , ) , причому послідовність ( f n )∞n =1 рівномірно збігається до відображення f : → . Тоді f ∈ DB1 ( , ) .
459
К. Келлум [3] увів поняття функції зі слабкою властивістю Ґібсона. А саме, відображення f : X → Y має слабку властивість Ґібсона, якщо
f (G ) ⊆ f (G ) для довільної відкритої зв’язної множини G ⊆ X . Теорема 3. Нехай X – топологічний простір,
Y – T1 -
простір. Тоді кожне відображення Дарбу f : X → Y має слабку властивість Ґібсона. Виявляється, що клас функцій зі слабкою властивістю Ґібсона замкнений відносно взяття рівномірної границі. Теорема 4. Нехай X – топологічний простір, Y – метричний простір і ( f n )∞n =1 – рівномірно збіжна до f : X → Y послідовність відображень f n : X → Y зі слабкою властивістю Ґібсона. Тоді f має слабку властивість Ґібсона.
1. 2. 3.
Список літератури Энгелькинг Р. Общая топология. – М.: Мир, 1986. – 752 с. Sierpinski W. Sur une propriete de fonctions reelles quelconques. – Le Matematiche, 8 (1953). – P. 43-48. Kellum K. Functions that separate X × . – Houston – J. Math, 36(2010). – P. 1221-1226.
460
Марічіка Пічіряну Науковий керівник – асист. Лукашів Т.О.
Моделювання ризиків інвестиційних проектів Проведення імітаційних експериментів у середовищі ППП EXCEL можна здійснити двома способами – за допомогою вбудованих функцій і шляхом використання інструменту "Генератор випадкових чисел" надбудови "Аналіз даних" (Analysis ToolPack). Для порівняння розглянуто обидва способи. При цьому особлива увага приділена технології проведення імітаційних експериментів та подальшого аналізу результатів з використанням інструмента "Генератор випадкових чисел". Інструмент "Генератор випадкових чисел" призначений для автоматичної генерації вибірки з генеральної сукупності заданого обсягу, елементи якою характеризуються певним розподілом ймовірностей. При цьому можуть бути використані 7 типів розподілів: рівномірний, нормальний, Бернуллі, Пуассона, біноміальний, модельний і дискретний. Слід відмітити, що застосування вбудованих функцій доцільне лише в тому випадку, коли ймовірності реалізацій всіх значень випадкової величини вважаються однаковими. Тоді для імітації значень необхідних змінних слід скористатися математичними функціями RAND() або СЛУЧМЕЖДУ(). Проведено імітацію інвестиційного процесу із заздалегідь визначеними ключовими варійованими параметрами (обсяг випуску, ціна за штуку, змінні витрати) та результуючим показником NPV (чистою поточною вартістю). У припущенні про рівномірний розподіл незалежних ключових змінних встановлено характеристики показника NPV та досліджено його зв'язок із показником NCF (величина чистого потоку платежів) на основі згенерованих значень. Для визначення розподілу результуючої величини (NPV), зважаючи на центральну граничну теорему теорії ймовірностей, використано функції НОРМАЛИЗАЦИЯ() і НОРМРАСП(). Визначено тісноту взаємозв’язків між вихідними та результуючими величинами (інструмент аналізу даних "Кореляція"), застосовано інструмент аналізу даних "Описова
461
статистика" для знаходження числових характеристик шуканого розподілу (середнє значення, стандартна помилка, медіана, стандартне відхилення, дисперсія, ексцес, коефіцієнт асиметрії). На основі проведеного статистичного аналізу зроблено відповідні висновки. Результати імітації можуть бути доповнені ймовірнісним і статистичним аналізом та в цілому забезпечать менеджера найбільш широкою інформацією про ступінь впливу ключових факторів на очікувані результати та можливі сценарії розвитку подій. Слід відмітити, що імітаційне моделювання дозволяє враховувати максимально можливу кількість факторів зовнішнього середовища для підтримки прийняття управлінських рішень та є найбільш потужним засобом аналізу інвестиційних ризиків. Необхідність його застосування у вітчизняній фінансовій практиці обумовлена особливостями українського ринку, що характеризується суб’єктивізмом, залежністю від позаеко-номічних чинників і високим ступенем невизначеності. До недоліків слід віднести труднощі розуміння і сприйняття менеджерами імітаційних моделей, що враховують велике число зовнішніх і внутрішніх факторів, унаслідок їх математичної складності та об’ємності; при розробці складних моделей може виникнути необхідність залучення фахівців або наукових консультантів зі сторони. Незважаючи на зазначені недоліки, імітаційне моделювання є основою для створення нових перспективних технологій управління та прийняття рішень і сфері бізнесу, а розвиток обчислювальної техніки та програмного забезпечення робить цей метод все більш доступним для широкого кола фахівцівпрактиків. 1.
Список літератури Лукасевич И.Я. Анализ финансовых операций. Методы, модели, техника вычислений: Учебн. пособие для вузов. – М.: Финан-сы, ЮНИТИ, 1998. – 400 с.
462
Марина Порушник Науковий керівник – доц. Мартинюк О.В. Деякі властивості конік Коніки (конічні перерізи) традиційно вважаються об’єктами аналітичної геометрії, але при цьому з геометричних властивостей найчастіше вивчаються лише оптичні. Насправді ж ці криві володіють великою кількістю інших дуже гарних властивостей, більша частина яких може бути доведена методами елементарної або проективної геометрії [1]. Крім того, конічні перерізи можуть застосовуватися при розв’язанні геометричних задач, на перший погляд ніяк з ними непов’язаних. При доведенні цікавих фактів, пов’язаних з кривими 2-го порядку, природно застосовувати чисто геометричні методи, які містять і наглядність, і логічну прозорість, а також ілюструють різні властивості конічних перерізів. Задача. Довести, що для будь-якої точки Р на конічному перерізі з ексцентриситетом е, фокусом О і директрисою а її фокальна відстань OP рівна добутку числа е на відстань від точки Р до директриси а [2]. Доведення. На рисунку 1 точка Р є полюсом (відносно кола ω) прямої р, яка дотикається до кола α в точці Т, перетинає пряму ОА в точці M і перетинає пряму ОР в точці Р′ (образ точки Р при інверсії відносно кола ω). Директриса і поляра точки M перетинають пряму ОА в точках А′ (образ точки А при інверсії) і М′ (образі точки M при інверсії); крім того, точка К є основою перпендикуляра, опущеного з точки Р на пряму а. Покажемо, що OP = e PK . Для того, щоб врахувати всі можливості, ми будемо вважати всі відстані, що розглядаються на прямий ОА напрямними відстанями (тобто OM − OA = AM , навіть якщо точка О лежить між точками M і А). Ввівши k i r радіуси кіл ω і α, ми отримаємо: PK OA ′ − OM ′ k OA ′ OM ′ = = ⋅ − . (1) k k OP OP OP
463
Врахуємо співвідношення для взаємно інверсних точок Р та Р′, яке одержується з означення інверсії відносно кола ω з центром в точці О і радіусом k: OP ⋅ OP ′ = k 2 . (2)
ω
α Рис. 1.
Підставивши (2) в (3), отримаємо:
OP ′ k
⋅
OP ′ OM AT AM k k r 1 − = ⋅ −1 = ⋅ = = . OA OM OM OA AM AO OA e
Що і треба було довести. Список літератури 1. Акопян А. В., Заславский А.А. Геометрические свойства кривых второго порядка. – М.: МЦНМО, 2007. – 136 с. 2. Потоцкий М.В. Аналитическая геометрия на плоскости. – М.: Учпедгиз, 1956. – 447 с.
464
Радашко Вікторія Науковий керівник –доц. Івасюк Г.П. Оптимальні траєкторії моделі динамічного міжгалузевого балансу Залежність валового нагромадження від обсягу виробництва продукції найчіткіше виявляється в динаміці процесу виробництва. Валове нагромадження формується за рахунок продукції виробленої у моделі міжгалузевого балансу.Вона характеризує розвиток народного господарства за роками планового періоду. Стан економіки у році t багато в чому визначає її стан у році t + 1 і в подальші рокипоточному й попередніх виробничих циклах. Їхній результат у своєю чергою, справляє вплив на показники обсягу виробництва продукції в наступних періодах. На такі залежності зважають у динамічній. Загальна динаміка розвитку народного господарства у цьому разі визначається початковим станом системи, характеристиками структурних параметрів на кожен рік прогнозного періоду та завданнями стосовно складових кінцевого використання продукту, які не мають зворотного зв’язку із приростом виробництва в прогнозованому періоді. Розглянемо економіку, яка виробляє і споживає типів товарів. Сукупний запас товарів описується -вимірним вектором ; технологічні витрати кожної галузі при роботі з одиничною інтенсивністю задана матрицею ; – максимально можливий валовий випуск даної галузі з номером , а описує сукупний максимально вектор – бажаний приріст основної поможливий валовий випуск; тужності -ої
галузі,
і якщо розглядати вектор , то матеріальні затрати на приріст основних потужностей всіх галузей будуть дорівнювати вектору , де ; трудові витрати, а
465
вектор трудових витрат; загальна кількість вектор споживання. найнятих робітників; Опищемо модель динамічного міжгалузевого балансу. 1) Необхідність дотримання матеріального балансу: якщо в період план описується вектором , то в сумі об’єм біжучих виробничих , затрат на фондоутворення і заробітної плати затрат не може перевищувати валового випуску в даному періоді: 2)
В кожному з періодів
валовий випуск
обмежений, тобто 3) Динаміка приросту основних потужностей очевидна: 4) Обмеження на об’єм трудових ресурсів, які зайняті в процесі виробництва: 5)
Невід’ємність кожної з змінних, тобто
Модель є динамічною, в результаті її функціонування ми одержимо деяку послідовність векторів , яка задовольняє всі обмеження моделі. Така послідовність є траєкторією. В кінці періоду стан . моделі характеризується вектором Компактний вигляд моделі такий:
- заданий вектор. Розроблений програмний продукт, який за заданою моделлю буде знаходити оптимальні траєкторії схеми динамічного міжгалузевого балансу. Список літератури 1. Пономаренко О.І., Перестюк М.О., Бурим В.М. Основи математичної економіки.– К.: Інформтехніка, 1995. – 320с.
466
Ганна Рибак Науковий керівник – доц. Лінчук Ю. С.
Опис комутантів операторів композиції, породжених гіперболічними дробово-лінійними автоморфізмами одиничного круга Композиція функцій є фундаментальною операцією в математиці, а оператори композиції відіграють важливу роль в комплексному аналізі, теорії операторів, а також в теорії динамічних систем. Дослідження властивостей операторів композиції в банахових просторах Харді, Бергмана і Діріхле викладені в працях [1] – [4] . Нехай . Через позначимо простір усіх функцій, аналітичних в , який наділений топологією , де і компактної збіжності [5]. Функція , є гіперболічним автоморфізмом одиничного круга . Вона породжує оператор композиції , який лінійно та неперервно діє в за правилом: . Нагадаємо, що комутант фіксованого лінійного неперервного оператора, який діє в просторі складається з усіх лінійних неперервних операторів, які діють у вказаному просторі і є переставними з цим оператором. В цьому повідомленні конструюється в явному вигляді загальний клас операторів, що переставні з кожним оператором . Нехай – фіксоване дійсне число, причому . Для позначимо оператор, який довільного натурального через визначається формулою
де всередині круга
і вибране так, щоб точка .
467
лежала
Теорема. Нехай
– послідовність аналітичних у
крузі функцій, для яких і виконується умова
Тоді оператор , який визначається формулою
і є переставним з оператором належить до класу L можна подати в явному вигляді Оператори
.
Список літератури
1. Nordgren E. A. Composition Operators in Hilbert Spaces // Hilbert 2. 3. 4. 5.
Space Operators, Lecture Notes in Mathematics, Springer–Verlag, New York, Heidelberg, Berlin. – 1978. – 693. – P. 37 – 63. Shapiro Joel H. Composition operators and classical function theory. – Universitext: Tracts in Mathematics Springer–Verlag. – 1993. – 223 p. Singh R. K., Manhas J.S. Composition operators on function spaces. – North-Holland Mathematics Studies. – 1993.– 315 p. Cowen C. C., MacCluer B. D. Composition Operators on spaces of analytic functions. – CRC Press, Boca Raton, FL. – 1995. – 400 p. Köthe G . Dualität in der Funktionentheorie / / J . reine und angew. Math. – 1953. – 191. – S.30 – 49.
468
Надія Ровенко Науковий керівник – проф. Маслюченко В.К. Узагальнення деяких результатів про зв’язки між нарізними і сукупними аналогами неперервності Вогляді З.Пьотровського[1] було поставлено три проблеми про зв’язкиміж деякими нарізними і сукупними ослабленнями неперервності. Вони були розв’язані у працях [2-4]. Пізніше В.Маслюченко подав значно загальніші результати на цю ж тему. Втім, вони не охоплювали результат Я.Борсіка[2], оскільки в його теоремі ледь неперервність відносно другої змінної вимагалась не для всіх точок з , а лише для точок з деякої залишкової в множини. Тому постало питання про підсилення результатів з так, щоб у нових формулюваннях вони включали результат Я.Борсіка. Це можна зробити так. і – топологічні простори і . Нехай Відображення називається: - квазінеперервним/майже квазінеперервним/ у точці , якщо точки в і точки в для довільних околів непорожня множина /десь щільна існує така відкрита в в множина /, що і / і /; - ледь неперервним /майже ледь неперервним/ у точці , якщо точки в існує така відкрита недля кожного околу порожня в множина /десь щільна в множина /, / /. що – топологічні простори і . Нехай Відображення називається: , якщо для -горизонтально квазінеперервним у точці точок у просторах довільних околів відповідно існують відкрита в непорожня множина і і ; точка такі, що - горизонтально ледь неперервним у точці , якщо для довільного околу
точк
у просторі
469
існують
відкрита в
непорожня множина
і точка
, такі, що
, якщо для - змішано майже ледь неперервним у точці довільного околу точки у просторі існують десь в та відкрита непорожня щільна множина , такі, що . множина Відображення називається квазінеперервним, якщо воно є таким у кожній точці своєї області визначення. Це ж стосується і інших понять. Введені властивості ми позначаємо літерами відповідно. Нехай – деяка властивість функцій. Символом позначимо сукупність усіх функцій , які мають Символами властивість позначимо множину всіх горизонтально квазінеперервних , для яких /ледь неперервних/ відображень множина є залишковою в . Теорема 1. Нехай X – берівський простір, Y –топологічний простір, який має не більш ніж зліченну псевдобазу, Z – довільний топологічний простір. Тоді: (i)
;
(ii)
;
(iii)
(iv)
, якщо простір
регулярний.
Список літератури 1.Piotrowski Z. A survey of results concerning generalized continuity of topological spaces // Acta Math. Univ. Comen. – 1987-1988. – 52-53. – P.91–110. 2. Borsik J. On almost quasicontinuous functions // Math. Bohemica. – 1993. – 118, №3. – P. 241– 248. 3.Vancso O. On jointly somewhat nearly continuous functions // Acta Math. Univ. Comenianae. – 1994. – 63,№2. – P. 241–245. 4.Вітренко О.В., Маслюченко В.К. Про нарізно ледь неперервні функції // Мат. студії. – 1996. – B.6 – C. 113–118.
470
Олена Романюк Науковий керівник – доц. Боднарук С.Б.
Розробка факультативного курсу “Геометрія чотирикутника” Ще на рубежі XIX-XX століть педагогічна громадськість прийшла до висновку, що викладання в школі будь-якого предмета за загальнодержавною програмою стає більш успішним, якщо його доповнити груповими заняттями, призначеними тільки для бажаючих. При розробці занять повинні були враховуватися запити й інтереси учнів, реальні можливості вчителя, кількісний і віковий склад слухачів. Основною метою створення позапрограмних групових занять визначилися розвиток і підтримка інтересу учнів до конкретного предмета за допомогою його поглибленого вивчення. Друга половина XX століття характеризується бурхливим зростанням наукового знання і практичної діяльності людини. Тому математичну освіту стало вважатися засобом підвищення рівня підготовки майбутніх фахівців як з природничо наукових, так і з гуманітарних дисциплін. У 1967–1968 роках в навчальніплани шкіл були включені факультативні заняття. Відмінною рисою сучасного етапу розвитку факультативної форми навчання є те, що вчитель має можливість не дотримуватися тематики передбачених розділів і проявити творчість, склавши свою програму проведення факультативних занять. При такому підході на вчителя лягає велика відповідальність, оскільки при складанні факультативного курсу він повинен враховувати особливості відбору змісту досліджуваного матеріалу, форм і методів проведення факультативних занять, психолого-педагогічні особливості конкретного класу, інтереси і бажання учнів, профільну спрямованість старшокласників. Тому на сьогоднішній день дослідження, пов'язані з розробкою змісту та методикою проведення факультативів, є актуальними.
471
Факультативний курс, подібно до занять з вивчення обов'язкового курсу, повинен проводитися на основі державних програм. Цими програмами визначаються тематика математичних факультативів і фіксується час, відведений на розгляд тієї чи іншої теми. Таким чином визначається обсяг знань і навичок, які досягаються учнями при проходженні та вивченні кожної теми. Метою наших досліджень є розробка програми факультативного курсу “Геометрія чотирикутника”, методики його викладання для учнів восьмих класів і планів-конспектів занять. В ході виконання цієї роботи застосовувалися різні методи дослідження: вивчення та аналіз методичної літератури по темі факультативу, робота з діючими шкільними підручниками та додатковою літературою для поглибленого вивчення даного розділу геометрії. Факультативні заняття з математики дозволяють сформувати інтерес до предмета, розширити і поглибити знання за обраними питаннями. У ході виконання завдань розвивається творче і теоретичне мислення, а при доведенні фактів виробляється вміння формулювати, обґрунтовувати, логічно міркувати, що дозволяє підвищити рівень математичної підготовки та значною мірою узагальнити знання здобуті на уроках геометрії. Список літератури 1. Мерзляк А.Г., Полонський В.Б., Якір М.С. Геометрія: Підручник для 8 класу з поглибленим вивченням математики. – Харків:Гімназія, 2009. – 240с. 2. Раухман А.С., Белешко Д.Т., Тадєев П.О. Геометрія чотирикутника. – Тернопіль: Навчальна книга – Богдан, 2010. – 152с.
472
Тетяна Романюк Науковий керівник – асист. Конаровський В.В.
Асимптотична поведінка моделі двох частинок із взаємознищенням Розглядається система частинок із взаємознищенням. Дві дифузійні частинки незалежно одна від одної рухаються до моменту зустрічі. Зустрівшись, вони взаємознищуються, при цьому виникають дві інші частинки, які рухаються аналогічно до попередніх. Позначимо через ξt , ηt координати першої та другої точок відповідно в момент часу t ≥ 0 . Для зручності вважатимемо, що ξ t ≤ ηt , t ≥ 0 . Нехай w1i , w2i ,..., wn i ,..., i = 1, 2 , – незалежні в сукупності вінерівські процеси, а випадкові
величини,
{θ k }k ≥1 , {τ k }k ≥1 – незалежні в сукупності причому
величини θ k − τ k і θ k + τ k , виникнення нових частинок. Позначимо
τ k > 0, k ≥ 1 .
Випадкові
k ≥ 1 , служитимуть точками
σ0 = 0 ,
σ 1 = inf {t : wt1 = wt 2 } , ξt1 = w11 ( t ) + x ,
ηt1 = w12 ( t ) + y . За індукцією для k ≥ 2 побудуємо
ξt k =
ηt k =
ξt k −1 , t ≤ σ k −1 , wk1 ( t ) − wk1 (σ k −1 ) + θ k −1 − τ k −1 , t > σ k −1 , ηt k −1 , t ≤ σ k −1 , wk 2 ( t ) − wk 2 (σ k −1 ) + θ k −1 + τ k −1 , t > σ k −1. σ k = inf {t > σ k −1 : ξt k = ηt k } . 473
Показано, що процеси ξt , t ≥ 0, ηt , t ≥ 0, можна задати наступним чином: ∞
ξt = ξt k I{σ k =1 ∞
ηt = ηt k I{σ
{F t }t ≥0
Нехай
k =1
k −1 ≤ t <σ k
k −1 ≤ t <σ k
},
}.
– натуральна фільтрація для деякого
випадкового процесу x ( t ) , t ≥ 0 .
Означення. Випадковий процес x ( t ) , t ≥ 0 , називається
марковським процесом [1], якщо для довільних t ≥ s :
{
}
E {x (t ) F s } = E x (t ) x ( s ) .
Теорема. (ξt ,ηt ) є марковським процесом у просторі 2 . Твердження. Нехай
{θ k ,τ k }k ≥1 –
незалежні в сукупності
випадкові величини, де τ k > 0, k ≥ 1 , і випадкові вектори
{(θ ,τ )} k
k
k ≥1
– мають однаковий розподіл. Тоді
ξt P lim ≤ 1 = 1 , t →∞ 2t ln ln t ηt P lim ≤ 1 = 1 . t →∞ 2t ln ln t Список літератури 1. Ethier S.N. Markov processes: Characterization and сonvergence. – NewYork: Wiley, 1986. – 529 p.
474
Роман Савчишин, Микола Сайнюк Науковий керівник – доц. Шепетюк Б.Д.
Створення он-лайн інтерактивної дошки Проект являє собою веб-сайт, який реалізує функціональність, так званої, інтерактивної білої дошки (Interactive whiteboard). Проект розроблений засобами мов програмування Java [1] та JavaScript [2], а також звичними для вебпроектів технологіями HTML та CSS. Бізнес-логіка реалізована, використовуючи потужний Java-фреймворк Spring [3], а фронтенд – за допомогою JavaScript - фреймвоку JQuery. Основна ідея і мета проекту полягає в тому, щоб створити веб-сайт, який би дозволив викладачам створювати, редагувати і демонструвати презентації студентам в режимі он-лайн. Так виглядає головна сторінка сайту:
Сайт інтернаціональний, тобто контент може відображатись українською, російською та англійською мовами. Авторизація необов’язкова. Права кожного користувача стосуються до певної ролі. Є чотири типи ролей: адміністратор, вчитель (презентер), студент та гість. Останнім є будь-який відвідувач, що не авторизувався і, відповідно, має доступ лише до тих презентацій, що спеціально позначені як загальнодоступні. Гість не може спілкуватись в чаті, проте в будь-який момент може зареєструватись.
475
Студентом вважається будь-який зареєстрований користувач. Для нього створюється портфоліо, який можна будьколи відредагувати. Студент може переглядати вже готові презентації, дивитись ті, що проводяться зараз і спілкуватись з презентером у чаті. Статус вчителя може отримати той зареєстрований користувач, права якого підтвердив адміністратор. Крім прав студента, презентер має повний доступ до своїх презентацій, тобто • додавати і видаляти презентації; • редагувати презентації: o змінювати загальні відомості про презентації, o додавати та редагувати слайди за допомогою редактора, o видаляти будь-які слайди; • переглядати створені презентації; • проводити презентації в режимі он-лайн. Права адміністратора надають можливість повністю керувати даними користувачів, усіх презентацій та ін. Дані про користувачів та презентації зберігаються в базі даних MySQL, робота з якою організована за допомогою фреймворка Hibernate. Слайди зберігаються в базі як текст за допомогою використання формату SVG. Робота сайту в режимі он-лайн реалізована з використанням технології Ajax. Проект розроблений у відповідності до архітектурного шаблону MVC. Клієнтська валідація реалізована за допомогою регулярних виразів мови JavaScript, а серверна – використовуючи анотації та інші засоби мови Java. Для роботи з слайдами був використаний готовий продукт - графічний редактор з відкритим програмним кодом SVG-edit 2.4. Чат побудований, використовуючи бібліотеки JQuery UI. 1. 2. 3.
Список літератури Брюс Эккель. Философия Java. – СПб: Питер, 2009. – 64 с. Дэвид Флэнаган. JavaScript. Подробное руководство. – М.: Символ-Плюс, 2008. – 992 с. Walls C. Spring in Action. – Manning, 2007. – 768 c.
476
Віталій Скутар Науковий керівник – доц. Береза В.Ю.
Реалізація засобами середовища Delphi фрактальної оцінки стохастичних моделей ціноутворення Ціни та ціноутворення - одні з ключових елементів ринкової економіки. Важлива роль цін в економічному житті визначається тим, що вони є основою всіх економічних вимірювань, роблять значний вплив на витрати і результати діяльності всіх господарюючихсуб'єктів: і підприємницьких структур, і домашніх господарств, і народного господарства в цілому. Ціни визначають ефективність зовнішньоекономічної діяльності. Як відомо, одними з найбільш перспективних сучасних розробок у теорії ціноутворення є стохастичні моделі Блека Шоулза і Кокса – Росса - Рубінштейна, які дозволяють оцінити ціноутворення як ринку основного і допоміжного виробництва, так і ринку цінних паперів. Одною із проблем моделювання даних моделей ціноутворення є числове наближення нормального розподілу як імовірнісної функції для опису ринкових прибутків. Одним із підходів, який дозволяє розв’язати дану задачу, є використання методів фрактального аналізу. Розглянемо формулу опціонного ціноутворення,запропоновануБлекомШоулзом,
– справедлива ціна опціона; – курс акцій; – ціна де виконання опціона; – щільність нормального розподілу;
477
– безризикова відсоткова ставка; – поточна дата; – – дисперсія прибутковості акції. термін погашення опціона; Більшість фінансових аналітиків вважають недоліком цієї формули її неефективність у випадку близької до нуля внутрішньої вартості. Опціони завжди повинні мати вартість, навіть коли формула Блека - Шоулза стверджує, що їх ціна нульова. Інша проблема полягає в неперервності самогоціноутворення, пов’язаною із неперервністю нормального розподілу. Але на практиці всі курси цінних паперів розривні. Одним із підходів моделювання опціонного ціноутворення, який описує і великі стрибки, і неперервність, є підхід,який запропонований Маккалоком і ґрунтується на рівнянні, запропонованому Золоторевим,
яке описує характеристичну функцію випадкової величини як ціни цінного паперу із параметрами . Проведено реалізацію засобами Delphi підходу, запронованогоМаккалолоком для моделювання опціонного ціноутворення із врахуванням стрибкоподібної поведінки вартості опціонів.
1. 2. 3.
Список літератури Петерс Э. Э. Фрактальный анализ финансовых рынков. Применение теории хаоса в инвестициях и экономике. – М.: Интернет-Трейдинг, 2004. – 304 с. Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории . – М.: Постмаркет, 2000. – 352 с. Королюк В. С., Ясинський В. К. Курс теорії ймовірностей, випадкових процесів і математичної статистики. – Чернівці: Золоті литаври, 2005. – 525 с.
478
Павло Собчук Науковий керівник – доц. Сопронюк Т.М.
Web-система керування діагностичним центром Даний проект призначений для спрощення та централізації керування даними діагностичного центру та переведення усіх внутрішніх процесів на електронну основу. Проект складається із двох частин: внутрішня система керування та зовнішній портал для пацієнтів. Внутрішня система розбита на кілька частин та рівнів доступу. Кожен працівник, зареєстрований у системі, має одну із доступних ролей, відповідно до своєї посади: працівник реєстратури, медсестра, головна медсестра, лікар, завідуючий відділенням, головний лікар. Система постачається разом із обліковим записом адміністратора, що має повний доступ до системи. Адміністратор реєструє працівників діагностичного центру. Структура діагностичного центру являє собою сукупність відділів та кабінетів. Кожен працівник центру прикріплений до кабінету відповідного відділу. Лікарі та медсестри мають динамічний розклад роботи, тому в системі присутня функціональність для створення розкладу для кожного працівника, який можна легко змінювати та відстежувати його актуальність. За створення графіку роботи кожного відділу відповідає головна медсестра. Кожен новий пацієнт при відвідуванні діагностичного центру проходить процес реєстрації в системі за допомогою реєстратури. Працівник реєстратури створює направлення до лікаря, вказуючи відділення та кабінет, роздруковує направлення та видає його пацієнту. Якщо пацієнт перебуває в діагностичному центрі вперше, його просять вказати власну електронну адресу пошти, куди буде надіслано пароль доступу до зовнішнього порталу. Під час обстеження пацієнта лікар або медсестра заповнюють відповідні текстові форми у внутрішній системі, які складатимуть основу діагностичного бланку пацієнта. Вся
479
інформація зберігається в базі даних внутрішнього проекту, а результуючий діагностичний лист доступний пацієнтам через зовнішній портал. Друга частина проекту – зовнішній портал, - надає можливість пацієнтам діагностичного центру переглядати поточний статус обстежень. Для цього достатньо просто ввести електронну адресу та отриманий пароль у спеціальній формі на сторінці порталу. Технології, за допомогою яких був створений цей проект, дозволяють швидко розширювати його можливості та розв’язувати нові задачі. Система розроблена таким чином, що відділити бізнеслогіку додатку від його інтерфейсу. Це надає можливість використовувати її для будь-якого діагностичного центру, змінивши тільки інтерфейс системи. Система діагностичного центру була розроблена в середовищі Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate Edition з використанням мови програмування C# [2,3], ASP.NET MVC 3 [1]. Для створення моделі даних використано Entity Framework. При створенні користувацької частини системи також використовувалася нова технологія представлення Razor View Engine, що стала доступною із появою ASP.NET MVC 3. При проектуванні системи було використано MVC шаблон проектування. MVC (Model-View-Controller) – архітектурний шаблон, що розділяє систему на три частини: модель даних, вигляд даних та керування. Застосовується для відокремлення даних від інтерфейсу користувача так, щоб зміни інтерфейсу користувача мінімально впливали на роботу з даними, а зміни в моделі даних могли здійснюватися без змін інтерфейсу користувача [1]. Список літератури 1. Steven Sanderson. Pro ASP.NET MVC Framework, third edition – “Apress”, 2010. – 567 с. 2. Г. Шилдт. С# 4.0: Полное руководство по си шарп, - Издание «Вильямс», 2010 – 1070 с. 3. Эндрю Троелсен. Язык программирования С# и платформа .NET 4.0, 5-e издание, «Вильямс», 2010. – 890 c.
480
Ольга Солтис Науковий керівник – доц. Мартинюк С.В.
Використання Microsoft PowerPoint на факультативних заняттях з геометрії у 7 – 9 класах XXI століття — час переходу до високотехнологічного інформаційного суспільства, в якому якість людського потенціалу, рівень освіченості й культури всього населення набувають вирішального значення. Комп’ютерні технології дають змогу вчителю краще подати матеріал, зробити його більш цікавим, швидко перевірити знання учнів та підвищити інтерес до навчання, сприяють кращому розумінню учнями досліджуваного явища, розвивають їх мислення, зорову пам'ять, уміння спостерігати та аналізувати побачене. Зокрема, Microsoft Power Point – програма, яка дозволяє створювати та демонструвати яскраві презентації на будь-яку тему, що цікавить нас. Що ми можемо досягти, створивши та продемонструвавши учням презентацію? Використання багатих графічних, звукових і інтерактивних можливостей Microsoft Power Point створює сприятливе емоційне тло під час занять, сприяючи розвитку учня. Створивши власну презентацію, яка відповідає програмовим вимогам саме цього класу, можна надати її у користування учням для самостійного опрацювання вдома. Не потрібно витрачати час на організацію матеріалів перед факультативом – створивши презентацію один раз та зберігши її на електронних носіях, можна використовувати її будь-коли. Вибудувавши процес показу презентації «по кліку», тобто коли перехід до наступного пункту відбувається після клацання клавішею мишки, можна пристосувати темп подачі матеріалу до потреб аудиторії безпосередньо у процесі демонстрації і залишити час для можливих пояснень та уточнень, чого не дозволяє, наприклад, перегляд фільму. Якщо вчителю вдається пробудити інтерес до свого предмета, то він створює передумови для самостійної роботи учнів. На даний час, майже всі навчальні заклади загальноосвітніх шкіл забезпечені комп’ютерами, саме тому презентація дозволить урізноманітнити спосіб викладання
481
інформації, що у свою чергу приведе до кращого сприймання її школярами. Я створила серію презентацій для 7 – 9 класів, які охоплюють такі теми у 7 класі: 1) побудовa за допомогою циркуля і лінійки (9 слайдів), 2) геометричне місце точок на площині та їх застосування (10 слайдів), 3) стрічка Мебіуса, oзначення і властивості (6 слайдів), 4) сніжинка Коха (5 слайдів); у 8 класі: 1) еліпс, приклади розв’язування задач (9 слайдів), 2) гіпербола, приклади розв’язування задач (8 слайдів), 3) парабола, приклади розв’язування задач (10 слайдів), 4) полярна система координат та їх зв'язок з декартовою системою координат (8 слайдів); у 9 класі: 1) теорема Піфагора, різні способи її доведення (8 слайдів). Використання комп’ютерів на факультативах – це складний, але необхідний процес. Пізнавальний інтерес в учнів тим вищий, чим краще ставлення учнів до предмета в цілому. Якщо ми навчимо дітей не тільки працювати, вчитись, долати труднощі, а й отримувати від цього задоволення, то тоді можна сказати, що основну мету, яка ставиться перед учителями, досягнуто.
1. 2. 3.
Список літератури http://nmc.at.ua/index/pidvishhennja_efektivnosti_naukovo_metodichnoj i_roboti_zasobami_informacijno_komunikacijnikh_tekhnologij/0-140. http://demandmore.me/реферат-на-тему-використання-засобів-powerpoint-на-уроках-реферат. http://ukped.com/plan-konspekti/informatika/145-.html.
482
Артем Стародубцев Науковий керівник – доц. Мусурівський В.І.
Реалізація документообігу ІС “Бухгалтерія” в середовищі Delphi Діяльність підприємств всіх форм власності завжди починається з матеріальних підвалин майбутньої продукції. В процесі функціонування в будь-якій сфері діяльності підприємство розширює власні матеріальні фонди, налагоджує їх кругообіг та використання. Особливо велике місце товарноматеріальні цінності займають на промислових підприємствах, де вони виконують роль предметів праці та становлять матеріальну основу продукції. У програмному коді, що створений у середовищі Delphi, за допомогою компонента MainMenu вкладки Standard створено горизонтальне меню, що володіє пунктами: “довідники”, “документи”, “редагування” та інші. Розгортання кожного пункту реалізується через вертикальне меню. Пункт “довідники” через вертикальне меню має компоненти: ”матеріали”, “співробітники”, “банки”, “постачальники” та інші. Всі об’єкти через програмний зв'язок будуються у базі даних Microsoft Visual FoxPro’8.0. Наприклад, об’єкт “довідники” є таблицею, в якій зберігається вся необхідна інформація для зручного ведення бухгалтерського обліку стану та руху матеріалів на підприємстві. Для обліку нових матеріалів, які надходять на підприємство, використовують прихідні документи. Перший пункт горизонтального меню “довідники” при його активізації розгортає діалогове вікно компонента OpenDialog для відкриття та перегляду необхідного для користувача довідника. Даний програмний фрагмент має вигляд: рrocedure TForm1.N1Click(Sender: TObject); var DBPath:string; begin if OpenDialog1.Execute then begin DBPath:=OpenDialog1.FileName;
483
Q.Close; Q.ConnectionString:='Provider=VFPOLEDB.1;Data Source='+DBPath+';Password="";Collating Sequence=MACHINE'; Q.SQL.Clear; Q.SQL.Add('SELECT * FROM "'+DBPath+'"'); Q.Open; end; end; Другий пункт горизонтального меню “документи”. розгортає вертикальне меню, що дозволяє вибрати пункт “прихідна накладна”. Цей документ використовується для обліку прихідних товарно-матеріальних цінностей підприємства. Третій пункт – “редагування”, що відкриває вертикальне меню, яке являє собою список усіх довідників. При виборі кожного довідника, він відкривається для редагування користувачем за допомогою Microsoft Visual FoxPro. Ця операція виконується за допомогою відповідного коду: рrocedure TForm1.N12Click(Sender: TObject); begin ShellExecute(Handle, 'open', PChar('H:\База даних\Матеріали.dbf'), nil, nil, SW_SHOW); end; Описаний програмний код може бути використаний на будьякому підприємстві для правильного та раціонального використання матеріалів, які знаходяться на склад, та їх реалізація на виробництві. 1. 2.
Список літератури Гайна Г.А. Основи проектування баз даних: Навчальний посібник. − К.: КНУБА, 2005. – 204 с. Попов С.А.Delphi и 1С:Предприятие. Програмирование информационного обмена. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 592с.
484
Товарницький Іонел Науковий керівник – проф. Черевко І.М.
Дослідження стійкості стаціонарних систем диференціальних рівнянь на ЄОМ Дослідження стійкості розв’язків диференціальних рівнянь є важливою задачею в багатьох прикладних процесах. Для лінійних систем x ' = Ax , (1) де A – стала, квадратна матриця n -го порядку стійкість тривіального розв’язку повністю залежить від розподілу власних значень матриці A . Теорема [1-2]. Тривіальний розв’язок системи (1) асимптотично стійкий тоді і тільки тоді, коли всі власні значення матриці A мають від’ємні дійсні частини, якщо ж хоч одне власне значення має додатну дійсну частину, тоді розв’язок нестійкий. Для перевірки умов теореми використовують критерій Гурвіца. Нехай характеристичний многочлен матриці A f (λ ) = λ E − A = a0 + a1λ + ... + an λ n . (2) Критерій Гурвіца [3]. Для того щоб всі власні значення матриці A мали від’ємні дійсні частини, необхідно і досить, щоб виконувались нерівності a1 a0 0 a1 a0 Γ1 = a0 > 0, Γ 2 = > 0, Γ3 = a3 a2 a1 > 0, ... . (3) a3 a2 a5 a4 a3 Зауваження. Якщо в рівнянні (2) зробити заміну λ = z −1 , то воно набуде вигляду ϕ ( z ) = a0 z n + a1 z n −1 + ... + an і кожному ко-
реню λ j , Re λ j < 0 рівняння f ( λ ) = 0 буде відповідати корінь
z j , Re z j < 0 рівняння ϕ ( z ) = 0 тієї ж кратності. Тому в критерії
Гурвіца можна використовувати такі нерівності: an −1 an Γ1 = an −1 > 0, Γ 2 = > 0, ... . an −3 an − 2
485
Означення. Якщо матриця A в рівнянні (1) залежить від k параметрів p1 ,..., pk , A = A ( p1 ,..., pk ) , тоді область значень
вектора p = { p1 ,..., pk } в просторі E k , при яких всі корені характеристичного многочлена (2) мають від’ємні дійсні частини, називається областю стійкості системи (1) в просторі E k параметрів p1 ,..., pk . Приклад. Для системи диференціальних рівнянь x ' = − qx + ry + z , y ' = − x, z ' = sy знайти область стійкості в просторі E 3 параметрів q, r , s . Характеристичний многочлен системи має такий вигляд f ( λ ) = λ 3 + qλ 2 + r λ + s . За допомогою критерію Гурвіца вкажемо значення параметрів, при яких всі корені характеристичного многочлена мають від’ємні дійсні частини. У відповідності до умов (3), отримаємо r s 0 r s s > 0, r > 0, > 0, 1 q r > 0. 1 q 0 0 1
Отже, мають виконуватись нерівності s > 0, r > 0, s < qr. Для асимптотично стійкої системи лінійних диференціальних рівнянь x ' = Ax , де матриця A має власні значення λ1 , λ2 ,..., λn , розглянуто алгоритм знаходження величини
d = − max {Re λk } , яка називається запасом стійкості. n
k
1. 2. 3.
Список літератури Валеев К.Г. Расщепление спектра матриц. – К.: Вища школа, 1996. – 272 с. Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости. – М.: Наука, 1967. – 472 с. Егоров А.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения с приложениями. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 384 с.
486
Юлія Тодорчук Науковий керівник – доц. Сікора В.С.
Розробка теми «Графи» спецкурсу „Прикладна математика” для учнів 11 класу з поглибленим вивченням математики Спецкурс «Прикладна математика» призначена для загальноосвітніх навчальних закладів фізико-математичного профілю та спеціалізованих шкіл (класів) з поглибленим вивченням математики. Метою курсу є розвиток логічного мислення учнів та закріплення базових математичних понять на рівні практичного використання до програмної реалізації включно. Кількість запланованих навчальних годин (за рахунок регіонального і шкільного компонентів навчального плану або надання додаткових освітніх послуг) у 11 класі — 2 години на тиждень (всього 70 годин на рік). Із них 36 годин планується на вивчення теми «Графи» [3, c. 240-244]. Народженням теорії графів ми завдячуємо задачі про кенігсберзькі мости, яку розв’язав Ейлер. Ця задача формулюється так: якщо вийти з деякої частини міста, чи можна пройти кожен міст один раз і повернутися в початкову частину міста (відповідь: так, можна). На сьогоднішній день теорія графів – розділ дискретного аналізу, який знайшов своє широке застосування у багатьох наукових дисциплінах завдяки тому, що поняття та інструменти цієї теорії виявилися дуже зручними для дослідження та трактування різноманітних проблем у багатьох науках: кібернетиці, фізиці, теорії автоматів, теорії управління, теорії інформації тощо. За допомогою інструментів теорії графів розв’язується велика кількість економіко-математичних задач (наприклад, задачі про вантажопотоки, календарного чи мережевого планування тощо). Взагалі кажучи, теорія графів має велике значення у всіх галузях науки, які стосуються аналізу та управління економікою.
487
Нами розглядаються основні означення й твердження теорії графів та їх застосувань з точки зору вивчення на заняттях спецкурсу «Прикладна математика» для учнів 11-го класу з поглибленим вивченням математики. Таке завдання на сьогоднішньому етапі актуальне [1; 3; 5], оскільки досить часто певні типи задач елементарної математики (особливо це стосується логічних та олімпіадних задач) набагато простіше розв’язуються саме за допомогою графів. При цьому такі міркування сприяють розвитку логіки, мислення та уяви учнів. Для забезпечення виконання поставлених завдань, нами описано поради вчителю для підготовки та проведення занять спецкурсу, розроблено детальні конспекти за темою «Графи». Основну увагу приділено висвітленню таких питань: вершина, ребро і дуга графа; зв’язність; матриця суміжності, її незвідність; кількість маршрутів; найкоротший шлях; модель лабіринту; вершини графа, котрі неможливо уникнути на шляху між заданими вершинами; розбиття графа на компоненти; граф як модель многогранника для побудови й аналізу розгорток (див., наприклад [2; 4; 6]). При цьому теорія постійно ілюструється прикладами з елементарної математики. Ці розробки було випробувано під час проходження асистентської практики на додаткових заняттях зі студентами молодших курсів напряму «Математика». 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Список літератури Аносов Д.В. Проблемы модернизации школьного курса математики // Математика в школе. – 2000. – №1. – C.2–4. Гроссман И., Магнус В. Группы и их графы. – М.: Мир, 1971. – 246с. Інформатика. Програми для загальносвітніх навчальних закладів. – Запоріжжя: Прем'єр, 2003. – 304 с. Калужнин Л.А., Сущанский В.И. Преобразования и перестановки.– М.: Наука, 1979.– 112с. Концепция математического образования в 12-летней школе // Математика (приложение к «Учительской газете»). – 2000. – №7. – C.1-5. Фрид Э. Элементарное введение в абстрактную алгебру.– М.: Миp, 1979. – 260с.
488
Володимир Трачик Науковий керівник – асист. Перцов А. С.
Про один метод моделювання поведінки рідини Моделювання поведінки рідин та газів є актуальною проблемою для розв’язання багатьох прикладних задач – від обчислювальної гідромеханіки до створення фільмів та комп’ютерних ігор. Проте ця задача не може бути розв’язана в реальному часі традиційними методами через їхню обчислювальну складність. Тому необхідне створення програм для реалістичної симуляції динаміки рідин в реальному часі. Найпоширеніший метод моделювання поведінки рідин – метод гідродинаміки згладжених частинок SPH (англ. smoothedparticleshydrodynamics). Метод SPH– лагранжовий метод, в якому для моделювання використовуються частинки, для кожної із яких в будь-який момент часу відома маса, положення, швидкість, а також густина та тиск. Фактично метод SPH – це метод числового розв’язування системи рівнянь Нав’є–Стокса, що описують рух рідини ([2]). Нехай – частинка маси , яка має деяку властивість . Тоді, якщо відомі значення цієї властивості для частинок, що знаходяться в деякому околі частинки в межах двох згладжених довжин, то обчислюватиметься за формулою (1) де – густина пов’язана із частинкою; – функція ядра; – довжина згладжування, причомупідсумовування проводиться по всіх частинках , для яких . Функція називається функцією згладжування або функцією ядра.Вона показує, яку кількість конкретної величини від потрібно взяти у частинки, що знаходиться на відстані заданої точки. Як функція ядра, як правило, використовують функцію Гаусса або кубічний сплайн [3].
489
Функція згладжування, що використовує кубічний сплайн, в загальному вигляді записується так:
де
– розмірність простору;
значення якої –
,
,
– нормалізаційна константа, для одно-, дво- і тривимірного
.В цьому випадку значення функції простору відповідно, дорівнює нулю для частинок, що знаходяться далі ніж дві згладжених довжини. Це дозволяє економити обчислювальні ресурси, виключаючи обчислення відносно малого впливу частинок, які знаходяться на великій відстані, проте це негативно впливає на фізичну реалістичність симуляції. Функція згладжування на основі функції Гаусса для тривимірногопростору визначається формулою
У такому випадку враховується навіть невеликий вплив частинок, віддалених більш ніж на дві згладжених довжини, проте потребується набагато більше обчислень. Використання функції ядра на основі функції Гаусса дозволяє досягти максимально реалістичних результатів[1]. Список літератури 1. Шаповалова С. И., Форсюк А. А. Моделированиеповеденияжидкостей методом SPH на базевидеоадаптеров // Математичне та комп’ютерне моделювання. Серія: технічнінауки: Зб. наук. праць. – Кам’янець-Подільський: Кам’янець-Подільськийнац. ун-т ім. І. Огієнка, 2012. – Вип. 6. – С. 242–251. 2.M. Müller, D. Charypar, M. Gross, Particle-BasedFluidSimulationforInteractiveApplications, in ProceedingsofACM //SIGGRAPH,2003. – P. 1–6. 3.M. Müller-Fisher, R. Bridson, Fluid simulation // SIGGRAPH, 2007. – P. 58–67.
490
Уляна Туранська Науковий керівник – доц. Мироник В. І.
Теореми Чеви і Менелая та їх застосування на факультативних заняттях з математики Теорема Менелая дійшла до нас в арабському перекладі книги “Сферика” (3 томи) грецького математика та астронома Менелая Олександрійського (І – ІІ ст. н.е.). Теорема Менелая дозволяє в деяких випадках знаходити відношення відрізків, а також доводити належність трьох точок одній прямій. Джовані Чева (1648 – 1734) – італійський математик. Теорема Чеви була опублікована в його працях (1678). За допомогою теореми Чеви розв’язуються задачі про трійки прямих, що проходять через одну точку, а також доводяться теореми про перетин трійок прямих в одній точці. Як відомо теореми Чеви та Менелая не затверджені в обов’язковій програмі вивчення геометрії в школі. Тому, як правило, із цими теоремами учні знайомляться на факультативних заняттях. Вивчення даних теорем відкриває великий простір для застосування уже здобутих знань із планіметрії; розширює простір для творчої діяльності учнів та по-новому розкриває значення поняття “геометрія у повсякденному житті людини”, тобто розвиває просторове уявлення, логіку та мислення учнів, що є основним завданням математики. Щоб краще зрозуміти важливість вивчення даних теорем, пропоную розглянути такі твердження. Означення 1. Коло називаємо напiввписаним, якщо воно дотикається до двох сторiн трикутника й описаного навколо заданого трикутника кола. Означення 2. Прямі, які перетинаються в одній точці, називають конкурентними. Твердження 1. Якщо напiввписане коло дотикається до сторін AC i AB трикутника ABC у точках B1 i C1 відповідно. То до нього через точки B i C проведено дотичні, M i N —
491
точки дотику відповідно. K — точка перетину прямих BM i CN (рис.1). Тоді прямі B1M1 , C1 N1 , BC i AK конкурентні. A B1 O
C
C1 B
T
M N Рис. 1
K
Твердження 2. Нехай у трикутнику ABC проведено бiсектрису AK i медiану AM. Пряма, що паралельна AC i проходить через точку K, перетинає медiану в точцi N. Тоді кут між прямими AK i CN дорівнюватиме 90 (рис.2). C K M
O
F
N B
Q
A Рис. 2
Список літератури 1. Жидков С.І. Теореми Чеви і Менелая: від теорії до практики. – Харків: Основа, 2010.–160 с. 2. Шаригін І. Теореми Чеви та Менелая // Квант. – М.: Наука, 1976. – №11. – С. 22–23. 3. Габович І. Теорема Менелая для тетраедра // Квант. – М.: Наука, 1996. – №6. – С. 34–36.
492
Христина Федишин Науковий керівник – доц. Колісник Р.С. Задачі оптимізації у шкільному курсі математики ЗНЗ В математиці серед задач, в яких відображені питання оптимізації, слід відокремити так звані задачі на екстремуми та оптимуми. Це задачі з шкільного курсу математики на знаходження найбільшого і найменшого значень, вибір найкращого розв’язання господарської проблеми. Особлива роль серед оптимізаційних задач належить задачам лінійного програмування (ЗЛП), які вирішують питання оптимального планування виробництва. Необхідність уміти своєчасно вирішувати оптимізаційні завдання в тому чи іншому аспекті постане в майбутньому перед кожним з учнів. Тому такі задачі природно повинні бути присутні на уроках математики у середній школі. А методично правильна схема подання інформації учневі про ЗЛП має виняткові важливе значення для його як математичної, так і економічної освіти. Найпростіші задачі оптимізації зустрічаються майже в усіх галузях діяльності людини (у медицині, кулінарії, хімії, економіці, у сільському господарстві, у військовій справі), а основні поняття і методи їх розв’язування загальні. Розв’язування реальних задач оптимізації без застосування новітніх інформаційних комунікаційних технологій (ІКТ) досить проблематичне, тому дані задачі є також одним із яскравих прикладів ефективного використання ІКТ у практичній діяльності людини. Математична модель для задач оптимізації, які пропонуються у середній школі, подається за допомогою лінійних залежностей, що є зрозумілими і доступними для старшокласників. При розв’язуванні цих задач учні, як правило, використовують графічний метод (симплекс-метод розв’язування ЗЛП можна пропонувати учням на факультативних заняттях). Використання графічного методу до розв’язування ЗЛП значно спрощується, якщо застосувати графічні та розрахункові можливості педагогічного програмного засобу (ППЗ) GRAN1 [1]. При цьому учні будуть чітко і доволі легко
493
розв’язувати ЗЛП, впевнено володіти сутністю відповідних понять та правил, які доцільно попередньо ввести на інтуїтивнонаочному рівні. Опису можливостей ППЗ GRAN1 та доцільності його використання у шкільному курсі математики присвячені праці M. І. Жалдака, Є. Ф. Вінниченка, О. В. Вітюка, Ю. В. Горошка, Ю. С. Рамського та ін. Проте питання про використання даного ППЗ при вивченні ЗЛП потребує більш детального вивчення, бо дає цікаві можливості для проведення навчальних досліджень, які включають не тільки розв’язування проблем, а й їх постановку; допомагає в проведенні графічних та обчислювальних експериментів, на основі яких учень приходить до формулювання гіпотез відносно досліджуваних закономірностей. Вивченню цього питання і присвячена дана робота. Ми, в послідовності від простого до складнішого, з повними доведеннями пропонується схема вивчення ЗЛП та методів їх розв’язування в шкільному курсі математики. Розглянули приклади ЗЛП з економічним змістом [2]: задачу про перевезення (транспортна задача), задачу про харчовий раціон (задачу про дієту), задачу розподілу ресурсів. Описали графічний метод розв’язування ЗЛП, який проілюстрували прикладами. Навели методичні поради, щодо вивчення теми “Основи лінійного програмування” на уроках та факультативних заняттях з математики, у яких запропонували при вивченні даної теми використовувати ППЗ GRAN1. Розробли план-конспект уроку на тему “Задачі оптимізації з економічним змістом”. 1. 2.
Список літератури Жалдак М.І. Комп’ютер на уроках математики: Посібник для вчителів. – К.: Техніка, 1997. – 303 с. Лавренчук В.П., Готинчан Т.І., Пасічник Г.С., Букатар М.І. Моделі та методи дослідження операцій: Навчальний посібник. – Чернівці: Чернівецький нац. ун-т, 2012. – 412 с.
494
Наталія Флорескул Науковий керівник – доц. Малик І.В.
Випадкові блукання у простій цілочисловій гратці в R 2 Випадковим блуканням у різних гратках присвячена велика кількість працю [1], [3], оскільки дані математичні об’єкти описують велику кількість реальних дискретних процесів. Розглянемо випадкове блукання в цілочисловій гратці та сформулюємо необхідні та достатні умови виконання сильної(бінарної) гіпотези Гольдбаха [2];[4]. Розглянемо множину, в якій буде відбуватися цілочисловеблукання: Δ n := {i, j ∈ N :i + j ≤ 2n} .
Позначимо через ξ kn , k ≥ 0 однорідний дискретний ланцюг Маркова в R 2 з множиною станів Δ n , матриця переходу якого за 1 крок визначається так: p, якщо i = k , j = l ; 1 − p , якщо i, j − прості, i + j < 2n, k = i + 2, j = l ; 2 1 − p , якщо i, j − прості, i + j < 2n, k = i, j = l + 2; 2 1 − p, якщо i, j − прості, i + j = 2n, k = l = 1; 1 − p , якщо i, j − не прості, k = i + 2, j = l − 2; p( i , j ),( k ,l ) := 2 1 − p 2 , якщо i, j − не прості, k = i − 2, j = l + 2; 1 − p, якщо i − не просте, j = 1, i = k − 2, j = l + 2; 1 − p, якщо j − не просте, i = 1, i = k + 2, j = l − 2; 0, у всіх інших випадках, а початковий розподіл задається рівністю:
495
P {ξ 0 = (1,1)} = 1 . Тоді мають місце такі твердження: Теорема 1. Сильна гіпотеза Гольдбаха правильна тоді і лише тоді, якщо для ∀n ≥ 2 дискретний ланцюг Мароква ξ kn , k ≥ 0 володіє стаціонарним розподілом π 1 , π 2 ,..., π n( n +1) , 2 причому
π i > 0, i = 1,
n ( n + 1)
. 2 Теорема 2. Нехай сильна гіпотеза Гольдбаха хибна та 2N 0 — перше число, при якому вона не виконується. Тоді дискретний ланцюг Маркова ξ kN0 , k ≥ 0 має стаціонарний розподіл π 1 , π 2 ,..., π N0 ( N0 +1) , причому 2
π i = 0, i = 1,
N 0 ( N 0 − 1)
. 2 Таким чином, в одному випадку отримано необхідні та достатні умови виконання бінарної гіпотези Гольдбаха, в іншому – достатні умови невиконання даної гіпотези. 1. 2. 3. 4.
Список літератури Koroliuk V.S., Limnios N. Stochastic systems in merging phase space. – Berlin: Springer, 2005. – 331 p. Безущак О.О., Ганюшкін О.Г.Елементи теорії чисел. – К.: Київський університет, 2003. – 250 с. Дынкин Е.Б. Марковские процессы. – М.: Физматгиз, 1963. – 860 с. Кох Х. Алгебраическая теория чисел. – М.:ВИНИТИ,1990. – 301 с.
496
Юлія Фолошня Науковий керівник – доц.Боднарук С.Б.
Застосування кватерніонів в елементарній математиці У 1848 році Вільям Гамільтон відкрив кватерніони як числову систему, яка є розширенням множини комплексних чисел. Відкриття кватерніонів справило велике враження на математиків минулого століття. Відомий французький фізик і математик Пуанкаре (1854 – 1912) рр. писав: „Це була революція в арифметиці, подібна тій, яку здійснив Лобачевский в геометрії“. Тільки в ХІХ ст. було видано близько 600 наукових праць, присвячених кватерніонам. У цих роботах кватерніони успішно застосовуються для розв’язання різних задач з фізики, геометрії, теорії чисел. Саме у кватерніонах дав англійський фізик Максвелл (1831–1879) рр. компактний запис своїх знаменитих рівнянь, які стали основою теорії електромагнетизму. Радянський математик Венков застосовував кватерніони в арифметиці бінарних квадратичних форм. Кватерніони – це чотиричленні числа вигляду
q = d + ia + jb + kc , де{a, b, c, d}⊂ℝ– коефіцієнти кватерніона. Щобописати правило множеннякватерніонів, задаютьтаблицюмноженняуявниходиниць i, j , k : i 2 = − 1,
j 2 = − 1,
k 2 = − 1,
ij = k , ji = −k , jk = i, kj = −i, ki = j , ik = − j.
497
Застосуваннякватерніоніввелементарнійматематиці є однією з класичних задач теорійгіперкомплексних чисел. Наприклад, легко перевірити, щокватерніон
a = a1 + ia2 + ja3 + ka4 задовольняєквадратнерівняння з дійснимикоефіцієнтами
x 2 − 2a1 x + a12 + a22 + a32 + a42 = 0 , де
x = x1 + ix2 + jx3 + kx4 – невідомийкватерніон.
Нами розглянуто геометрична інтерпретація кватерніонів і застосування кватерніонів для розв’язання деяких простіших алгебраїчних рівнянь, зображення поворотів 3-вимірного евклідового простору. Список літератури 1. Кантор И.Л., Солодовников А.С. Гиперкомплексные числа. – М.: Наука, 1973. − 144 с. 2. Алешко Ю.З., Смышляев П. П. Теория функций комплексной переменной и ее приложения. – Л.: Издательство Ленинградскогоуни-верситета, 1986. – 248 с. 3. Клейн Ф. Элементарная математика с точки зрения высшей. В двох томах. Т.I Арифметика. Алгебра. Анализ.– М.:Наука, 1987. – 432 с.
498
Артем Харламов Науковий керівник – проф. Літовченко В. А.
Розробка веб-додатка засобами “Java” з використанням системи планування Розглядається можливість побудови простого веб-додатка з використанням мови програмування “Java”та актуальних на сьогодні фреймфорків, таких як “Spring”, “JPA”, “Drools”, а також системи збірки проекту “Maven”[1-2]. Цей веб-додаток призначений для обліку академічних груп студентів, створення оптимального розкладу екзаменаційної сесії для цих груп із зазначених предметів з пріоритетом, що визначається їх ступенем складності. Необхідна інформація для цього зберігається у спеціальній базі даних. Для побудови проекту цього веб-додатка користуватимемося “Maven”, який автоматично формує список готових каскадів для розробки проекту. Необхідну структуру проекту створюватимемо за допомогою каскаду spring-mvc-jpa-archetype. Опишемо процес створення об’єктів засобами “JPA”.Ці об’єкти записуватимемо в базу даних, що міститиме інформацію про групи студентів, а також предмети, з яких складатимуться іспити, та їх пріоритети. Необхідний об’єкт повинен бути POJO об’єктом, кожне його поле повинно бути проанотоване, як @Column з ім’ям, що відповідає імені колонки в зазначеній базі даних. Для збереження таких об’єктів використовуватимемо “SpingData”, тобто зберігатимемо їх через репозиторії. Це дає можливість уникнути написання складних запитів мовою SQL. Для написання запиту, що формується за складеним критерієм, користуватимемося додатком “CriteriaApi”. Розглянемо інтерфейс додатка, який формується шляхом використання стандартів HTMLта JSP. Інтерфейс містить три вкладки: групи, предмети, планування. Виведення інформації відбувається у вигляді таблиці, а введення даних – за допомогою спеціальних форм. Для здійснення планування екзаменаційної сесії, необхідно перейти на вкладку планування, на якій
499
зазначити дати початку та кінця сесії. Після цього додаток автоматично визначає дату іспиту з кожного предмета для кожної академічної групи. Опишемо далі організацію обробки запитів з інтерфейсу. Для цього використовуємо додаток “Spring MVC”, який дозволяє створювати контроллери, в яких визначаються методи для обробки відповідного запиту. Кожен метод повинен бути проанотований як @RequestMapping, для того, щоб визначити, який запит цей метод повинен обробляти. У методі роль параметрів відіграють змінні, значення яких указуються при формуванні запиту. Для розглядуваної структури проекту створено три контроллери – для групи, предметів і планування. В кожному передбачено наявність необхідних методів для обробки запитів. Для прикладу розглянемо систему планування, що реалізується за допомогою фреймфорка “DroolsPlanner”. Планування відбувається за допомогою жорстких та нежорстких обмежень. Тут жорстким обмеженням є те, що викладач не може приймати одночасно два іспити. Нежорстким обмеженням є те, що предмет з вищим пріоритетом повинен мати більше днів на підготовку, ніж предмет з нижчим пріоритетом. Це реалізовано за допомого формування групи, як-от Planning Entity,та дати екзамену, як Planning Variable. Фреймфорк “Drools Planner” автоматично, опираючись на сукупність заданих можливих дат, виставляє кожному предмету для кожної групи оптимальну дату екзамену. Використання системи збірки “Maven”дає можливість сконфігурувати структуру проекту, підключити необхідні бібліотеки та налаштувати сервер. Для збірки проекту в єдиний файл потрібно перейти в директорію проекту та запустити через консоль команду mvn install. Для розгортки додатку необхідно прописати налаштування самого сервера в конфігураційному файлі pom.xml та запустити сервер відповідною командою. Список літератури
Mike Keith, Merrick Schincariol Pro JPA 2. Mastering Java PersistenceAPI. – 2009. –503 р. 2. Drools Introduction and General User Guide Version 5.4.0. CR1
1.
[http://www.jboss.org/drools/team.html].
500
Павло Хмелінін Науковий керівник – асист.Строєв О.М.
Умови невизначеності та ризику при прийнятті рішень Задачі прийняття рішень за умовою невизначеності та ризикуз'являються при розв’язуванні математичних моделей багатьох економічних або технічних систем. Це пов'язано з тим,що або параметри таких моделей заздалегідь точно не відомі, що більш характерно для економічних систем, або проектований прилад призначено для роботи у випадкових і неповністю передбачуваних умовах, що більш типово для технічних пристроїв. Серед можливих постановок найбільшого поширення набула лінійна двоетапна модель перспективного рішення і подальшої корекції, яка складається в мінімізаціїсередніх втрат з урахуванням подальшої оптимальної модифікації, ці завдання мають характерні структурні особливості в матрицях обмежень, що враховують характер корекцій і незалежність альтернативних сценаріїв. Такі особливості надають певні можливості для декомпозиції структурованих задач на відносно слабо пов'язані блоки меншої розмірності і використання паралельних алгоритмів. Як основна модельпоставленої задачі розглядається:
– елементарна подія на заданому ймовірнісному де просторі буде залежати від реалізації Основні припущення: . Вектор певної події характеризуєступінь порушення обмежень вихідної моделі при виборі . Алгоритм розв’язання: У двокроковій моделі стохастичного програмування передбачається, що на першомукроці відомі лише можливі реалізації параметрів моделі, на другому кроці отримуєтьсяповна інформація про подію . У такому випадку оптимальний вибір можепроводитися при одночасній
501
мінімізації деякого функціоналу від вектора Вибираючи таким функціоналом суму абсолютних значень компонент вектора, запишемозадачу у вигляді:
– символ математичного сподівання. У випадку, коли всі множини подій містить всього дві події , ймовірності настання яких дорівнюють відповідно , остання задача перепишеться у вигляді:
де
–одиничний вектор. Система обмежень даної задачі блокова, однак вектор зв'язуючих змінних в даній задачі входить умінімізуючий функціонал. Позначимо новий вектор зв'язуючих змінних через . Додамо обмеження і об’єднуємо його, з обмеженнями . Подальше об’єднання вектора з векторами дозволяє виключити входження вектора у функціоналіотриманоїзадачі, зберігаючи двоблочність обмежень. В результаті пророблених дійотримаємо структуровану двоблочну задачу: де
. Список літератури 1. Величко, А.С., Нурминский, Е.А. Опытдекомпозиции метода конечныхэлементов с использованиемтеорииструктурированныхоптимизационных задач // Электронный журнал “Исследовано в России”. – 2002. – С. 1237–1256. 2. Юдин, Д.Б. Задачи и методыстохастическогопрограммирования. – М. : Сов. радио, 1979.– 392 c.
502
Олена Чепух Науковий керівник – доц. Шепетюк Б.Д.
Завадостійке кодування на основі загорткових кодів. Алгоритм Вітербі Переважна більшість сучасних систем зв'язку працює при передачі самого широкого спектра повідомлень (від телеграфу до телебачення) в цифровому вигляді. Через наявність перешкод у каналах зв'язку збій при прийомі будь-якого елементу викликає спотворення цифрових даних, що може призвести, особливо в космічних системах зв'язку, до катастрофічних наслідків. У даний час по каналах зв'язку передаються цифрові дані з настільки високими вимогами до достовірності переданої інформації, що задовольнити ці вимоги традиційним вдосконаленням антенно-фідерних трактів радіоліній, збільшенням випромінюваної потужності, зниженням власного шуму приймача виявляється економічно невигідним або просто неможливим. Високоефективним засобом боротьби з перешкодами в цифрових системах зв'язку є застосування завадостійкого кодування, заснованого на введенні штучної надмірності в передане повідомлення, що призводить до розширення використовуваної смуги частот і зменшення інформаційної швидкості передачі. Розробка програмного емулятора системи передачі даних на основі згорткового кодування є метою даного дослідження. Програма дає можливість поетапно відстежити процес згорткового кодування і декодування, а також імітацію передачі даних по каналу зв'язку. У різних логічних каналах використовуються різні згорткові коди, оскільки швидкості передачі й вимоги щодо захисту від помилок також різні. Для спрощення процедур кодування і декодування при формуванні кодів використовуються тільки кілька поліномів. Це дозволяє використовувати в стандарті GSM згортковий код з однією швидкістю R = 1/2. У ряді режимів для вирівнювання швидкості в мовному каналі до R = 1/2 застосовують проріджування, тобто періодичний пропуск
503
(перфорацію) кодованих символів. Оскільки складність декодування по найбільш вигідному, з точки зору реалізації, алгоритму Вітербі зростає експоненціально з збільшенням довжини кодового обмеження l, то типові значення оперативнодистанційного контролю малі й лежать в інтервалі l = [3,10]. Згорткові коди і алгоритми декодування методом максимальної правдоподібності алгоритм Вітербі знаходять основне застосування в системах космічного та супутникового зв'язку. Це пояснюється тим, що канали зв'язку в цих системах близькі за своїми властивостями до каналів з білим гауссівським шумом, які є симетричними каналами без пам'яті. Для подібних систем характерні жорсткі обмеження по потужності переданого сигналу, тому для них важливо здійснити найбільш ефективне кодування і декодування, що дозволяє зменшити ймовірність помилки на декодований інформаційний символ при малому енергетичному потенціалі. При дослідженні та розробці програмного продукту було зроблено такі основні висновки: - надлишковість при передачі інформації не завжди негативне явище. Її можна використовувати для збільшення надійності передачі інформації. З певними обумовленнями можна стверджувати, що при збільшенні надлишковості коду, збільшується надійність коду, стійкість його до помилок; - вибір методу кодування залежить від сфери застосування і заданих вимог до коду. При виборі того чи іншого методу необхідно вирішити питання про співвідношення неохідної надійності коду (стійкості його до помилок) до надлишковості коду. Для тієї чи іншої задачі це співвідношення може суттєво різнитися. В одних випадках більш важливим фактором є надійність коду, а в інших - його компактність. 1. 2.
Список літератури Банкет В. Л. Сверточные коды в системах передачи информации: Учеб. Пособие Одесск. Электротехн. Ин-т связи им. А. С. Попова. Одесса, 1986. – 57 с. Витерби А.Д., Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования. – М.: Радио и связь, 1982. – 536 с.
504
Іванна Чокан Науковий керівник – доц. Перун Г. М.
Задача Діріхле на півосі для стохастичного рівняння теплопровідності У
ймовірнісному
просторі
розглянемо
неспадний потік алгебр при Випадкова функція визначена на є алгебри при фіксованих з узгодженою відносно ймовірністю 1 є розв’язком задачі Діріхле на півосі ,(1) ,(2) де
, (3) скалярний вінерівський процес
Продовжимо початкову функцію
непарно для
тобто
Початкова умова набуває вигляду .(4) Шукаємо розв’язок задачі (1), (3), (4) у вигляді оберненого перетворення Фур’є
Тоді є розв’язком задачі в образах Фур’є, для звичайного стохастичного диференціального рівняння [1]. . Згідно з[1], нормальним розв’язком є функція вигляду .
505
Функція Гріна задачі Коші для рівняння (1) визначається формулою
де фундаментальний розв’язок детермінованого рівняння теплопровідності. Розв’язок доданків[2]
задачі Діріхле (1), (2), (3) є сумою двох
з ймовірністю 1 є розв’язком задачі (1), (2), (3) при
де
,а при відповідно. Отримано оцінку розв’язку задачі (1), (2), (3) на класі та кусково-неперервних обмежених функцій для урахуванням операції математичного сподівання (М).
з
1.
Список літератури Тихман И. И., Скороход А. К. Стохастические дифференци-
2.
354 с. альныеуравнения. К.: Наукова думка, 1968. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики.
М.: Наука, 1966. 724с.
506
Іван Шлемко Науковий керівник – доц. Маценко В.Г.
Шейдерний маппінг у 3D - графіці На сьогоднішній день процес розвитку комп’ютерної графіки рухається в кількох специфічних напрямках, одним з яких є вдосконалення системи графічного конвеєра, тобто шейдерів. Шейдери, крім основного призначення, мають значно ширшу сферу застосування, ніж просто імітація освітлення чи затінення об’єктів сцени. Як приклад можна навести техніку, що носить назву маппінг (англ. mapping) [1]. Дана техніка застосовується для збільшення рівня деталізації об’єктів шляхом імітації візуальної об’ємності на плоских поверхнях на основі спеціальних нормальних карт. Першим “проривом” комп’ютерної графіки в цьому напрямку став нормальний маппінг (англ. bump mapping) [1]. Ідея техніки полягає у викривленні поверхні об’єкта в місцях, де нормальна карта має нерівномірний рельєф. На основі ідеї цієї техніки пізніше почали розроблятися удосконалені алгоритми, і врешті-решт японським програмістом Томомічі Канеко було розроблено відому техніку parallax [1], яка застосовується в індустрії цифрової графіки і по сьогодення. Наведені рисунки демонструють можливості рельєфного маппінгу та техніки parallax у порівнянні із ситуацією, коли маппінг не застосовується взагалі.
Рис.1. Зліва-направо: поверхня без маппінгу, з нормальним та parallaxмаппінгом
В перших технік маппінгу є недоліки: на приклад, якщ на поверхню, що піддається маппінгу, дивитися під достатньо
507
малим кутом, то можна побачити серйозні спотворення рельєфу, який імітується шейдером; крім того, для застосування цих технік до об’єктів із великою кількістю полігонів потрібна відповідна продуктивність графічних процесорів. Існують модифікації алгоритму parallax з обмеженими можливостями, які дозволяють при порівняно менших потребах уресурсах добиватися відносно непоганих ефектів — однак при цьому інші недоліки маппінгу стають набагато помітнішими. В умовах постійної оптимізації існуючих варіацій алгоритмів маппінгу було розроблено ще один ефективний алгоритм, який одержав назву рельєфний маппінг (англ. relief mapping) [1]. Для його реалізації, окрім нормальної карти, потрібна ще і спеціальна глибинна карта. Така надлишковість повністю покриває недоліки нормального маппінгу та техніки parallax, в тому числі проблему малого кута та потребу у високій продуктивності графічного процесора (завдяки новій карті потреба у багатьох обчисленнях просто відпадає). Дивлячись на рис. 2, можна порівняти результати роботи техніки parallax та рельєфного маппінгу над однією і тією ж поверхнею.
Рис.2. Маппінг поверхні: parallax (зліва) та рельєфний маппінг (справа) Список літератури 1. Matt Pharr. GPU Gems. 2nd Edition. – Addison-Wesley, 2012. – 430 р.
508
Марина Шлюсар Науковий керівник – доц. Боднарук С. Б.
Логічні задачі на шкільних олімпіадах з математики Шкільні олімпіадимають уже досить тривалу історію.Вонипроводяться приблизно із середини60-х років минулого століття. З 1993 р. українські школярі беруть участь у складі своїх команд у міжнародних олімпіадах із математики, фізики, хімії, біології, інформатики й обчислювальної техніки. На даний момент, олімпіади з математики досить актуальні. Кожна людина народжується талановитою. Дуже важливо побачити, в якій саме галузі дитина може зреалізувати свій потенціал. Розкрити та розвинути математичні здібності дитини– завдання не просте. Тому потрібно намагатись якомога раніше показувати красу математики дітям, які цікавляться цим предметом. У позашкільній освіті перед учнем ставляться вимоги: мислити абстрактно, а не наочно, вміти самостійно доводити твердження, робити логічні висновки, аналізувати та вносити свої пропозиції. У реалізації цих завдань велику роль відіграють олімпіади з математики,які розвивають у дітей мислення, логіку, вчать постановці цілей і пошуку їх досягнення, застосування теоретичних знань [3]. Значною мірою досягнення цієї мети сприяють саме логічні задачі. Нами розглянуто багато типів логічних задач рівня шкільної та міської олімпіад з математики,а саме задачі на використання: − методу математичної індукції; − принципу Діріхле; − стратегій; − графів; − парність, фарбування, задачі на решітках; − векторного числення та інші. Також наведені приклади кожного типу логічних завдань. Дані варіанти задач розв’язані для вироблення навичок у пошуку способів їх розв’язання та наведені аналогічні завдання для самоконтролю [2]. Результатом проведеної роботи є розробка методичних рекомендацій щодо підготовки до олімпіади.
509
Зупинимось детальніше, наприклад, на такій цікавій задачі на розфарбовування. Вона запропонована на олімпіаді для учнів восьмого класу. Задача. Замок має форму рівностороннього трикутника зі стороною 36 м. Він розбитий на 16 трикутних залів зі сторонами 9 м. Між сусідніми залами є двері. Доведіть, що коли людина захоче пройти по замку, побувавши в кожному залі не більше одного разу, то вона зможе оглянути не більше 13 залів. Розв’язання. Розглянемо замок. При обході замку людина повинна буде почергово переходити із зафарбованих у не зафарбовані зали, кількість яких відповідно дорівнює 10 та 6. Тому вона зможе відвідати не більше 7 зафарбованих залів, разом не більше 7 + 6 = 13 всіх залів замку. Рис. 1 Отже, основними цілями і завданнями олімпіади є:підвищення рівня знань та розвиток творчих здібностей школярів у галузі математики;стимулювання інтересу до вивчення математики, пропаганда наукових знань;створення умов для виявлення та педагогічної підтримки обдарованих математиків. Список літератури 1. Вишенський В. А., Михайловський В. І. Збірник задач Київських математичних олімпіад. – К.: Вища школа, 1984.–256с. 2. Лейфура В. М., Мітельман І. М., Радченко В. М., Ясінський В. А. Задачі міжнародних математичних олімпіад та методи їх розв’язування. – Львів: Євросвіт, 1999. – 342с. 3. Яковлев Г. Н., Купцов Л. П., Резниченко С. В., Гусятников П. Б. Всероссийские математические олимпиады школьников. Книга для учащихся. – М.: Просвещение, 1992. – 278с. 4. Васильев Г. Н., Егоров А. А. Задачи Всесоюзных математических олимпиад. – М.: Наука, 1988. – 175с.
510
Оксана Юрах Науковий керівник – доц. Піддубна Л.А.
Автоматизація оформлення навчально-методичного комплексу Навчальний процес у ВНЗ супроводжується великою кількістю документів. Одним із важливих документів для організації процесу навчання є навчально-методичний комплекс (НМК). Складовими НМК є програма нормативної навчальної дисципліни, робоча програма навчальної дисципліни. Робоча програм навчальної дисципліни має певну структуру. Одна із складових структури – таблиця наперед визначеного вигляду. Структура таблиць, з яких складається програма змінювалась протягом певного часу. Отже, вимагається оформлення робочих програм навчальних дисциплін відповідно до останнього запропонованого зразка. Для автоматизації заповнення НМК потрібно створити програмний засіб, який автоматизує введення та редагування інформації у робочу програму згідно із запропонованим зразком. Потрібно створити низку форм, які б розташовували інформацію в документі у відповідних комірках таблиці. Вимагається також ведення розрахунку використаних годин різних типів занять та балів. Можливості VBA зовсім не поступаються іншим системам програмування Windows і постійно зростають. До того ж багато систем програмування в Windows використовують загальні бібліотеки об'єктів, серед яких і об'єкт Word. До основних можливостей VBA можна віднести реалізацію максимально гнучкого й зручного інтерфейсу для програми, створення найрізноманітніших багаторівневих і спливаючих меню, обробку подій миші та клавіатури, роботу з графікою. Розробник може використовувати у програмі як стандартні, так і вбудовані діалоги, що застосовуються для організації зворотного зв'язку з користувачем. У VBA є можливість впровадження в додаток різних об'єктів, які підтримуються іншими програмами.
511
VBA застосовує технологію візуального програмування, тобто конструювання робочої поверхні додатка та елементів керування безпосередньо на екрані, а також запис всієї програми або її частини за допомогою MacroRecoder. Сильною стороною VBA є те, що VBA як такий цілком відділений від своїх додатків. По суті, коли Microsoft Office установлюється на комп'ютер, VBA встановлюється окремо. Додатки Office просто використовують установлений VBA, передаючи йому свою об'єктну модель і надаючи місце у своїх документах для збереження проектів VBA. Таким чином, незалежні розробники програмного забезпечення можуть підключати VBA до своїх додатків. В VBA об’єдналися можливості мов програмування високого рівня та засобів об’єкто зорієнтованих додатків Microsoft Office. Використовуючи стандартні методи програмування разом з величезними бібліотеками об’єктів, можна створювати потужні, повністю автоматизовані додатки. Реалізація запропонованої задачі виконується у середовищі VBA для Microsoft Word . Нами розроблено низку форм, користуючись якими можна визначити зміст таблиць робочої програми. Користувач має можливість вибирати заповнення таблиць, вказуючи певний зміст у відповідних областях форми або експортувати зміст модулів із уже існуючої таблиці іншого змісту. Процес редагування завершується пропозицією збереження результатів у файлі, ім’я якого може ввести користувач. Поставлене завдання реалізується засобами VBA. Список літератури 1. Слепцова Л. Д. Программирование на VBA в Microsoft Office 2010. – М.: ООО “И.Д.Вильямс”, 2010. – 432 с. 2.Демидова Л. А., Пылькин А. Н. Программирование в среде Visual Basic for Applications: Практикум. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 175 с.
512
Анастасія Юрійчук Науковий керівник – асист. Краснокутська І.В.
Чутливість задач найменших квадратів до збурень У практичних задачах часто виникає необхідність знайти розв'язок, який задовольняє велику кількістл суперечних умов. Якщо ця задача зводиться до системи лінійних рівнянь, то система, взагалі кажучи, виявляється несумісною. У такому випадку ця задача може бути розв’язання тільки шляхом вибору деякого компромісу – виконання всіх умов може бути не повністю задоволеним, а лише деякою мірою. Розглянемо довільну систему лінійних рівнянь a11 x1 + a12 x 2 + ... + a1n x n = y1,
a 21 x1 + a 22 x 2 + ... + a 2 n x n = y 2, ............................................ a m1 x1 + a m 2 x 2 + ... + a mn x n = y m ,
(1)
або в матричному вигляді Тут y1 , y 2 ,..., y m Стовпець
Ax = y (1`) – задані числа, а x1 , x 2 ,..., x n – невідомі.
x 0 = ( x10 , x 20 ,..., x n0 ) (2) називається найкращим наближеним розв’язком системи (1), якщо при значеннях x1 = x10 , x 2 = x 20 ,..., x n = x n0 “квадратичне відхилення” 2
m
y − Ax =
2
n
y − a i
i =1
ik
xk
(3)
k =1
досягає свого найменшого значення і серед усіх стовпців x , для яких це відхилення має мінімальне значення, стовпець x 0 має найменшу “довжину”, тобто для цього стовпця величина 2
n
x =
x i =1
має найменше значення.
513
2 i
(4)
Доведено [1], що система (1) завжди має тільки один найкращий наближений розв'язок, який обчислюється за формулою x 0 = A+ y , (5) де A + – псевдообернена матриця до матриці А. Мірою чутливості розв'язку системи (1) до збурень служить квадрат числа обумовленості матриці коефіцієнтів [2]. Обумовленість – це внутрішня властивість матриці, не пов’язана з тим, яким саме способом розв'язується система рівнянь. Вона оцінює близькість матриці коефіцієнтів A до виродженої. Кількісною оцінкою обумовленості є число обумовленості. Для прямокутних матриць з повним стовпцевим рангом число обумовленості дорівнює відношенню найбільшого сингулярного числа до найменшого. У даній роботі розглянуто питання чутливості задач найменших квадратів до збурень, тобто як впливають збурення елементів матриці A та стовпця вільних членів y на розв'язок системи (1). За допомогою середовища візуального програмування Delphi складено програму реалізації методу нормальних рівнянь та QR розкладу матриці для розв'язування задачі найменших квадратів, а також можливість знаходження числа обумовленості матриці.
1. 2.
Список літератури Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. – М.:Наука, 1988 – 576 с. Дж. Голуб, Ч. Ван Лоун. Матричные вычисления. – М.:Мир, 1999 – 548 с.
514
Марія Ясінська Науковий керівник – доц. Мартинюк С.В.
Використання технологій Microsoft Power Point на факультативних заняттях з курсу алгебри у 7-9 класах “Від творчого вчителя – до творчого учня” – така цільова установка науково-методичної роботи сучасної школи. Підвищення якості освіти визначається використанням нових методів і засобів навчання. Активне навчання потребує залучення учнів у факультативний навчальний процес. Головною метою факультативних занять з алгебри є поглиблення і розширення знань, розвиток інтересу учнів до предмета, розвиток їх математичних здібностей, прищеплення школярам інтересу і смаку до самостійних занять математикою, виховання і розвиток їх ініціативи і творчості. У розв’язанні цих проблем важливе місце відводиться комп’ютерному програмному забезпеченню освітнього процесу в цілому, а отже, і мультимедійним технологіям зокрема. Найпродуктивнішим програмним засобом загального призначення для створення презентацій є Microsoft Power Point, який дозволяє розробити та реалізувати універсальний вид наочності й може бути застосованим у 7-9 класах на факультатив них заняттях з алгебри. Мною розроблено комплекс презентацій “Факультативні заняття. Алгебра. 7-9 клас”. Він містить 12 предметних блоки. За їх допомогою сприйняття матеріалу учнями буде більш наочним та цікавим, а робота вчителя доповнюватиметься матеріалом, легким для візуального сприйняття. У даному комплексі презентацій розкрито такі теми: “Основні етапи розвитку дробів”, “Піфагор і вчення про число”, “Магічні квадрати”, “Математичні ребуси та загадки”, “Подільність числа”, “Ознаки подільності чисел”, “Прості числа”, “Многочлени”, “Розкладання многочлена на множники. Виділення повного квадрата” (7 клас), “Дійсні числа”, “Поняття комплексного числа”, “Внесок у алгебру Ф. Вієта”, “Основні
515
принципи розв’язування рівнянь: рівносильні перетворення і перетворення, при яких можлива поява сторонніх коренів, виключення сторонніх коренів”, “Основні методи розв’язування раціональних рівнянь: за формулою, графічний метод, заміна змінної тощо”, “Розв’язування задач на складання рівнянь”, “Множини” (8 клас), “Історія розвитку поняття функції”, “Розвиток математики в Україні”, “Послідовність Фібоначчі”, “Раціональні нерівності зі змінною”, “Метод інтервалів”, “Ірраціональні нерівності”, “Індукція і дедукція. Повна і неповна індукція”, “Метод математичної індукції. Приклади доведення методом математичної індукції” (9 клас). Створена презентація з подальшим використання на факультативних заняттях з алгебри дає можливість урізноманітнювати форми подання інформації, типи навчальних завдань, широко застосовувати ігрові прийоми; посилює мотивації навчання. Таким чином, розроблена презентація дозволяє: підвищити інформативність факультативних занять; підвищити наочність навчання; здійснити повторення найбільш складних моментів; реалізувати доступність сприйняття інформації за рахунок паралельного представлення інформації у візуальній і слуховій формах; здійснити повторення (перегляд, коротке відтворення) матеріалу попереднього заняття. Завдяки цій технології можна підняти процес факультативних навчань на якісно новий рівень. Презентація складається з 79 слайдів і займає 20313 КБ. 1.
2.
Список літератури Прокопенко Н. С., Вашуленко О. П., Єргіна О. В. Збірник програм з математики для допрофільної підготовки та профільного навчання (у двох частинах). Ч. І. Допрофільна підготовка: Факультативи та курси за вибором. – Xарків, Ранок, 2011. – 320 с. Розов Н.Х. Некоторые проблемы методики использования информационных технологий и компьютерных продуктов в учебном процессе средней школы. // Информатика. – Москва, Просвещение, 2005, №6. – С. 26–29.
516
Анна Артемкіна Науковий керівник - асист. Слівінська Т.М. Проблеми енергозбереження. «Пасивні будинки» У наші дні основна частка джерел що, добуваються з надер землі, йде на тепло і енергообслуговування житлових приміщень. Постає, просте й водночас складне запитання: як можна піклуватися про навколишнє середовище при максимальному рівні енергозбереження? Вже у 80-ті роки минулого століття з’явилася думка про створення житла, яке буде споживати мінімальну кількість енергії. Концепція «пасивного будинку» (passive house) виникла в травні 1988 року завдяки професору Бо Адамсону і Вольфгангу Файсту в місті Дармштадт, в Німеччині. Ця концепція являє собою комплексний підхід до економічного, екологічно чистого та енергозберігаючого будівництва об’єктів різного призначення (від приватних котеджів до громадських споруд). Пасивний будинок – це споруда, в якій відсутня потреба у встановленні традиційного опалення або використовується низьке енергоспоживання (до 10%). Пасивний будинок-це будинок, в якому досягають комфортного мікроклімату, який підтримують у зимовий період без окремої системи опалення, а в літній період без системи кондиціонування. Пасивні будинки-це абсолютно новий етап у будівництві. Таке житло дозволяє досягти відчутного рівня енергозбереження. Новітня теплоізоляція, раціональна конструкція та природні матеріали не дозволяють стінам промерзати в сильні морози. Згідно з розрахунками фахівців, на рік «пасивний будинок» споживає енергії не більше ніж 20 кВт / год з розрахунку на кубометр об’єму житлового простору. Ведучи мову про цегляні новобудови, це - 250-350 кВт / год і більше 600 кВт / год – для будинку вже далеко не нового.
519
Першими пасивними будинками стали чотирьохрядні будинки, які були розроблені для чотирьох приватних клієнтів архітекторами Боттом, Ріддером і Вестермеєром. У вересні 1996 року було засновано інститут пасивного будинку в м. Дармштадт у цілях контролю над стандартами пасивного будинку. Перший пасивний екобудинок в Україні був збудований у 2008 році - Будинок "Сонця". Загальна площа будинку становить 238,5 м², складається з трьох окремих функціональних зон: сама площа проживання, кабінет архітектора та «вбудована» однокімнатна квартира. Будинок спроектований з урахуванням всіх основних енергетичних вимог до форми будівлі та її орієнтації по сторонах світу. Розробила будинок «Сонця» архітектор Тетяна Ернест, на сьогоднішній день вона є єдиним в Україні архітектором, який професійно розробляє проекти пасивних, енергозберігаючих та енергозаощаджуючих будинків. На сьогоднішній день головним пріорітетом для архітекторів є економічність та екологічність, а це головні складові «пасивного будинку». Дедалі більше людей свідомо звертаються до природи і хочуть жити в гармонії з нею. «Пасивне житло» - найкраще підходить для такого способу життя і перспективне для майбутнього розвитку будівельної індустрії. Список літератури 1.http://www.magazindomov.ru/2010/08/30/dom-solnca-v-kieve/ 2. http://passivehouse-igua.com/2011/03/27/passive-ecohouse-ukraine/ 3. http://uk.octopus.ua/passive_house/ 4. Казаков Г.В. Архітектура енергоощадних сонячних будинків. Львів 2009. 5. Казаков Г.В. «Зелена архітектура» пасивних сонячних будинків.
520
Мар’яна Богдан Науковий керівник - проф. А.Я. Барашиков проф. М.Ш.Файнер Методика розрахунку конусоподібних стояків кільцевого перетину на одночасний згин та крутіння Однією з найважливіших задач стратегічної безпеки держави є підвищення надійності електропостачання. Значні резерви у розв’язанні цієї задачі закладені в удосконаленні будівельних конструкцій опор на основі нового підходу до проектування з гарантованими показниками якості та надійності. Одними з головних задач в даній галузі є задачі дослідження дійсної роботи компонентів ПЛ при дії динамічного вітрового навантаження; дослідження аеропружних автоколивань при дії вітрового потоку: вібрації, коливання в зустрічному струмені; дослідження аеропружних автоколивань при спільній дії вітру й ожеледі, таких як галопування, бафтинг; дослідження природи виникнення аварійних навантажень від обривань дротів та тросів. Задачу проектування стояків кільцевого перетину можна звести до класичної методики розрахунку брусів на згин з крутінням з опору матеріалів та теорії пружності. Конусоподібність вимагає розгляду напруженого стану в кількох перетинах. Для розрахунку центрифугованих конусоподібних залізобетонних стояків на одночасний згин та кручення використовуємо такі основні формули: )
;
де, Мкр.max – максимальний крутильний момент; А – поперечна площа перерізу опори; В – клас бетону; Ra – клас арматури; Аa і АH – поперечна площа арматури; rпр – зовнішній радіус перерізу; t, x – табличні коефіцієнти.
521
де, δг.р. – сигма гранично розрахункова; δб.о. – нормальне напруження обтиснення в бетоні, створюване попередньо напруженою повздовжньою арматурою; τ – дотичне напруження утворене крутінням.
; де,
– клас попередньо напруженої
арматури. Нові висновки 1. Найбільш небезпечний перетин у конусоподібних стояків кільцевого перетину виявляється не в місці защемлення, а на відстані 1/3÷1/4 від місця защемлення і залежить від відношення радіусів у верхній та нижній частинах, довжини стояків та товщини кільця. 2. Типові конструктивні рішення стояків ЛЕП переармовані поздовжньою арматурою, що пояснюється врахуванням згинального моменту, який, на наш погляд, недостатньо армований на дію крутильного моменту. 3. На підставі розрахунків пропонується виконати натурне випробовування стояків ЛЕП із зменшенням на 5-8% армування та підсиленням поперечною арматурою. 4. З урахуванням суттєвого впливу крутильного моменту на несучу здатність стояків ЛЕП пропонуємо організувати дослідне виробництво залізобетонних центрифугованих анкерних опор з попередньо напруженою арматурою. 5. Виконане дослідження може бути використане і для розрахунків пальових фундаментів на одночасну дію згину та крутіння. Список літератури 1. Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. – 2 –е изд, перераб. и доп. – Л.: Энергия, 1979. 312 с. 2. Шпачук В. П. Конспект лекцій з курсу «Технічна механіка». Розділ ІІ. Розрахунок на міцність повітряних ліній електропередач . Харк. нац. акад. міськ. госп-ва. –Х.: ХНАМГ, 2011. – 151 с.
522
Андрій Верешко Науковий керівник - асист. Романкевич В. Ф. Полімери в архітектурі Пінополістирол легкий газонаповнений матеріал класу піно пластмас на основі полістиролу, його похідних або полімерів стиролу з акрилонітрилом і бутадієном. Спосіб отримання пінополістиролу вперше запропонований в 1928 р., а його промислове виробництво почате в 1937 р. Відтоді його виробництво неухильно розвивається і вдосконалюється. Внаслідок національних відмінностей формування хімічної промисловості в різних країнах віддають переваги тим чи іншим способам виробництва пінополістиролу. За своїми фізико-механічними і експлуатаційними властивостями всі ці різновиди пінополістиролу настільки різні, що має сенс говорити про зовсім самостійних видах пористих пластмас, хоч і виготовлених з одного вихідного полімеру полістиролу. Завдяки своїм тепло ізолюючим і силовими властивостям, невисокій вартості, зручності і простоті обробки використовується в багатьох областях діяльності. Багатогранність використання пінополістиролу іноді набуває абсолютно несподівані методи використання. Широко застосовується як будівельна термоізоляція утеплення покрівлі; утеплення фасадів; утеплення підлоги; утеплення фундаментів підвальних та цокольних приміщень. Пінополістирольні звукоізоляційні плити універсальні в застосуванні й використовуються для теплоізоляції при будівництві та ремонті будівель та споруд (теплозвукоізоляції стін, дверей, міжкімнатних перегородок), для звукоізоляції при ударних шумових навантаженнях, для створення тепло ізолюючих обсягів та упаковки, а також в інших галузях народного господарства. Цей матеріал зручний при монтажі – легкий в транспортуванні, встановлюється за допомогою дюбелів або на клей, не деформується з часом і не гниє, при нормальних умовах він не виділяє шкідливих речовин.
523
Полістиролбетон – один з видів легкого бетону, так званий композиційний матеріал, що складається з портландцементу, пористого заповнювача (гранули спіненого полістиролу і різні добавки – пластифікатори, прискорювачі схоплювання і т.д.). Його переваги: міцність, довговічність, стійкість до фізичними і хімічних впливів, низька теплопровідність, екологічно безпечні, морозостійкість. Полімерні матеріали полонили швидкими темпами всі галузі, не оминуло і дизайн. Завдяки властивості полімерів під впливом температури набувати будь-які форми, стало можливим створення неймовірних дизайнерських проектів. В 2003 році в Амстердам побудована автобусна зупинка з синтетичного матеріалу. 150-метровий станція є найбільшою в світі будівлею з полімерного матеріалу. Виготовлено на заводі по обробці пінопласту методом вирізання.
Автобусна зупинка «Hoofddorp» Список літератури 1. www.wikimapia.org 2. www.enermax.com.ua 3. www.weburbanist.com
524
Олег Горішний Науковий керівник - асист. Пікущенко І. О. Індивідуалізація житлового простору в багатоквартирному житлі Проблема індивідуалізації житла гостро встала у вік науково-технічної революції, бурного росту населення країн і поширення в них процесів демократизації громадського життя. В багатьох країнах і, головне, в країнах з державною монополією на житло, отримують широке розповсюдження індустріальні методи будівництва з обов’язковою для них уніфікацією і стандартизацією, із серійним виробництвом багаторазового повторного "виробу" розрахованого до того ж, на " усереднені " запити якогось середньостатистичного споживача. Дефіцит, який не знижується на житло в міру підвищення ступеня індустріалізації і темпів будівництва, супроводжується все прискорюваним процесом-знеособлення і дегуманізації забудови в нових житлових масивах, що в свою чергу впливає на процес формування особистості мешканців, зводячи їх до рівня "гвинтиків" у гігантському механізмі індустріального житлового будівництва. Досвід заводського будівництва житла був прогресивним для свого часу, але згодом не зміг уникнути одноразового застарівання великої кількості житла. Зараз стає актуальним розвиток таких методів індустріального будівництва, які дозволяють споживачу вносити у своє житло індивідуальні зміни. Сучасний споживач потребує комфортного простору, яке відповідало б його очікуванням і потребам. Аналіз світового досвіду проектування житлових будинків, що забезпечують індивідуалізацію архітектурно-планувальних рішень квартир: Ле Корбюзьє вперше розробив концепцію відкритого плану, що дозволяє вільний вибір планування квартири, яка отримала розвиток у проекті «План Обюс» для Алжиру. Проект передбачав вбудовування індивідуальних дворівневих квартир в структуру будинку, що складається зі
525
штучних опор. Дж. М. Хабракен у рамках концепції структуралізму «відкрите будівля» запропонував систему незалежних опор і вільного заповнення. Опорами є несучі елементи, які забезпечують незалежність житлових осередків, розташованих одна над одною (житловий комплекс «Некст-21», Японія, 1994 р.). Сучасні зарубіжні дослідники (Шнейдер Т., Тілл Д) розвивають концепцію «гнучкого будівлі». Пропонується будувати багатоповерхові житлові будинки за принципом «офісного будинку», без урахування певного мешканця, допускаючи зміну проекту в процесі експлуатації. Теорія індивідуалізації розвивається за двома напрямками: надання споживачеві гнучкого житлового простору, яке можна планувати у відповідності зі своїми потребами (житло Weissenhofsiedlung в Штутгарті, Mies van de Rohe, 1927 р.); надання готової планування із заздалегідь продуманим механізмом трансформації (будинок Loucher, Le Corbusier, 192829 р.). Розглянуто основні напрямки зарубіжної практики: будівництво оригінальних житлових будинків і комплексів, проживання в яких створює відчуття неповторності свого житла (будинок «Зворотної долі», Японія, арх. Arakawa S., Gins M., 2004 р.); будинку з різними сценаріями вибору планування квартири (житловий комплекс «Нова Австралія», Нідерланди, де архітектори DKV пропонують на вибір: купувати готові квартири, заселятися в «порожній» простір, замовляти індивідуальний проект квартири; будинку з готовими різноманітними плануваннями, де можлива інтеграція різних життєвих стилів. Список літератури 1.Асафова Т.Г. Модели архитектурно-планировочной индивидуализации квартир в массовом сегменте жилищного рынка: автореферат. М.:, 2010 2.Тарасова Т.Г. Проблема индивидуализации квартир в панельных домах». М.:, 2012 3. Архиновости: on-line журнал про архітектуру і дизайн. http://www.arhinovosti.ru/
526
Наталія Захарова Науковий керівник - асист. Пікущенко І.О. Дигітальна архітектура Початок ХХІ ст. позначений в архітектурі появою ряду радикально нових течій і тенденцій. Звичайно, вони не з’являються на порожньому місці, до їхньої появи причетні насамперед зміни в науці та, як наслідок, формування нового світосприйняття. Одним з факторів впливу на появу нового в архітектурі є формування інформаційного суспільства, потреби й вимоги якого дуже відрізняються від суспільства постіндустріального. Провідною тенденцією початку ХХІ ст. в архітектурі стає повсюдне застосування комп’ютерних технологій. І формується новий напрям, у мові формотворення якого визначальними стають комп’ютерні технології. Цей напрям називається дигітальна архітектура, його синоніми: віртуальна, цифрова архітектура, її також характеризують як “криволінійну”, “біоморфну”, “нестандартну”, “nurbs-архітектуру”. Дигітальна архітектура завдячує своєю появою передусім таким архітектурним групам: “Greg Lynn Form”, “Asymptote”, “Un Studio”, “NOX”, “United Architects” та ін. і набуває світового визнання від 2000 року через архітектурні бієнале. Проте трактування багатьох робіт досі дуже спірне, вони одночасно належать до різних напрямків та стилів. Навіть при неприскіпливому огляді робіт дигітальної архітектури вражає крайня відмінність проектів, а образи їхні не є схожими. Тут можна знайти і будинки-ембріони (embriologic house) Грега Лінна і псевдо-органічні форми групи “NOX”. Але що спільне у цих у крайнє відмінних роботах? У них комп’ютерні технології використовуються для створення архітектурних об’ємів будь-якої форми. Нові можливості комп’ютерних технологій разом із розвиненими виробничими технологіями розсунули, а може й ліквідували рамки, в яких працювали архітектори упродовж тисячоліть. Це і є головною характеристикою такої архітектури: можна створювати будь-які
527
форми, не задані і не обґрунтовані нічим іншим, окрім думки, ідеї. В такому випадку прямі лінії і площини є винятками серед множин інших, криволінійних варіантів. Дигітальна архітектура принципово відрізняється від звичайної тим, що в її проектуванні лідером є комп’ютер. Олівець слухається творця, його руки, голови і серця, а комп’ютер може не лише прискорити і зробити процес формотворення точнішим, а й визначити його напрям, естетику і навіть характер. Яскравими прикладами такої архітектури є автомобільний музей Арата Ісодзаки в Пекіні, морський пасажирський термінал в Нагойї групи Foreign Office Architects (FOA). В обох випадках усю архітектуру будував комп’ютер за набором заданих архітектором параметрів (величина навантаження, інтенсивність і напрями потоків відвідувачів тощо). Арат Ісодзаки так сказав про свій проект: “Мені важко коментувати, я маю до всього цього вельми стороннє відношення, я просто натискав на кнопку, воно саме все таке вийшло”. Цінність і складність комп’ютерних програм дигітальної архітектури визначається комплексністю завдань, які ця архітектура виконує. У них, як єдине ціле, вирішуються архітектура об’єкта, його конструкції, фінансова вартість, розрахунок несучих елементів, екологія, містобудівний контекст; аналізується інтерактивна роль споруди в людському і природному середовищі. Проблеми ці розглядаються не як окремі стадії проекту, а як його єдина сутність, в якій пропустити якусь ланку просто неможливо. Вплив комп’ютерних технологій на формотворення в архітектурі є все ще надто малим порівняно з потенціалом, яким вони сповнені. І справа тут не в розвиткові технологій, а у формуванні нової свідомості і як наслідок — нових підходів в архітектурі. Список літератури 1. Черкес Б. С., Лінда С. М. Архітектура сучасності. Остання третина ХХ – початок ХХІ століть. Львів 2. http://www.forma.spb.ru
528
Анна Іванченко Науковий керівник - асист. Хілько Н.О. Футуристичний район «Хафенсіті» Актуальність дослідження зарубіжного досвіду сучасного містобудування зумовлена тим, що в архітектурі міст України відбуваються досить складні і неоднозначні процеси. Особливо це стосується Чернівців, де склався неповторний архітектурний ансамбль історичного центру міста. На жаль, у місті існують невикористані з різних причин чи навіть занедбані ділянки. Забудова таких ділянок ускладнюється необхідністю пошуку шляхів поєднання сучасних архітектурних форм з історичними пам’ятками. Однією з таких ділянок є прибережна зона р.Прут. У центрі Гамбурга сьогодні реалізується найбільший і амбітний в Європі містобудівний проект. На території площею 155 гектарів створюється район «Хафенсіті», який збільшить територію Гамбурга майже на 40%. При цьому мова йде не про створення великого житлового мікрорайону на периферії, а про розширення історично сформованого центрального ядра з розвиненою інфраструктурою. Особливе значення для будівництва в цьому регіоні має захист від повеней. Всі будівлі і вулиці підняті на висоту 7,5 метрів над рівнем моря. Отримані таким чином цокольні поверхи використовуються як гаражі. Розроблена також система з’єднання вулиць за допомогою мостів. Створюється цілий міський район у футуристичному стилі, який вміщатиме в собі близько 6000 квартир, службові приміщення і офіси з більш ніж 45 000 нових робочих місць, парковки, порт для прийому круїзних лайнерів, торгові точки і культурно-розважальні комплекси. У Хафенсіті йде будівництво нового університету і до цього району прокладається нова гілка метро [1, с.1]. Рішення про будівництво Хафенсіті було прийнято в 1997 році і в 2003 році були розпочаті перші роботи по знесенню застарілої портової інфраструктури і розчищенню місця для міста майбутнього. Повністю закінчити проект футуристичного
529
міста планується до 2025 року. При цьому частина типової для порту інфраструктури буде збережена і органічно вписана в архітектурний ландшафт нового району. Над зовнішністю нового району працюють багато відомих архітекторів, такі як Річард Мейер, Девід Чіпперфільд, Заха Хадід, Рем Коольхаас та інші. Архітекторів не обмежують в реалізації самих фантастичних ідей [2, с.1]. Найвідоміша майбутня пам'ятка Хафенсіті - мурована Філармонія на Ельбі. Проект бюро Херцог энд де Мерун. Це 110 метровий будинок зі скляним куполом у вигляді хвилі вмістить у собі два концертні зали, шикарний готель і житлові апартаменти. Урочисте відкриття філармонії заплановано на 2013 рік. Філармонія обіцяє стати одним з кращих музичних центрів у світі [3, с.1]. Розподіл площі міста майбутнього планується так: -Житлові будинки - 30%; -Нерухомість комерційного значення - 50%; -Площі, вулиці, парки, об'єкти культури та науки - 20% ; До об'єктів науки належить споруджуваний Портовий університет (HafenCity Universität), відкриття якого заплановано в 2013 році і в якому будуть вивчатися всі аспекти розвитку сучасного мегаполісу. Отже, досвід зарубіжних архітекторів було б корисно використати при забудові району м.Чернівців, прилеглого до р.Прут. Це дало б змогу не лише суттєво збільшити площу забудови міста за рахунок ділянок, які перебувають у занедбаному стані, а й дати місту сучасну систему захисту від повеней. 1. 2. 3.
Список літератури Шпайхерштадт – складской город в Гамбурге и футуристический городской проект Хафенсити [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://goandtravel.ru/page/shpajhershtadt-skladskoj-gorod-v-gamburge-i. Hafencity: 10 Fakten, die Sie überraschen werden [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.hamburg.de/hafencity/. Хафенсити (Гамбург) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://wikimapia.org/37664/ru/Хафенсити.
530
Мирослава Ілічук Науковий керівник - асист. Довганюк А.І. Вертикальні ферми-концепції розвитку та їх наслідки для України Приблизно через 50 років 80% населення Землі буде жити в містах. А до нинішніх 6 із зайвим мільярдів землян додадуться ще 3 мільярди. Щоб їх усіх нагодувати, імовірно, варто перенести в міста й сільське господарство. Як це зробити? 80% землі, що може використовуватися для вирощування зернових культур, уже зайняті сільськогосподарським виробництвом; і 15% від цієї землі - серйозно ушкоджені десятиліттями варварських методів обробітку землі. Приблизно 10 мільярдів гектарів нових сільгоспугідь будуть потрібні, щоб виростити досить їжі для «додаткових» 3 мільярдів людей, якщо використовувати традиційні методи сільського господарства. Це глухий кут. Думати про вихід з нього потрібно сьогодні. Це й зробили вчені з інженерами, професори й аспіранти з університету Колумбії (Columbia University, Нью-Йорк), що придумали проект «Вертикальна ферма» (Vertical Farm), яким допомагають колеги з інших країн [1]. Вертикальна ферма - узагальнена назва високоавтоматизованого агропромислового комплексу, розміщеного в спеціально спроектованій висотній будівлі, а також назва самої будівлі. Головна відмінність вертикальних ферм від традиційних тепличних господарств і тваринницьких ферм - це інтенсивний підхід до використання території, вертикальне багатоярусне розміщення насаджень [2]. По суті, ферма являє собою багатоповерхову теплицю. Через те, що вертикальні ферми спочатку плануються як елемент міського середовища, їх архітектурному опрацюванню приділяють велику увагу. На даний момент можна виділити такі основні види вертикальних ферм: ферми, що спеціалізуються виключно на рослинництві (зазвичай гідропонним методом); сільськогосподарські ферми, що займаються рослинництвом і тваринництвом.
531
«Місто свиней» на сьогодні залишається своєрідною утопією, проте відображає розповсюджене бачення майбутнього сільського господарства – вертикальну організацію ферм [2]. Концепція вертикального фермерства має чимало переваг[3]: 1. Висока концентрація тварин і висока механізація їхнього обслуговування. 2.Відновлення зруйнованих екосистем, забруднених відходами тваринництва. 3.Вирішення чи зниження кількості конфліктів через використання водних і земельних ресурсів. 4.Створення додаткових робочих місць. 5.Зниження обсягів використання пального через відсутність потреби у важкій с/г техніці та централізації транспортних потоків або завдяки розташуванню споруди просто в межах великого міста. Але який вплив матиме поширення використання вертикальних ферм для України як аграрного центру? До вирішення даного питання можна підійти з кількох сторін. Звичайно широке застосування такого інтенсивного вирощування сільськогосподарської продукції завдасть збитки для вітчизняних аграріїв, але все ж таки використання потенціалу таких ферм буде ефективним, на даному етапі світового розвитку, лише у світових мегаполісах. По-друге потенціал ферм в основному планують використовувати на вирощуванні овочів, фруктів, а пріоритетним експортним товаром України є олійно-жирові культури та зернові. Висновки. Україна має стати однією із перших країн, що застосує дану технологію у виробництві продуктів споживання. Це дозволить не лише знизити споживчі ціни на продукти, але водночас буде створена певна кількість робочих міць, при чому для високваліфікованих кадрів. Також буде створена необхідна база для науково-дослідних робіт. 1. 2. 3.
Список літератури http://castme.org/izbreteniya/20378-vertikalni-fermi-u-visotkaxnagoduyut-zhiteliv-mist. http://www.rusnauka.com/15_NNM_2012/Agricole/1_108703.doc.ht m. http://svynarstvo.in.ua/teoriya/technologii/129-vertikal-farms.
532
Володимир Коломієць Науковий керівник - асист. Слівінська Т.М. Витоки української культури. Шлях до розгадки Важливість дослідження витоків українського народу, зародження його культури. Періодизація етапу зародження української культури. Доіндоєвропейський – походить з кам’яної доби (20000 – 2000 р. до н.е.), найяскравіша – трипільська культура (4000 – 2000 р. До н.е.), яку відкрив на початку ХХ століття Вікентій Хвойка (чех). Трипільці залишили нам хліборобство (плуг, воли, ячмінь, просо, пшеницю, приручених тварин, тип української хати (піч, посуд з випаленої глини з візерунками), будівельні матеріали (глина + вода + солома = саман), знаряддя праці(мотики, серп), устрій – матріархат (Берегиня). Індоєвропейський – в епоху бронзи, після 2 тис. до н.е. Спадщина: патріархат, культ Сонця, колесо – символ Сонця, мову, яка стала основою європейських мов, у тому числі української, десяткову систему числення. Паралель ГопалаАполлон-Купала. Скіфська культура (VI–II ст. до н. е.). З численних племен, які походили з Ірану, найбільше культурних пам'яток залишили в Україні скіфи. Історично ця назва охоплювала багато місцевих племен південних районів Східної Європи. У південній Україні залишилась велика культурно-мистецька спадщина скіфської доби. Знайдено великі городища, де були насипані кургани, оточені глибокими ровами або високими валами. У них ховали скіфських царів, вельмож і воїнів. Античний період: грецька і римська культури. Через колонії й міста – держави Причорномор’я з VІІІ ст. до н.е. впливали на розвиток будівництва, торгівлі, ремесла. Греки мали вплив на вироблення мистецького смаку наших предків (оздоблення посуду, будівництво). Рим – монети (І – ІІІ ст. н.е.). Українські слова: вино, коляда, тополя, черешня.
533
Велике переселення народів у II–VII ст. н. е. спричинило вторгнення гунів, готів та аварів. Розгром Боспорського царства і Скіфії створили умови для розселення слов'янських племен. Наприкінці цього періоду в історії України велику роль відіграє культура антів – група слов’янських племен. На історичній арені анти з'явилися, розгромивши готів (375 р.). Вони заволоділи Україною і розселилися по всій її етнографічній території в нинішніх кордонах. Анти займалися хліборобством. Вони жили окремими родами, які утворювали "город" для спільного обробітку землі та боротьби з ворогами. Громадсько-політичний устрій антів нагадував демократію грецьких полісів. Зародження Київської Русі припадає на VІІІ-ІХст. н.е. Існують різні теорії походження етноніма «Русь». Державотворення європейських народів стимулює розвиток організованості слов’ян у VIІI-IX ст. Провідну роль у становленні Русі відіграло Полянське князівство з центром у Києві. Племена слов’ян утворювали невеликі поселеннях. Вони оточувались укріпленнями: валами, ровами, дерев’яними стінами зі зрубних конструкцій, заповнених землею. Виникнення міст: Київ, Чернігів, Іскоростень, Переяслав, Путивль та ін. На початку - племінні культові та ремісничі, торгові центри. Житла будували з дерева. До прийняття християнства слов’яни керувались доволі чітко складеними морально-етичними нормами. Культ предків і поклоніння силам природи, персоніфікованих у пантеоні божеств. Список літератури 1. Історія української культури. Навчальний посібник. – Львів – ЛПІ, 2012. 2. О. В. Дроздова . Історія української культури. Навчальнометодичний посібник. - Полтава, 2010.
534
Олена Куцик Науковий керівник - проф. А. Я. Барашиков, проф. М. Ш. Файнер Дослідження армобетоних конструкцій. Композитна арматура В сучасній практиці все більш широке застосування займають композитні матеріали, серед яких і композитна арматура. У зв’язку з їх використанням і назва «залізобетонні конструкції» втрачає свій зміст. Метою дослідження є узагальнення і систематизація основних видів композитної арматури та спроба застосування її при реконструкції будівель та споруд. На підставі аналізу літературних джерел та патентної інформації виконана систематизація основних видів композитної арматури та проаналізовані основні напрямки її застосування. Найбільш перспективна, на наш погляд, для будівництва арматура з арамідних волокон та композитна фібра. Техніко-економічний аналіз свідчить про те, що сьогодні для потреб будівництва композитна арматура може виявитися дещо дорожчою та не до кінця дослідженою. Але в окремих випадках, коли мова йде про реставрацію та реконструкцію будівель та споруд, особливо пам’яток архітектури, композитна арматура, зокрема вуглепластикові стрічки та полотна, безумовно, доцільні, перспективні та економічно обґрунтуванні. Дещо спірним виявляється питання застосування дисперсних волокон, адже при суттєвому підвищені міцності на розтяг та опору зношування, міцність на стиск бетону збільшується лише на 20-40 %. Такий технічний ефект при високій вартості дисперсних волокон може виявитися в більшості випадків досить не економічним, а застосування фібробетону проблематичним. Для спроби попередньої оцінки ефективності композитної арматури нами були запроектовані перекриття та колони при реконструкції: Лікувального корпусу санаторію в м. Чернівці. Розрахунок конструкцій виконувався за нормативними документами для залізобетонних конструкцій з урахуванням нормативних та розрахункових характеристик композитної арматури: розрахункову міцність на розтяг композитних матеріалів з урахуванням коефіцієнтів
535
надійності умов роботи СЕ визначають за формулою [1]:
(1)
(2), на розрахункову деформацію розтягу: Розрахункові значення модуля пружності на розтяг Eft приймають (3), такими, що дорівнюють їх нормативним значенням: Значення коефіцієнта надійності γf приймають такими: при розрахунку за граничними станами першої групи - 1,1; при розрахунку за граничними станами другої групи - 1.0. Відшарування композитних матеріалів може виникнути, якщо деформація в ньому не може бути сприйнятою основою. Перший вираз використовують при nEfttf ≤180000, а другий – при nEfttf ≥ 180000. (4)
Отримані наслідки показують практичне застосування даних методів проектування армобетоних конструкцій з композитними матеріалами та ефективність роботи таких конструкцій. Результатом досліджень можна визначити ділянки, в яких композитні матеріали позитивно працюють [2]: посилення дорожнього покриття; підсилення освітлювальних опор, опор ЛЕП; підсилення фундаментів будь-якого типу та конструкції; армування клейних дерев’яних балок; підсилення залізничних, дорожніх і тротуарних плит; реставраційні роботи. Зокрема, є можливість використання цих матеріалів у реставраційних роботах резиденції Буковинських митрополитів (головного корпусу Чернівецького національного університету). Список літератури 1. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными матеріалами: Чернявский B.JL, Хаютин Ю.Г., Аксельрод Е.З., Клевцов В.А., Фаткуллин Н.В. -М.: ООО «Интераква», - 48с. 2001 2. Сучасні технології ремонту і підсилення мостів: В.Г. Кваша, О.В. Панченко -K.: // 36. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 65.,2002 -50с.
536
Олеся Мазур Науковий керівник - доц. Коротун І. В. Сім чудес України За даними істориків, на території України існує понад 5000 замків. Кожен з них по-своєму унікальний і особливий. Однак експерти і жителі країни визначили 7 Чудес України. Наведемо цей список. 1. Аккерманська фортеця у Білгороді-Дністровському – пам'ятник Середньовіччя в Україні. Будівля фортеці зводилася як військово-оборонна споруда. Аккерманська фортеця була одним із найбільших та найпотужніших фортифікаційних укріплень XIII-XV століть на українській землі. БілгородДністровська фортеця (Аккерманська фортеця) охоплює площу в дев'ять гектарів. За формою будівля фортеці нагадує неправильний багатокутник. 2. Алупкинський історико-архітектурний заповідник – палацово-парковий ансамбль у м. Алупка, побудований на замовлення М. Воронцова за проектами архітекторів Е. Блера, В. Гунта, Ф. Ельсона протягом 1829–1848 рр. Палац зведений у стилі пізньої англійської готики в поєднанні з мавританськими мотивами. Складається з головного, так званого Шуваловського, і бібліотечного корпусів; господарського корпусу з внутрішнім двором і парадного двору, до якого ведуть підходи у формі середньовічної архітектури фортець. 3. Кам'янець-Подільська фортеця вперше згадується в 1374 році в грамоті князя Юрія Коріатовича, який володів на той час Поділлям. В середині XVI cт. дерев'яні укріплення фортеці під керівництвом архітектора Йова Претвича були замінені кам'яними. Фортеця являє собою багатокутник витягнутої форми, обнесений високими кріпосними стінами з баштами на кожному розі. Номінована до внесення в Список ЮНЕСКО у 1976 р. 4. Луцький Верхній замок - центральна споруда Луцького державного історико-культурного заповідника «Старе місто». Зведений останнім великим князем Галицько-Волинського
537
князівства Дмитром Любартом у 1340–1383 рр. замок слугував його резиденцією. 5. Архітектурний ансамбль резиденції митрополитів Буковини і Далмації у Чернівцях. Був збудований за проектом відомого чеського архітектора Йозефа Главки у 1862–1882 рр. Загальна площа території комплексу-8га, загальна територія буферної зони понад 200 га. Комплекс складається з трьох монументальних спорудкорпусів: головного, духовної семінарії разом із церквою Трьох Святителів, пресвітерія. У куті лівого крила центрального корпусу розмістилася домашня церква владики – каплиця Івана Сучавського. Також до архітектурного ансамблю входить парадний двір-курдонер та парк-пам’ятка природи національного значення. У 2011 році внесена до Списку світової культурної спадщини ЮНЕСКО. Зараз в комплексі розташовані головні корпуси Чернівецького національного університету ім. Ю. Федьковича 6. Палац у Качанівці. Садиба, поява якої датується 1770-ми роками, була заснована графом П. Рум'янцевим-Задунайським. За проектом російського архітектора Карла Бланка, український зодчий М.Мосцепанов вибудував розкішний палац у романтичному стилі та спланував парк при ньому. 7. Хотинська фортеця – фортеця ХІІІ–ХVІІІ століттях у місті Хотин на Дністрі, Чернівецька область. На території фортеці розташований Державний історико-архітектурний заповідник «Хотинська фортеця». Список літератури 1. http://7chudes.mybb.ru/ 2. http://www.chersonesos.org 3. http://www.vecherniy.kharkov.ua/news/14861/ 4. http://www.liveinternet.ru/users/larisaplai/post257376848/
538
Ксенія Меленко Науковий керівник - доц. Коротун І. В. Заха Хадід – архітектор сучасної формації "Я люблю, коли рух стає архітектурою" Заха Хадід Заха Хадід у 2004 році стала першою в історії жінкоюархітектором, що стала лауреатом Пулітцерівської премії. В 1979 році заснувала власну щорічну архітектурну премію. Заха Хадід – британський архітектор арабського походження, учениця Рема Кулхаса, представниця деконструктивізму. Народилася в Багдаді в 1950 році в сім'ї промисловця. Вже в 11 років, під час поїздки до Англії, вона вирішила, що хоче стати архітектором. Після закінчення Американського Університету в Бейруті, Хадід переїхала до Лондона і поступила в школу Архітектурної Асоціації. В 1980-р. Хадід заснувала власну архітектурну фірму "Zaha Hadid Architects" і водночас викладає в Архітектурній Асоціації, беручи активну участь у різних міжнародних конкурсах, в яких майже завжди перемагає. Однак варто зазначити, що на початку творчого шляху було не багато сміливців які наважувались будувати такі радикальні, складні проекти. Фірмовий знак Хадід – крайнощі у формоутворенні: криві лінії і дисонансні кути, зворотна перспектива. Архітектор завжди намагалася зруйнувати загальноприйняті канони і «розтягнути» рамки звичного простору, надавши йому могутній динамічний імпульс. Деякі критики порівнюють її архітектуру з атомним вибухом. Сама Хадід любить підкреслювати свою прихильність до ідей супрематизму Казимира Малевича і його архітекторів, а також надихається радянським архітектурним авангардом 1920-х. Однією з перших здійснених розробок стає пожежна частина меблевої компанії Vitra, що нагадує бомбардувальник «Стелс» (1993). Ситуація кардинально змінилася лише в 1999 році, коли в Цинциннаті (США) за проектом Хадід почалося будівництво Центру сучасного мистецтва. Центральна будівля
539
заводу BMW у Лейпцігу, побудована за проектом Захи Хадід, була визнана кращою спорудою на території Німеччини в 2005 році. Крім роботи з великими формами, Заха Хадід створює інсталяції, театральні декорації, виставкові та сценічні простори, інтер'єри, дизайна туфель для Lacoste , картини та малюнки. Її роботи є в багатьох музейних колекціях - таких, як MoMA, Німецькому музеї архітектури у Франкфурті-наМайні (DAM) та інших. Вона читає лекції і влаштовує майстер-класи по всьому світу, кожен раз збираючи повні аудиторії. Заха – автор кількох колекцій меблів та навіть столового сервізу для фірма Sawaya and Moroni . Її найвідоміщі роботи в галузі меблевого дизайну - світильник Chandelier Vortexx і крісло Cristal. У 2005 році її обрали дизайнером року в рамках першої виставки дизайну Design Miami. Заха Хадід - бажаний гість у Росії, і навіть Прітцкерівську архітектурну премію вона отримувала в 2004 році в Ермітажному театрі Петербурга. Співпраця почалася в 2005 році в Москві на проекті «Живописний Тауер». Хадід багато в чому являє собою приклад відкритості світу і знаходить час на викладання та майстер-класи, в тому числі в Росії. Це ж входить в особливість її бачення архітектури, що допомагає спілкуванню, яке зв'язує простір і людей, а не ізолює їх. Сьогодні західні критики по праву називають її найперспективнішим архітектором найближчого десятиріччя. Її творчій енергії, художньому потенціалу і наполеонівському розмаху може позаздрити не одна сотня «продвинутих майстрів». Кожний новий проект виглядає ще більш зухвалим і новаторським в порівнянні з попереднім. Список літератури 1. Заха Хадід. Вдивляючись в безодню – Архитектура-С, 2007 р., 336 стор. 2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Хадид, Заха 3. http://www.zaha-hadid.com/ 4. Страница, посвящённая Захе Хадид, на архитектурном портале www.archi.ru.
540
Юрій Пилипко Науковий керівник - проф. В. К. Черненко Технологія піднімання великорозмірного покриття із застосуванням тросових домкратів Монтаж будівельних конструкцій у загальному вигляді розглядається як комплексний процес зведення будівель і споруд, який можна поділити на три групи простіших процесів і операцій: транспортні підготовчі та, безпосередньо, монтажні. Основою технології монтажу будівельних конструкцій служить метод, який забезпечує безпосередній взаємозв’язок та взаємозалежність засобів, що використовуються, та умов їх застосування [1]. На поточний період для підйому великорозмірного покриття традиційно використовується кранова техніка, але така технологія не забезпечує високої якості проведення монтажу даного типу покриття, збільшує небезпечність робіт за рахунок проведення монтажу на висоті [2]. Для усунення зазначених недоліків використовується метод підйому без кранів на основі застосування гідравлічних домкратів. Один із варіантів застосування гідравлічних домкратів знайшов своє відображення при використанні їх у тросових системах. Вантажопідйомність тросових систем може досягати 1000 тонн і більше на 1 підйомник. При виконанні монтажних робіт по підйому великогабаритних конструкцій, конструктивно-технологічних блоків, оболонок, плит перекриттів одноповерхових та багатоповерхових будинків і споруд домкрати поєднуються в систему, загальна вантажопідйомність якої збільшується в залежності від необхідного навантаження. Наприклад: фірма DLT пропонує системи у яких працюють одночасно 420 гідродомкратів із загальною вантажопідйомністю до 94000 т. Один із подібних гідродомкратів наведено на фото [3]. Мета роботи – знаходження і впровадження технології підйому великорозмірного покриття з застосуванням гідродомкратних систем для заводу по переробці молока.
541
Технологія монтажу великорозмірного покриття передбачає спочатку укрупнення цього покриття у робочій зоні монтажної площадки (на рівні нульових відміток) до «заводської готовності», влаштування усіх конструктивних елементів, інженерних систем, гідроізоляції з наступним підніманням на проектні відмітки. При використанні пропонується для переміщення великорозмірного покриття вагою 300 т використати 6 тросових домкратів вантажопідйомністю 50 т. Переміщення у вертикальному напрямі відбувається шляхом підтягування по направляючих. Для забезпечення стійкості конструкції при підніманні встановлюють додаткові зв’язки жорсткості. Дана технологія підйому великоФото 1. Тросовий блочних покриттів має суттєві переваги гідродомкрат DL-S294 за рахунок: уникнення використання важкої кранової техніки; зменшення розмірів будівельного майданчику; поліпшення безпеки монтажних робіт при їх виконанні в нульових відмітках; скорочення часу монтажу будівельних конструкцій і, як наслідок, зменшення терміну спорудження будівлі. Список літератури 1. Черненко В.К., Осипов О.Ф., Тонкачеєв Г.М. та інші. Технологія монтажу будівельних конструкцій: Навчальний посібник / з ред. В. К. Черненко.– К.: Горобець Г.С., 2010.–372 с. 2. Глущенко І. В. Монтаж великоблочкових покриттів канатними домкратними підйомниками // Науково-технічний збірник «Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві» - Вінниця: ВНТУ, 2012– № 2. – С 65. 3. Dorman Long Technology [Електронний ресурс]: інформація про перелік послуг фірми. – Режим доступу до інформ.: http://www.dormanlongtechnology.com/en/downlaods.htm.
542
Катерина Пікущенко Науковий керівник - асист. Пікущенко І. О. Інтернаціональний стиль в архітектурі Провідним напрямком архітектури модерну в період 193060-х рр. став інтернаціональний стиль. Провідними архітекторами цього напрямку були Вальтер Гропіус, Ханс Хопп і Петер Беренс у Німеччині, у Франції найбільш яскравим майстром був Ле Корбюзьє в США інтернаціональний стиль увів Міс ван дер Рое. Інтернаціональний стиль вимагав відмови від культурних особливостей націй, він відмітав будь-який історичний декор, віддаючи перевагу прямим лініям, чистим геометричним формам, легким і гладким поверхням з металу і скла. Саме від цього стилю і пішов крилатий вислів «зі скла і бетону». Інтернаціональний стиль розширював простір, відкриваючи індустріальному суспільству нову епоху - епоху простої і геніальної строгості. Його парадокс «The less is more» став для сучасної людини бальзамом. Адже утомлена від яскравості вітрин і вивісок людина тепер може розслабитися поруч з витонченою вільною архітектурою. Термін «інтернаціональний стиль» був уведений американським архітектором Філіпом Джонсоном і архітектурним критиком Генрі-Расселом Хічкоком в 1932 році в книзі «Інтернаціональний стиль: архітектура, починаючи з 1922 року» (The International Style: Architecture Since 1922). Були сформульовані три основні принципи нової архітектури: 1. «Архітектура як об’єм» на противагу роботі з масою будівлі. 2. Регулярність замість симетрії. 3. Відмова від неконструктивного декору. Концепція, в основі якої лежали дані принципи, швидко поширилася по всьому світу. Згодом вона була сприйнята в «Баухаузі». Після другої світової війни інтернаціональний стиль виявився поза конкуренцією - величезний обсяг післявоєнного будівництва вимагав простоти і використання збірних конструкцій. Масове багатоповерхове будівництво стало розв’язком ряду соціальних і економічних проблем.
543
Прикладами будівель, виконаних в інтернаціональному стилі, можуть служити ті, які мають чітку геометрію, хмарочоси Людвіга Міс ван дер Роє, Філіпа Джонсона і Бей Юйміна. Ле Корбюзьє надав напрямку скульптурний підхід, підкреслюючи грубу фактуру бетону (так званий бруталізм). Архітектурна тема висотної скляноївежі була активно підхоплена архітекторами і замовниками і дуже швидко поширилася по всьому світу – від Лондона до Токіо. Навіть у таких архітектурно консервативних країнах, як Італія та Бразилія, з'явилися свої метри інтернаціонального стилю – П'єр Луїджі Нерві і Оскар Німейер. Критика скучності і обмеженості інтернаціонального стилю прозвучала лише в 1950-ті роки і стала найважливішим стимулом формування архітектурного постмодернізму, основоположником якого вважається американський архітектор Роберт Вентурі. Яскравими прикладами стилю є такі будівлі: 1. Будівля взуттєвої фабрики «Фагус» (Вальтер Гропіус, 1911 - 1913). 2. Баухауз в Дассау (Вальтер Гропіус, 1929). 3. Штаб-квартира ООН (колектив авторів, 1950). 4. Seagram Building (Людвіг Міс ван дер Рое та Філіп Джонсон, 1958). 5. Вежі Toronto-Dominion-Centre (Людвіг Міс ван дер Рое, 1967-1991). 6. Place ville marie (Бей Юймін, 1962). 7. MetLife Building (Вальтер Гропіус, 1963). 8. Вежі Торрес Кіо (Філіп Джонсон і Джон Бурже, 1996). Список літератури 4. http://uk.wikipedia.org/wiki/Інтернаціональний_стиль 5. «Интернациональный стиль и современный графический дизайн» Девишвили Дмитрий Важаевич, Москва 2003 6. http://znaimo.com.ua/Інтернаціональний_стиль 7. http://decopedia.homeideas.ru/Інтернаціональний_стиль
8. http://kniga-v-podarok.com.ua/Internacionalnyj-stil-1933-1980a-21.htm
544
Олександр Присяжнюк Анастасія Савченко Науковий керівник - проф. М. Ш. Файнер Дослідження дефектів і прогнозування довговічності несучих та огороджувальних конструкцій Робота виконана як доповнення та розвиток до ДСТУ «Несучі та огороджувальні конструкції», що розробляється міжрегіонбудом України за участі сертифікованої випробовувальної лабораторії кафедри будівництва та архітектури ЧНУ та ДП «Буковинастандартметрологія». Мета роботи полягає в дослідженні та систематизації несучих залізобетонних та огороджувальних конструкцій із штучних матеріалів та розробці методів прогнозування їх міцності та довговічності. Відомо, що навіть сертифіковані у лабораторії бетон, розчин і цегла та інші матеріали і конструкції в будівлі чи споруді не одне і те ж. Адже сертифікуються одні матеріали та вироби, а на будівельний майданчик потрапляють інші. Тобто прогнозувати довговічність будівель і споруд за даними актів приймання об’єктів в експлуатацію, проектної документації та сертифікатів якості було б необ’єктивно і легковажно. Нами, в результаті виконаних в 2012-2013 рр. натурних досліджень, аналізу літературних джерел та патентної інформації систематизовані та класифіковані основні дефекти огороджувальних конструкцій, які пропонуємо внести до ДСТУ. На підставі експериментальних досліджень побудовані градуювальні залежності міцності бетону на місцевих матеріалах (гравій та щебінь з гравію, а також гравійний щебінь, пісок, Неполоківський) та цегли глиняної з місцевої сировини від швидкості проходження ультразвуку. Дослідження проводились у сертифікованій випробовувальній лабораторії ДП «Буковинастандартметрологія», Чернівецькому заводі ЗБК та цегельному заводі № 2. Для оцінки довговічності нами запропонований новий спосіб, який полягає у вимірюванні опору проходження повітря крізь стіну та встановлення взаємозв’язку цього показника з морозостійкістю й гарантованим терміном експлуатації огород-
545
жувальних конструкцій силікатної, вапнякової та глиняної цегли.
де F - проектний термін експлуатації матеріалу конструкції за показниками морозостійкості та агресивної стійкості, роки; mc – опір проходження повітря крізь тіло конструкції, с/см3; a0 та a1 – відношення експериментально встановленні коефіцієнти; вологи в матеріалі, відповідно до його повного водонасичення без вакуумування; – середнє рівноважне масове відношення вологи в матеріалі, нижче якого при температурі -20 ° С лід в , – відношення вологи в матеріалі в ній не утворюється; зоні промерзання огорожі в умовах експлуатації на зимововесняному (з) і літньо-осінньому (л) періодах року відповідно при розрахунках на довговічність; - відповідні даному зимово-весняному або літньо-осіннього періоду року змінні коефіцієнти, в залежності від негативної температури ti, яка досягається матеріалом в кожному окремому випадку i її переходу через 0 °С нижче температури початку замерзання tнз в ньому рідкої вологи; , – відповідно кількість таких випадків i-го досягнення температури ti в році в ці періоди. Таким чином, оперативне прогнозування довговічності огороджувальних і бетонних конструкцій досягається тим, що в способі прогнозування довговічності конструкцій шляхом визначення їх взаємозв'язку з морозостійкістю матеріалу, величина, що характеризує морозостійкість, визначається шляхом вимірювання опору проходження повітря матеріалу. Результати виконання досліджень рекомендуємо для використання при неруйнівному контролі та прогнозуванні довговічності стін у Чернівецькій області та для підготовки доповнень розділу Державного стандарту, що стосується контролю якості.
546
Інна Радчук Науковий керівник - доц. Коротун І.В. Архітектура сталінського періоду «Сталінські висотки» – сім висотних споруд, побудованих у Москві в кінці 1940-х – на початку 1950-х років. Це є одним із найбільш вражаючих проектів у всій практиці радянської архітектури – сім з восьми запроектованих споруджень коронували Москву. Архітектурний маніфест для всього світу, заява про владу, силу, значимість й незаперечний авторитет радянської влади. Головна споруда МДУ на Воробйових горах. Найбільш масштабна зі всіх сталінських висоток, довгий час була найвищою спорудою в Москві: висота 240 м, поверховість центрального об’єму — 36. Побудовано в 1949-1953 роках (архітектори Л. В. Руднєв, С. Є. Чернишев, П. В. Абросимов, А. Ф. Хряков, В. Н. Насонов). Є центром величезного комплексу Московського університету. Житловий будинок на Котельничній набережній. Будинок, який замикає перспективу від Кремля до устя Яузи будувався в 1938—1940 і 1948—1952 роки (архітектори Д. Н. Чечулин, А. К. Ростковский, інженер Л. М. Гохман). Центральний об’єм нараховує 26 поверхів. В споруді знаходяться 700 квартир. Готель «Україна». Друга за висотою «висотка» побудована в 1953—1957 роках (архітектор А. Г. Мордвинов за участі В.К. Олтаржевського, В. Г. Калиша, інженера П. А. Красильникова). Центральний об’єм включає 34 поверхи. Будівля Міністерства закордонних справ. Висотка побудована в 1948—1953 роки (архітектори – професор В. Гельфрейх, М. Мінкус). Центральний об’єм включає 27 поверхів, висота споруди – 172 м. В споруді розташоване Міністерство закордонних справ Російської Федерації. Житловий будинок на Кудринській площі. Будинок на Кудринській площі побудований у 1948–1954 роках за проектом архітекторів М. В. Посохіна, А. А. Мидоянца та конструктора М. Н. Вохомського. Споруда складається з центрального (24 поверхи, висота з баштою і шпилем – 156 м) і бокових корпусів
547
(по 18 житлових поверхів). Всього у споруді більше 450 квартир. Адміністративно-житлова споруда біля «Червоних воріт». Архітектори: Душкін А. Н., Мезенцев Б. С. Було побудоване з 1947 по 1952 роки. Будівля складається із 24-поверхового центрального корпусу, який був зайнятий в радянський період Міністерством транспортного будівництва, і двох житлових корпусів різної поверховості. Готель «Ленінградський». Архітектори: Л. М. Поляков, А. Б. Борецький та інженер Є. В. Мятлюк Є. В. (1949-1954 рр.). Будівля має 17 поверхів і 136 метрів висоти. Палац Рад. У 1922 році на 1 з'їзді Рад виникла ідея спорудження в Москві Палацу Рад. У 1931 році організували Всесоюзний конкурс на кращий проект Палацу Рад. За основу був прийнятий проект Б. Іофана, остаточну доробку якого зробили архітектори В. Щуко і В. Гельфрейх. Палац вирішено було побудувати на місці колишнього Храму Христа Спасителя. У 1939 році почалося будівництво. Під час війни будівництво призупинили, а після її закінчення відновити таке гігантське будівництво вже не змогли. В котловані був влаштований відкритий басейн «Москва». Адміністративна споруда в Зарядді. Адміністративна споруда в Зарядді була останньою зі сталінських хмарочосів. Її не добудували - перешкодила смерть Сталіна. Втім, роботи зі спорудження стилобату до весни 1953 року встигли практично завершити. У восьмій висотці хотіли розмістити Наркомат важкого машинобудування СРСР. У 1964-1967 роках на вже зведеному стилобаті був побудований готель «Росія». Ця архітектура є віддзеркаленням політично детермінованого суспільства радянської доби. Список літератури 1. http://www.diletant.ru. 2. http://countrymoscow.ru. 3. http://ru.wikipedia.org. 4. http://arch.my-vision.info. 5. http://retrofonoteka.ru. 6. http://www.riarealty.ru.
548
Денис Ринжук Науковий керівник - проф. Черненко В. К. Вибір організаційно-технологічних рішень заміни перекриттів житлової будівлі 1816 року побудови Реконструкція являється однією з основних напрямків у галузі сучасного капітального будівництва, а її обсяги зростають з високими темпами. Дана тенденція пояснюється більшою економічною доцільністю реконструкції у порівнянні зі зведенням нових будівель. Проектування та проведення робіт з реконструкції істотно відрізняється своєю специфікою у порівнянні з створенням нових будівель і споруд та потребує залучення спеціалістів із відповідною кваліфікацією. Як об’єкт під реконструкцію розглядається багатоквартирний житловий будинок, що являється пам’яткою архітектури місцевого значення (3-х поверхова будівля, що складається з двох прямокутних блоків, які примикають один до одного під кутом 82°). Мета даного дослідження – обґрунтування вибору організаційно-технологічних рішень для реконструкції будівлі на теоретичному, методичному та практичному рівнях. Для досягнення поставленої мети в процесі дослідження вирішуються – класифікація об’єктів фонду та показники їх якісних характеристик, аналіз досвіду реконструкції об’єктів в Україні та за кордоном, технологія виконання робіт тощо. Обстеживши технічний стан будівлі і врахувавши її вигідне розташування в самому центрі міста, було прийняте рішення про доцільність проведення робіт по реконструкції. За допомогою методу шурфування відповідні інженернотехнічні спеціалісти виконали п’ять шурфів. При цьому було досліджено стан фундаментів та міцнісні характеристики ґрунтів і на основі цих показників було визначено розрахунковий опір ґрунту основи фундаменту за допомогою формули (1), що зазначена в ДБН [1]: R=
γс1 γс2 My k z bγII + Mq dl γ′II + Mq − 1 db γ′II + Mc cII k
(1)
Провівши розрахунки на розрахунковий опір ґрунту, а також на його замокання, було отримано результати, які
549
послужили вихідними даними для винесення висновку. Після врахування всіх отриманих показників і взяття до уваги факту щодо надбудови мансардного поверху, було отримано результати які свідчать про достатню міцність ґрунтів основи. Деформація основи і осадка фундаментів відбуватися не буде, за умови, що додаткове навантаження на фундамент складатиме не більше 20% від існуючого. Реконструкція багатоквартирного житлового будинку під готель буде включати в себе такі види робіт [2, 3]: - підсилення цегляних фундаментів з/б обоймами; - повна заміна цегляних склепінь підвального та цокольного поверху монолітним з/б перекриттям; - часткова заміна перекриття 1-го та 2-го поверхів; - повна заміна дерев’яного горищного перекриття на з/б монолітне; - добудова мансардного поверху; - повне розбирання внутрішніх перегородок та перепланування приміщень; - добудова котельні та третього блоку з ліфтовою шахтою; - проведення ремонтних та оздоблювальних робіт; - виконання благоустрою території. Після реконструкції конструктивна схема будівлі залишається безкаркасною. Будівля набуває нового функціонального призначення, внутрішні приміщення реорганізовуються, замінюються зношені конструкції, добудовується мансардний поверх і третій блок – все це збільшує корисну площу і надає будівлі абсолютно новий зовнішній вигляд всередині двору, при цьому не порушується автентичність головних фасадів та не втрачається архітектурна цінність. Список літератури 1. ДБН В.2.1-10-2009 «ОСНОВИ І ФУНДАМЕНТИ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД» (Визначення розрахункового опору ґрунту п. Е.4, формула [Е.1]) 2. Черненко В.К., «Методи монтажу будівельних конструкцій», К. 2006. 3. «Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений», А. А. Калинин, АСВ. 2004.
550
Катерина Семенюк Науковий керівник - доц. Вандюк Л.Ф. Найдавніші муровані храми Буковини Сакральна архітектура, зокрема кам’яне храмове будівництво, займає важливе місце в архітектурі нашого краю. Тому дуже важливо знати її основи, перші церкви, їх ознаки. Найдавніші муровані храми Буковини датуються ще ХІІІ століттям, за однією версією, та ХVІІІ – за іншою. Церкви будувались як оборонні споруди, деякі з них оточувались мурами. Вони хатнього типу, із товстими стінами та маленькими вікнами. Найстарішою на Буковині мурованою церквою є Вознесенська церква в Лужанах (Кіцманський район). Збудована в 1453-1455 рр. церква є найпростішим видом мурованого тридольного безкупольного храму хатнього типу, типового для Буковини та Молдавії часів середньовіччя. Основним багатством Вознесенської церкви є її середньовічні розписи, більшість з яких зроблено за часів Федора Вітольда. Другим за віком мурованим храмом Буковини є оборонна церква Різдва Богородиці в селі Рухотин (Хотинський район). Храм збудований у 1459 році. Є дві версії його походження: за однією, церкву побудував пан Палпа з сусіднього села Перебиківці, за другою храм, зведений з дозволу Кримського хана. Дійсно, монументальність цього мініатюрного храму вражає. Стіни мають товщину 1,5 метри, а маленькі віконця по одному з кожного боку більше нагадують амбразури. Проте ще більше за церкву вражає дзвіниця. Вона дійшла до нас майже в первозданному вигляді. Церква Стефана Великого теж вважається другим за віком оборонним храмом Буковини. «Другий за віком» – номінально, бо перевірити дату побудови церкви – 1440 рік, вказану на сайті села Лунка, неможливо: пам’ятка відсутня в усіх існуючих реєстрах. Храм мініатюрний, зі стінами завтовшки близько 1 метр, з напівкруглою апсидою, витягнутою поперек навою та оборонною дзвіницею над квадратним бабинцем.
551
Наступною за віком пам’яткою є кам’яна Ільїнська церква в Топорівцях (Новоселицький район). Одна з найстаріших церков на Буковині, збудована у 1560 році разом з дзвіницею і муром навколо подвір’я. Церква поєднала в собі українські і молдавські традиції будівництва храмів, які були притаманні цим землям у ХVІ столітті. Церква Різдва Богородиці у селі Байрак, (Герцаївького району). Збудована у 1646 році власником села Стефаном Холбаном. Церква цегляна, у характерному для Буковини і північної частини Молдови стилі і має форму трилисника з конхою вівтаря та двома бічними ризалітами. Храм виділяється високою дзвіницею (48 м.) над бабинцем та невеликими верхами над навою і вівтарем. Успенська церква в Великій Буді (Герцаївський район). Побудована у 1794 році з каміння братами Костянтином і Іллею Холбан і, крім типових для Буковини елементів українорумунської архітектури, містить окремі риси візантійської та галицько-волинської шкіл храмового зодчества. Церква тридольна з гранчастою зовні і напівкруглою зсередини вівтарною частиною, невисокою дзвіницею та прибудованим з боку тамбуром. Верхня їх частина опоясана рядом великих медальйонів з іконами. Храмове подвір’я оточено високим кам’яним муром, а вхід до нього оформлений брамою з двома колонами по боках. Отже, як бачимо, мурована архітектура Буковини є оригінальною та цікавою. Кожна церква має риси як українського зодчества, так і сусідніх держав, зокрема Молдови та Румунії. Список літератури 1. http://andy-babubudu.livejournal.com/148579.html. 2. http://andy-babubudu.livejournal.com/149155.html. 3. http://rbrechko.livejournal.com/146821.html.
552
Юрій Собко Науковий керівник - проф. В. К.Черненко Технологія піднімання великорозмірного покриття за допомогою гідравлічних домкратів У процесі монтажу конструкцій часто виникає необхідність піднімання вантажів вагою більше 1 000 т розміром від 50×50 м на висоту від 20 м. Ці операції можуть здійснюватися гідравлічними домкратами. Метою роботи є дослідження і вибір раціональних організаційно-технологічних рішень технології піднімання великорозмірного покриття розміром 48×72 м масою 500 т на висоту 20 м за допомогою гідравлічних домкратів які можуть стати конкурентоздатними для зведення авіаційного ангару. Аналізуючи опубліковані у різних джерелах переваги піднімання великорозмірних покриттів, конструктивно-технологічних блоків і частин будинків за допомогою гідравлічних домкратів у порівнянні з стандартними крановими методами, зведемо до наступного [1]: − гідродомкратні системи є компактними і займають менше місця на будівельному майданчику; − мають більшу потужність і спроможні піднімати вантажі до 2000 т на один пристрій з довжиною ходу штока на 2,1 м (наприклад марка DL-SU2000) [2]. Гідродомкрати дозволяють виконувати монтажні роботи з високою точністю (до мм), при цьому синхронізуючи процеси, що дозволяють повністю автоматизувати піднімання конструкцій на проектні відмітки. Аналіз існуючих методик довів, що основними методами монтажу при підійманні великорозмірного покриття гідравлічними домкратами, є їх переміщення шляхом примусового піднімання підтягуванням чи виштовхуванням. Для нашого ангару, враховуючи велику масу покриття, приймаємо технологію піднімання великорозмірного покриття з одночасним влаштуванням опор [3]. Основна перевага такої технології над існуючими методами
553
зведення – використання монтажу з одночасним влаштуванням постійних опорних елементів. При її використанні збільшується стійкість і надійність будівлі, що поліпшує безпеку на будівельному майданчику. Одночасно такий метод дає можливість виключити із технології монтажу процес утримання змонтованої частини споруди з усіма монтажними пристосуваннями у висячому положенні, неповне завантаження обладнання на проміжних етапах і повне – на останній фазі монтажу (коли потрібно втримати масу всієї споруди); уникнути складності забезпечення при монтажі статичної стійкості і надійності всієї споруди, пов’язаної з утриманням всього покриття. Це дало можливість прийняти метод піднімання великорозмірного покриття за допомогою гідравлічних домкратів за основний. Крім того, перевагою методу є те, що піднімання виконується з одночасним нарощуванням постійних опорних елементів, що доводить доцільність застосування при монтажі покриття ангару, коли традиційний метод економічно невигідний. Використання зазначеного методу дозволяє знизити трудові затрати у порівнянні з традиційним методом поелементного збирання конструкцій на висоті. Список літератури 1. Технологія монтажу будівельних конструкцій: навч. посіб. [для студ. вузів] / Черненко В. К, Осипов О.Ф., Тонкачеєв Г. М., Черненко К. В. та ін.; за ред. В. К. Черненка. [2-ге вид.]-К.: Горобець Г.С., 201 1.-372 с. 2. Dorman Long Technology [Електронний ресурс]: Інформація про перелік послуг фірми - Режим доступу до інформації.: http://www.dormanlongtechnology.com/en/downlaods.htm 3. Технологія піднімання великорозмірних покриттів з одночасним влаштуванням постійних опор: автореферат дис. кандидата технічних наук: 2013р. / Черненко К. В. 4. Обоснование и разработка технологии и средств механизации монтажа крупноблочных строительных конструкций: автореф. дис, доктора техн. наук: 05.05.04 - 05.23.08 / Черненко В. К.; Киевский инж. стр. ин-т. -К., 1991.-35 с.
554
Євгеній Совінський Науковий керівник - доц. Хілько І. О. «Срібна мить» періоду будівництва у Вінниці Місто Вінниця розмістилось на мальовничих берегах річки Південний Буг. Сьогодні це надзвичайно зелене, світле та охайне містечко. Найцікавіший період з архітектурної точки зору це - «Срібна мить», тобто період розквіту будівництва у Вінниці. Та передумовою розквіту був занепад кінця ХІХ століття. Місто тонуло в нечистотах, було перенаселене, оскільки знаходилося на кордоні лінії розселення євреїв, люди жили у напівземляних приміщеннях із саману, цегляні будинки були рідкістю, і дозволяли собі лише чиновники, єдиний міст через річку є дерев’яним і щовесни руйнувався криголамом, забудова була хаотична. Якщо Домініканський костел вважався окремим острівцем цивілізації, обнесеним високими мурами, то капуцинський монастир перебував у цілковитому занепаді, санітарний стан катастрофічний. На довершення через відсутність джерел якісної води спалахнула епідемія тифу. Невідомо, як би розвивалась Вінниця далі, якби злам століть не подарував місту нового Міського Голову Миколу Оводова. Бачачи плачевний стан, Микола Васильович створює нову посаду в міській думі і запрошує на неї архітектора що лише рік, як прибув до Вінниці з Петербурга, та працював на влаштуванні казарм… З цього моменту на місто чекає 19 років розквіту, розбудови, упорядкування - першим головним архітектором міста Вінниці стає Григорій Григорович Артинов. Він був вінницьким міським архітектором з 1900 року - і до своєї смерті у 1919 році. Всі нові громадські споруди Вінниці – заводи, інженерні мережі, мости, храми, прибуткові будинки, кінотеатри, фотосалони, особняки, готелі - цілі вулиці, сквери та бульвари, були побудовані за проектами або під керівництвом Григорія Артинова. Всього - понад 300 різних об’єктів, які визначили розвиток Вінниці як Європейського міста. Першою зіркою забудови міста стає Жіноча гімназія 1900 року - це своєрідна Буквиця яку Артинов намалював на
555
сторінках історії міста. За нею послідувала замість хаотичної забудови, яка складалась в основному з дерев’яно-валькованих житлових будиночків під соломою, забудова великими адміністративними, житловими, громадськими будинками. Значними подіями в житі міста було спорудження міської Думи (1911), окружного суду (1909), міського театру (1910), електростанції та перших електричних ліхтарів (1910), готелю «Савой» (1907-1912), що був найбільшою по висоті спорудою того часу, яка була обладнана центральним водяним опаленням та електричним ліфтом, готелю «Франсуа» (1912), бібліотеки (1907), трамвайне сполучення центру та Замостя (1912), телефонна станція і багато інших. В грудні 1919 вдарили сильні морози. Не послухавши Артинова, більшовики економили на вугіллі для підігріву водних резервуарів у водонапірній вежі, вода замерзла, водопостачання паралізувало, місто залишилось без води. Як і 20 років тому, спалахнула епідемія. Разом з серцем міста – вежею зупинилось і серце її архітектора. Григорій Григорович помер 9 грудня 1919 року від висипного тифу, людина, що дала місту очищену воду померла від знесилення та забрудненої води, що викликала епідемію. Найімовірніше, крипту під храмом Святого Воскресіння замурували після його смерті, боячись розорення. Та вінничани пам’ятають усе те добро, що зробив Артинов для міста. Архітектори міста щороку збираються 9 грудня на панахиду в цій маленькій капличці, аби вшанувати пам’ять митця. У 2011 р. біля вежі було встановлено пам’ятник Григорію Григоровичу Артинову за ту миттєвість, ціна якій - життя, котру подарував місту архітектор. Список літератури 1. Архітектурна історія Вінниці/ О.Бируля – друк. Вінполіграф, 1930 рік – 240 с. 2. Адресная книга Вся Винница // , 1911 год – 60 с. 3. Вінниця історичний нарис / О.Отамановський – друк. Просвіта, 1964 рік – 360 с. 4. Вінниця в екскурсіях // - Прим, 1930 рік – 140 с. 5. Путеводитель и Справочник по городу Винница// изд.В.Райхер, Винница 1911 – 30 с. 6. Юго-Западный Край / 1912-1913 гг..
556
Олександр Сумарюк Науковий керівник - проф. Файнер М. Ш., доц. Полевецький В. В. Практика розрахунку залізобетонних гвинтових паль кільцевого перетину Підвищення ефективності виробництва в будівництві може здійснюватися на основі подальшого вдосконалення конструкцій будівель і споруд, організації і технологій їх зведення, а також створення нових типів конструкцій і методів їх розрахунку. Одним з таких нововведень є залізобетонна конусоподібна паля кільцевого перетину для будівництва на маломіцних ґрунтах, основною проблемою є методика розрахунку таких конструкцій на висмикування та одночасну дію згину та кручення, які можуть статися в критичних ситуаціях (вибухи, землетруси, торнадо, тощо), яка на жаль, ще не розроблена. Мета цієї роботи полягає у розробці теоретичних основ розрахунку залізобетонних паль на висмикування та одночасну дію згину та кручення. Взявши за аналог нормативний метод розрахунку на висмикування гвинтових цвяхів у дерев’яних конструкціях, нами запроектована методика розрахунку, яка полягає у дослідженні напруженого стану гвинтових конструкцій на висмикуюче зусилля. Rr = Fd+ (Fdr×Sb×b×n)/πd, Fd – опір звичайної конусної палі на висмикування; Fdr – опір грунту по бічній поверхні; - довжина гвинтової лінії на ділянці Dl; b – ширина виступу гвинтової нарізки; n – кількість гвинтових нарізок; Для розрахунку паль на одночасну дію згину та кручення нами застосована класична задача опору матеріалів та теорії пружності на одночасну дію цих факторів. Конусоподібність вимагає розгляду напруженого стану в кількох перетинах. Дію сили Р прикладаємо на рівні нижнього кінця палі.
557
Рис. 1. Залізобетонна гвинтова паля кільцевого перетину
Рис. 2. Фрагмент дії сил у елементі перерізу палі
Ri – зовнішній радіус, Rj – внутрішній радіус, Q – поперечна сила, Аср – площа суцільного січення, tmin – мінімальна товщина стінки в січенні, G – модуль зсуву матеріалу стержня. Мкр = Р×Ri; Mz = Мзг =Р×Li; Мх = Мкр= Р×Ri; Gзг = Мзг/ (πRi³/4) = Мзг/Wi; τкр = Mкр/Wр =Мкр/(πR³/2) τзг =4/3 ×Q/F – найбільша дотична напруга в поперечному січенні стержня; Φ=
– кут закручування стержня довжиною L.
Список літератури 1. Бычков Д.В. Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций. -М.: Стройиздат, 1965. 2. Винокуров Л.П., Овчаренко В.А. Расчет тонкостенных стержней переменного сечения открытого профиля. Изв. вузов. Стр-вр и архит., 1969, № 9. 3. Долгов В.А. Изгибное кручение тонкостенного стержня открытого профиля при температурном воздействии. «Вопросы механики. Калинин, 1974, вып. XXVI (ХIII)» 4. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на. температурные и влажностные воздействия. - М.: Стройиздат, 1966.
558
Марія Томинець Науковий керівник - асист. Хілько Н.О. Історичні будівлі як частина сценарію міської архітектури Містобудівельний розвиток міста Чернівці особливою інтенсивністю відзначався у другій половині ХІХ – початку ХХ століть. Це був час активних трансформацій містобудівної структури, час розвитку нової урбаністичної субстанції, період формування ансамблів центральної частини міста. У цей час відбувається інтенсивний територіальний ріст Чернівців, забудова поступово набуває міського характеру, з’являються нові громадські споруди, які стають візуальними домінантами у забудові Чернівців. Розглянувши об’єкти культурної спадщини Чернівців, запропоновані для взяття на облік як пам'ятки архітектури місцевого значення на даний момент нараховано 33 об'єкта. Серед яких: житлові будинки, садибні житлові будинки, аристократичні вілли, містобудівні ансамблі, багатоквартирні житлових будинків. Переважають житлові будинки оскільки цей період характеризується індустріальним розвитком, що зумовлює швидкий приріст населення. Швидкий приріст населення призвів до збільшення обсягів житлового будівництва, яке здебільшого розгорнулося на околицях міста. Чернівці охопило щільне кільце спальних районів, та саме ті будинки, які
559
взяті на облік знаходяться в центральні частині міста на вулицях: 29 Березня, Гулака-Артемовського, Українській, Університетській, Шолома Алейхема, Шевченка. Садибне житло кінця ХVІІІ – початку ХХ ст. є невід'ємною складовою історично архітектурної спадщини України. Планується дослідити три малогабаритні будівлі (до 100 м²) побудовані в різні періоди часу, але є цікавими представниками своєї епохи, які відкриють таємниці не тільки архітектурнобудівельної галузі а й планувальні та типологічні особливості садибного будівництва та інше. По вулиці Сагайдачного Петра, 93 - одноповерховий житловий будинок як рідкісний приклад типової садибної забудови міста із чотирискатною конструкцією даху (ХVІІІ ст. ) По вулиці Шевченко Тараса, 13 - цінний взірець аристократичного особняка садибного типу із кованою огорожею межі XIX—ХХ ст. По вулиці Шевченко Тараса, 39 - аристократичний особняк садибного типу поч. ХХ ст. Цінний взірець поч. ХХ ст. (в стилістичному оздобленні переважають геометричні форми). Отже, дослідивши основних принципів типологічного аналізу історичного садибного житла міста Чернівці знайдемо відповідь на питання про вплив садибного житла другої половини ХІХ– початку ХХ ст. на історико-культурну, виховну і туристичну функцію історичного ареалу міста Чернівці. Список літератури 1. http://uk.wikipedia.org Перелік пам’яток культурної спадщини, що не підлягають приватизації (Чернівецька область) 2. Бачинська Л.Г. Архітектура житла: Проблеми території та практики структуро-утворення. – К.: Грамота, 2004. – 408 с.: іл. 3. Биленкова С. Архитектура Черновиц XIX - первой половины XX века: Исследование стилистических особенностей архитектуры города и процесса её стилевой эволюции. -С-Пб., 2004. С.3
560
Анна Хабренко Науковий керівник - доц. Коротун І.В. Сучасні тенденції розвитку архітектури житла в Чернівцях Основний тип забудови міст – житлові споруди. Величезний стрибок у розвитку міст відбувся протягом останніх 200 років. До кінця ХІХ ст. міське населення збільшувалось повільно і складало на 1800 р. - 50 млн. (5,1%); у 1850 р. – 80 млн. (6,3%); 1900 р. – 220 млн. (13,3%). Внаслідок демографічного вибуху ХХ ст. населення планети досягло чисельності 7,6 млрд. на 2010 рік, за прогнозами ООН темпи збільшення населення будуть утримуватись протягом ХХІ століття. В процесах концентрації населення характерне помітне збільшення ролі великих міст з населенням понад 500 тис. мешканців. Загальна кількість міст з населенням понад 500 тис. (в т.ч. Чернівці) складає 4100 [1]. Архітектура житла розвивається в напрямку створення нових сучасних форм і об’ємів з використанням закордонного досвіду планування, проектування та використання новітніх технологій в будівництві. Найбільшого поширення набуває будівництво багатоповерхових багатоквартирних житлових будинків. В проектуванні житлових будинків сучасності простежуються такі основні тенденції: • Принцип вільного планування, проектування квартирстудій, об’єднання простору хол-вітальня, використання мансардних поверхів; • вибір простої і надійної конструктивної схеми; • оперування простими формами у процесі створення архітектурного об’єму; • використання сучасних будівельних матеріалів у спорудженні та оздобленні: каменю, дерева, великих площин засклення; • застосування принципів енергозбереження. Найголовнішим ключовим моментом в розвитку сучасної архітектури житла залишається економічна сторона, що певним чином позначається на художній якості об`єктів. В
561
сучасному архітектурному проектуванні широко використовується комп’ютерне моделювання, сучасні ефективні будівельні матеріали. Незважаючи на те, що згідно зі статистичними даними, за останні 20–30 років населення Чернівців не збільшується, починаючи з 2000-го року будівництво житла в Чернівцях переживає період чергового сплеску, що супроводжується розростанням активного будівництва в місті як у сформованій забудові, так і на вільних ділянках, які змінили призначення у відповідності із корективами генерального плану розвитку міста, що на даний момент проходить етап чергового планового коригування і затвердження. Під житлове будівництво засвоюються ділянки з малосприятливими геологічними умовами. Також широко розповсюджена реконструкція кварталів з ущільненням. Будівництво в районах історичної забудови обмежується вимогами збереження історичної спадщини та збереження контексту забудови буферної зони пам’ятки ЮНЕСКО – резиденції митрополитів Буковини і Далмації. В районах історичної забудови висота споруд обмежується 4 поверхами [2]. Відкоригований генеральний план передбачає соціально-економічний та територіальний розвиток міста на період до 2020 року з виділенням першочергових заходів щодо його реалізації на 5 років. Проектуванням житла в Чернівцях займаються архітектори різних поколінь, в тому числі випускники кафедри будівництва та архітектури Чернівецького національного університету ім.Ю.Федьковича. Список літератури 1. Ю. Репин. Архитектура жилища.–К., 2003.– с. 236 – 241. 2. Матеріали коригування генерального плану м. Чернівці, 2013р. Виконавець проектний інститут «Містопроект» м.
562
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ Алексієвич В. Формування шумоподібних сигналів на основі генераторів хаотичних коливань ............................... 5 Бабин М., Нищук М. Управління хаосом з використанням нечіткої логіки ......................................................................... 7 Бовкун В. Дослідження режимів виготовлення тонких плівок Cu2SnS3 методом спрей-піролізу ............................... 9 Бодюл Г. Можливості застосування Hg3In2Te6 в детекторах Χ- і γ-випромінювання ......................................................... 11 Бойцу А. Комп’ютерне моделювання теплового та електричного полів у термоелектричних перетворювачах енергії ..................................................................................... 13 Болонна Є. Захист від несанкціонованого доступу за допомогою біометричних характеристик людини ............ 15 Буджак З. Фотоелектричні властивості телуриду кадмію з амфотерною домішкою олова ............................................. 17 Буратинський І. Електричні властивості світлодіодних гетероструктур ZnO/GaP ..................................................... 19 Бургела Д. Дослідження впливу фонових домішок на температурну стабільність монокристалів CdZnTe:Cl...... 21 Веребчан Я. Гістерезис швидкості пружних хвиль у твердих розчинах Cd1-xZnxSb ............................................... 23 Вудвуд С. Аналізатор якості нафтопродуктів..................... 25 Гавалешко О. Оптичні властивості ізовалентно-заміщених гетерошарів селеніду цинку ................................................ 27 Голоднюк С. Дослідження умов виготовлення методом спрей-піролізу фотоперетворювача на основі Cu2ZnSnS4 .................................................................. 29 Григораш Ю., Лейко В. Пристрій криптозахисту в стандарті AES ........................................................................ 31 563
Гринишин Ю. Фотон-супровідне тунелювання електрона крізь несиметричну відкриту двобар’єрну резонанснотунельну наноструктуру....................................................... 33 Гросу А. Вплив легування Mn на пружні властивості і структурні особливості твердих розчинів Hg1− x Mn x Te ........................................................... 35 Данко Ю. Дослідження особливостей утворення дисипативних структур у розбавлених твердих розчинах .................................................................. 37 Дергунов Є. Створення і властивості тонкоплівкових безкадмієвих сонячних елементів CuIn0.5Ga0.5Se2/ZnSe/ZnO ....................... 39 Зикович О. Вплив Ca на властивості ZnSe ................. 41 Кобелєв А. Вирощування тонких плівок CuInS2 та їх оптичні властивості ....................... 43 Коваль Н. Визначення деформацій в околі тріщини з аналізу ліній Кікучі............................................................... 45 Кодіца Е. Активна динамічна провідність квантового каскадного лазера у поперечному магнітному полі .......... 47 Козак О., Чернат В. Безпровідна система відеоспостереження .............................................................. 49 Король М. Прилади контролю ультрафіолетового опромінення........................................................................... 51 Король О. Прецизійний генератор сигналів із регульованою фазою............................................................. 53 Косован О. Програмне забезпечення для дослідження трьохточкового генератора хаосу........................................ 55 Кошурба І. Резонансні енергії, резонансні ширини і активна провідність каскаду квантового каскадного лазера.............................................. 57 Кривий С. Анізотропія пружності монокристалів селеніду галію ....................................................................................... 59 564
Курищук Т. Оптичні і електричні характеристики кристалів CdMnTe як матеріалу для детекторів Х/γвипромінювання.................................................................... 61 Кучак А. Сили осциляторів внутрішньозонних квантових переходів у складній напівпровідниковій нанотрубці 63 Кушнір Б. Електрофізичні та структурні властивості кристалів халькогенідів свинцю і олова та гетероструктури на їх основі .............................................. 65 Лупул Д. Фізичні властивості наночастинок ZnO виготовлених механічним подрібненням ........................... 67 Луцик Я. Моделювання багатохвильових Х-променевих дифрактограм від плівок AlInSb на підкладках GaAs ........... 69 Мазурак Н. Фононні спектри та електрон-фононна взаємодія у складній циліндричній напівпровідниковій нанотрубці 71 Малиняк С. Портативний автомобільний тахометр/вольтметр на основі мікроконтролера ATmega8................................................... 73 Мединська Г. Макроскопічні пружні характеристики твердих розчинів Hg 1− x Mn x Te ........................................... 75 Мельник Т. Підсилювач звукових частот класу D ............. 77 Микитюк Т. Збільшення ефективності фотоелектричного перетворення через застосування ZnCdS як «вікна» в сонячному елементі CdS/CdTe ........................................... 79 Павлінчук О. Анізотропія пружності ГЩУ-кристалів ...... 81 Палагнюк М. Властивості шарів CdTe:Mg ......................... 83 Пердейко М. Електричні властивості тонких плівок Zn1xMnxO ..................................................................................... 85 Писанюк А. Оптичні спектри тонких плівок ZnNiO.......... 87 Пислар І. Периметрична система охорони ......................... 89 Поляк В. Термоелектричні генератори, що використовують енергію океану....................................................................... 91 565
Попадюк М. Структурно-силові особливості хімічного зв’язку кристалів кадмію...................................................... 93 Пуйко В. Передавальна частина завадозахищеної радіостанції............................................................................ 95 Равлюк В. Шифратор голосу з використанням комплексного скрембліювання часової області................. 97 Равлюк С. Транзисторний генератор шумових сигналів для систем зв’язку........................................................................ 99 Романюк М. Топографічне зображення дислокації в особливому положенні при дії ультразвукової деформації................................................. 101 Романюк С. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення........................... 103 Савко М. Генератор прямого цифрового синтезу............ 105 Свекла І. Застосування детекторів рентгенівського випромінювання на основі CdTe у медицині ................... 107 Сенюк Ю. Вимірювання властивостей термоелектричних матеріалів при високих температурах .............................. 109 Скутельник Д. Оцінка параметрів секційних і каскадних модулів на основі PbTe/Zn4Sb3 для термоелектричних рекуператорів тепла ............................................................ 111 Слепенюк Т. Комп’ютерне моделювання термоелектричного медичного тепломіра для дослідження кореляції між температурою і тепловим потоком тіла людини ................................................................................. 113 Статний І. Тонкоплівкові інтерференційні світлофільтри на основі напівпровідникових твердих розчинів In4(Se3)1-х Te3х та Cd1-xZnxSb ................................................................ 115 Столяр А. Коефіцієнт термоелектричної добротності кристалів Hg1-x-yCdxDyySe .................................................. 117 Стринадко С. Оцінка параметрів системи Лоренца на основі перехопленого сигналу........................................... 119 566
Сурду М. Програмне забезпечення для аутентифікації по голосу ................................................................................... 121 Тащук О. Дослідження особливостей мікропластичної деформації у берилії різної чистоти.................................. 123 Трічева К. Моделювання муарових зображень залежно від характеру розташування локальних зосереджених сил на вихідній поверхні аналізатора ........................................... 125 Федюк О. Структурна стабільність гратки GaSe ............. 127 Феняк П. Комп’ютерне моделювання рідинного проникного термоелемента................................................ 129 Фолошня А. Омічні контакти до напівізолюючого CdTe ....................................................... 131 Харена З. Методи синтезу та оптичні властивості нанокристалів телуриду кадмію ........................................ 133 Циган В. Використання методу проектів та ІКТ при викладанні фізики ............................................................... 135 Чайковський Р. Електронний самописець ........................ 137 Шеленко О. Фоточутливі елементи на основі лазерно-модифіко-ваних тонких плівок і шарів ZnSb, Cd1-xZnxSb.................................................................. 139 Юхимчук В. Різновиди бар’єрної структури в детекторах Х/γ-випромінювання і сонячних елементах на основі CdTe .................................................................... 141 Ярух А. Розробка технології методу SPS для виготовлення матеріалів на основі Bi2Te3...........................................................................143 Ясищук Б. Покращення термоелектричних екструдованих матеріалів на основі Ві2Те3 методами синтезу та легування ......................................... 145
567
ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ Андреев Б. Дифракція поліхроматичного світла на рельєфних носіях інформації ............................................. 149 Арус А. Аналіз фізичних основ вибору оптимальних конструкцій комбінованих екранів кабелів зв’язку......... 151 Бабін А. Розробка електронної версії журналу «Українська ластівка» за 1933-1935 роки............................................... 153 Бесага В. Самофокусування випромінювання в поглинаючому дисперсному середовищі ...................... 155 Боднар Н. Розробка та обґрунтування конструкції нових накісткових фіксаторів для остеосинтезу довгих кісток ....................................................................... 157 Боднар Т., Жибчук В. Розрахунок потенційно можливих швидкостей передавання у волоконно-оптичних системах зв’язку .................................................................................. 159 Бузан П. Застосування методів лазерної поляриметрії при дослідженні плазми крові................................................... 161 Веклич А. Bикористання освітнього інформаційного середовища в процесі вивчення «Технологій» ................ 163 Величко І. Організація-Інтернет мережі у населеному пункті з віддаленим радіодоступом .................................. 165 Вінтоняк Т. Алгоритмізація процедури cхрещування симетричних низькочастотних кабелів зв’язку................ 167 Войціх О. Вплив дислокацій на швидкість росту нанокластерів в металевих сплавах................................... 169 Волощук М. Порівняльний аналіз методів діагностики фазових сингулярностей .................................................... 171 Гамула В. Дифузійно-вагнерівський механізм росту нанокластерів на стадії оствальдівського дозрівання .... 173 Гудзік Д., Петрик Я. Оптичні характеристики тонких плівок ТіО2 .......................................................................... 175 568
Гулько В. Діагностика професійного самовизначення учнів на уроках трудового навчання ........................................... 177 Данилюк М. Експериментальна реалізація співвідношень Крамерса-Кроніга................................................................ 179 Дмитрів Т. Дослідження ефективності віртуалізації в інформаційних мережах .................................................... 181 Ємельянов І. Оптимізації швидкодії інтернет ресурсу.... 183 Жолинська О. Створення електронної книги «Резиденція митрополитів у Чернівцях» 1875 року.............................. 185 Іванов Р. Верифікація фізичної реальності крайової дифракційної хвилі за методом Ганчі ............................... 187 Івашко В. Ізіногоподібна модель спін-кросовер сполук . 189 Каб’юк Р. Можливості пакету прикладних програм MATLAB для задач числового аналізу............................. 191 Каб’юк Т. Український сегмент WIKIPEDIA як навчальний ресурс .................................................................................. 193 Каспаров Б. Тестові вимірювання як метод визначення ефективності засвоєння навчального матеріалу з теоретичної механіки.......................................................... 195 Клим М. Елементи пам’яті на основі систем біологічного походження.......................................................................... 197 Комиш С. Оптичні датчики у охоронних системах......... 199 Кушнір юк О. Архітектура корпоративних інформаційних мереж.................................................................................... 201 Лазурко А. Спін-кросовер сполуки як новітні матеріали інформаційних технологій ................................................. 203 Леко Т. Створення детермінованих сингулярних полів на основі 3-х хвильової інтерференції ................................... 205 Литва В. Особливості обробки кольорових зображень.. 207 Луцак М. Системи відеоспостереження та їх інтеграція в цифрові мержі...................................................................... 209 569
Лютик Д. Просторово-частотна фільтрація випромінювання рідкими кристалами диспергованими в полімері ................................................................................ 211 Магун Я. Цифровий пристрій для визначення середнього ковзного паралельних кодів............................................... 213 Максим’юк Р. Мультимедійне забезпечення дистанційної форми навчання курсу "Метрологія, стандартизація і управління якістю".............................................................. 215 Михайлюк І. Просторово-частотна фільтрація лазерних зображень плівок плазми крові.......................................... 217 Мицканюк В. Оптична реалізація теореми Вінера-Хінчина.................................................................... 219 Орендарчук В. Концепція локальної системи енергомоніторингу ............................................................. 221 Осипенко І. Проектна технологія як засіб організації самостійної навчально-пізнавальної діяльності учнів ... 223 Панько С. Спектроскопічні характеристики поліграфічного паперу................................................................................... 225 Перчик Д. Розробка конструкції та виготовлення моделі .................................................................................. 227 Петрів О. Ієрархічна телекомунікаційна система екомоніторингу ................................................................... 229 Пітик М. Дослідження ударних хвиль генерованих випромінюванням неперервного лазера ........................... 231 Салига П. Порівняльний аналіз способів з’єднання жил кабелів міських телефонних мереж................................... 233 Семчук В. Розробка приймального пристрою ТВ-сигналу з ВОЛЗ ............................................................................. 235 Солодкий А. Інтеграція систем охорони та безпеки в сучасні цифрові мережі зв’язку ......................................... 237 Сопівник А. Вплив монтажних робіт на оптоволоконні лінії зв’язку телерадіотрансляційної вежі ................................ 239 570
Ткачук Н. Розробка комплексу заходів покращення якості кольоропередачі продукції в електронному вигляді ....... 241 Тонієвич Н. Обробка і візуалізація даних за допомогою програмного пакету Origin................................................. 243 Трофімішина А. Дослідження впливу різних способів відтворення оригіналу стародруків на якість електронного видання................................................................................. 245 Цуркан І. Визначення стохастичних параметрів з структурної функції поля .................................................. 247 Чиківчук Д. Створення електронного мультимедійного посібника «Основи спектральної техніки»....................... 249 Шахрай Я. Система для маніпуляції з мікрооб’єктами на основі ЧПУ .......................................................................... 251 Шутак О. Активізація навчально-пізнавальної діяльності учнів на уроках інформатики............................................. 253 Щерб’як Р. Захист адміністративних мереж.................... 255 Яків’юк Дмитро. Історія створення та розвитку професійно-технічної освіти України ............................... 257
ФАКУЛЬТЕТ КОМП’ЮТЕРНИХ НАУК Бабанов О. Алгоритм визначення паралельних форм алгоритмів заданих структурною матрицею.................... 261 Банар А. Інтерактивна Web-сторінка для дистанційного навчання та контролю знань студентів............................. 263 Бандуровський В. Підвищення візуальної якості зображень методом деконволюції........................................................ 265 Білошицький А. Зчитування сигналів з сенсора температури в комп’ютер ......................................................................... 267 Будзан Т. Комплекс керування «розумним будинком» з використанням нечіткої логіки.......................................... 269 571
Бурла К. Порівняльне дослідження методик тестування програмного забезпечення ................................................. 271 Бутнару О. Побудова регуляторів роботи динамічної системи зі спостерігачем .................................................... 273 Віксіч С. Нанесення стійких до JPEG –стиснення цифрових водяних знаків на зображення ........................................... 275 Габелок О. Реалізація веб-сервера засобами Java ............ 277 Герич М. Засоби пошуку несправностей комп’ютерних систем і їх складових .......................................................... 279 Гончарук А. Розробка веб-сайта на платформі CodeIgniter для організації вантажних перевезень .............................. 281 Грималюк Н. Реалізація розпізнавання образів через вебінтерфейс.............................................................................. 283 Дмитращук К. Шифрування алгоритмом AES інформації заархівованої методом Хаффмана для передачі по локальній мережі................................................................. 285 Дмитрук В. Виділення ліній сітки на зображеннях географічних карт ................................................................ 287 Дребіт А. Web-сайт фірми прокату автомобілів з використанням нечіткої логіки.......................................... 289 Іванченко О. Моделювання розповсюдження лісових пожеж на основі клітинних автоматів............................... 291 Іванчук О. Система «Wireless Harvester» .......................... 293 Івасюк О. Дослідження стійкості лінійних динамічних систем................................................................................... 295 Капустянський Д. Cистема вивчення основ мови програмування Java............................................................. 297 Качуляк В. Теореми нестійкості динамічних систем зі збуреннями .......................................................................... 299 Кельман А. Розробка та дослідження захисту цілісності інформації на основі алгоритму Ель Гамаля.................... 301 572
Кирилюк О. Розробка браузерного інтерпретатора інструкцій віртуальної машини LLVM............................. 303 Ковальський Я. Розробка розподіленої системи дешифрування захищеної інформації ............................... 305 Козуб І. Розробка системи пошуку та розпізнавання автомобільних номерних знаків для мобільної платформи Android. ................................................................................ 307 Колодницький О. Проектування платформи для вебпроектів з тривалим супроводом...................................... 309 Куліш В. Кардіомонітор на основі мікроконтролера STM32F405 .......................................................................... 311 Кушнір О. Каталогізація електронних книг ..................... 313 Макаревич В. Моделювання рольових ігор. Аналіз та інтерпретація даних ............................................................ 315 Михайлецький П. Цифровий осцилограф на основі мікро контролера STM32F405 на ядрі Cortex-M4 ...................... 317 Мойсюк Д. Дослідження архітектури MVC (модельпредставлення-контролер) на основі RubyonRails........... 319 Морозевич Ю. Перейменування електронних книг......... 321 Надєєв А. Побудова онтології «тестування комп’ютерних систем і їх складових» для пошуку діагностичної інформації ............................................................................ 323 Никорак А. Вдосконалення алгоритму стабілізації балансуючого мобільного робота на основі ПІД-регулятора........................................................ 325 Одайний І. Проектування функціонального генератора сигналів на основі мікроконтролера серії STM32F4 ....... 327 Олексюк М. Додаток на платформі Android для розпізнавання візитних карток .......................................... 329 Паранчич Н. Ідентифікація особистості за відбитками пальців.................................................................................. 331 573
Пшеничний О. Розробка інтелектуальної системи ідентифікації та автентифікації користувача із застосуванням алгоритму аналізу клавіатурного почерку................................................................................. 333 Рипта К. Використання QR коду...................................... 335 Семенов Є. Розпізнавання зашифрованого трафіку в VoIPсистемах ............................................................................... 337 Скрипський М. Моделювання поширення викидів в атмосфері на основі паралельних обчислень ................... 339 Слабонога Є. Розробка автоматизованої системи фіксування порушень правил дорожнього руху на мобільних платформах ....................................................... 341 Статник С. Розпізнавання кривих Безьє …………………………. ........................................... 343 Федух С. Моделювання рольових ігор. Організація графічного інтерфейсу........................................................ 345 Харабара Є. Імітаційне моделювання систем масового обслуговування зі змінною структурою ........................... 347 Цуркан І. Застосування нечіткої логіки для опису ситуацій процесу інтелектуального діагностування комп’ютерних засобів .................................................................................. 349 Чебан А. Розробка веб-сайта проведення конференцій .. 351 Шитов І. Оптимізація роботи веб-серверу ...................... 353 Шпетко Т. Комп’ютеризована система збору і цифрової обробки зображень отриманих оптичним мікроскопом....................................................... 355 Щербан В. Система аналізу дефектів вирощування напівпровідникових кристалів........................................... 357 Юрійчук О. Система захисту цифрової інформації від копіювання........................................................................... 359 Юрчак У. Стійкість динамічних систем залежних від параметра ............................................................................. 361 574
Якимчук М. Зчитування періодичних аналогових сигналів в комп’ютер ............................................................................ 363 Яковлєв І. Аналіз та підбір оптимальних характеристик веб-сторінок для підвищення їх рейтингу в пошукових системах ............................................................................... 365
ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЇ МАТЕМАТИКИ Багінський М. Оптимізація сіткової моделі..................... 369 Бігун Н. Розробка сервісу інформування про події ......... 371 Боднарашек Л. Точки розриву нарізно неперервних відображень ............................ 373 Бойчук М. Берівська класифікація деяких аналогів нарізно неперервних функцій ......................................................... 375 Бордіян Р. Мартингали на просторах вимірних функцій................................................................................. 377 Бурла І. Побудова областей та поверхней стiйкостi лiнiйних диференцiально-рiзницевих рівнянь ................. 379 Волощук Н. Математична модель рекламної кампанії у випадку, коли ціна продажу залежить від реклами ........ 381 Гайдащук І. Задача про двостороннє керування нагріванням сферичного тіла при обмеженні на швидкість нагрівання ............................................................................ 383 Гладкий В. Пошук найкоротшого шляху за допомогою евристичного алгоритму А*............................................... 385 Горобець В. Розв’язування матричного алгебраїчного рівняння Ріккаті методом Ньютона-Рафсона ................... 387 Городецька О. Існування та стійкість стаціонарного розв’язку хронічної форми відповіді імунної системи в моделі Г.І. Марчука ............................................................ 389 Грунтей В.Деякі ріманові простори сталої кривини....... 391 575
Грунтей С. Класифікація гіперкомплексних систем числення............................................................................... 393 Демешин У. Задача керування температурним режимом при обмеженнях на перепад температур .......................... 395 Довганюк С. Створення компонента для використання і генерації шаблонів з метасимволами................................ 397 Думитраш Х. Силовські підгрупи..................................... 399 Зайшлюк Ю. Застосування сферичних функцій до задач математичної фізики........................................................... 401 Іванюк М. Відсутність ненульових компактних операторів, визначених на F-просторі .............................................. 403 Кавцинюк В. Деякі властивості групи, породженої числами Кліффорда............................................................................ 405 Кілей А. Розв’язування крайових задач для інтегро-диференціальних рівнянь методом сплайн-aпроксимацій.......................................................... 407 Кіслевська І. Двостороння квазінеперервність та властивості типу Дарбу ...................................................... 409 Ковалюк М. Задача Коші для параболічного рівняння над полем р-адичних чисел....................................................... 411 Козак Х. Поліноміальні матриці та функції від матриць ......................................................................... 413 КолотилоІ. Деякі властивості функції кватерніонної змінної .................................................................................. 415 Корж Л. Слабка властивість Ґібсона та двостороння квазінеперервність .............................................................. 417 Коропецький П. Основи КАМ-теорії................................. 419 Круглов А. Застосування GERT-сіток до синхронізації каналів .................................................................................. 421 Кузик В. Коливання струни із закріпленими пружно кінцями................................................................................. 423 Кулик Т. Викладання елементів теорії груп перетворень для 576
класів з поглибленим вивченням математики.................. 425 Лаврук З. Застосування інформаційних технологій навчання при вивченні курсу алгебри і початків аналізу 427 Ластівка Г. Оптимізація функції капіталу при керуванні витрат на рекламу ............................................................... 429 Літвінчук Ю. Модель голосування з континуальним числом станів....................................................................... 431 Літовська Ю. Розв’язування двокритеріальної задачі прийняття оптимальних рішень ........................................ 433 Маринович Ю. Дослідження простіших математичних моделей в імунології........................................................... 435 Марковський П. Модель Хатчінсона із запізненням нейтрального типу .............................................................. 437 Машталер О. Нелокальна двоточкова крайова задача для рівняння тепломасо переносу ............................................ 439 Мельник В. Навколо теореми Гана–Д’єдонне–Тонґа– Катетові ................................................................................ 441 Мельничук А. Задача про поширення тепла в неоднорідному стержні ...................................................... 443 Нацюк Б. Продовження лінійно неперервних функцій зі строго опуклихкривих на площині.................................... 445 Олару А. Побудова звітних документів про студентів факультету прикладної математики.................................. 447 Осипов І. Поліноміальна мінімізація частково визначених булевих функцій.................................................................. 449 ОщипкоО. Особливості вивчення теми “Геометричні перетворення” із використанням ППЗ GRAN–2D............ 451 Павлюк О. Двоточкова задача для стохастичного рівняння теплопровідності ................................................................. 453 Падурару І. Стабілізація сильних розв’язків в середньому квадратичному задачі Коші для сингулярних стохастичних рівнянь з частинними похідними та марковськими пара577
метрами ................................................................................ 455 Пазюк О. Марковська властивість моделі двох частинок з відштовхуванням ................................................................ 457 Пасічняк О. Рівномірна границя функцій типу Дарбу .... 459 Пічіряну М. Моделювання ризиків інвестиційних проектів ................................................................................ 461 Порушник М. Деякі властивості конік .............................. 463 Радашко В. Оптимальні траєкторії моделі динамічного міжгалузевого балансу ....................................................... 465 Рибак Г. Опис комутантів операторів композиції, породжених гіперболічними дробово-лінійними автоморфізмами одиничного круга................................... 467 Ровенко Н. Узагальнення деяких результатів про зв’язки між нарізними і сукупними аналогами неперервності.... 469 Романюк О. Розробка факультативного курсу “Геометрія чотирикутника” ................................................................... 471 Романюк Т. Асимптотична поведінка моделі двох частинок із взаємознищенням ............................................................ 473 Савчишин Р., Сайнюк М. Створення он-лайн інтерактивної дошки ................................................................................... 475 Скутар В. Реалізація засобами середовища Delphi фрактальної оцінки стохастичних моделей ціноутворення ...................................................... 477 Собчук П. Web-система керування діагностичним центром ................................................................................ 479 Солтис О. Використання MicrosoftPowerPoint на факультативних заняттях з геометрії у 7 – 9 класах ....... 481 Стародубцев А. Реалізація документообігу IC “Бухгалтерія” в середовищі Delphi.................................... 483 Товарницький І. Дослідження стійкості стаціонарних систем диференціальних рівнянь на ЕОМ ....................... 485 Тодорчук Ю. Розробка теми “Графи” спецкурсу „Приклад578
на математика” для учнів 11 класу з поглибленим вивченням математики .................................................................. 487 Трачик В. Про один метод моделювання поведінки рідини ................................................................................... 489 Туранська У. Теореми Чеви і Менелая та їх застосування на факультативних заняттях з математики ...................... 491 Федишин Х. Задачі оптимізації у шкільному курсі математики ЗНЗ .................................................................. 493 Флорескул Н. Випадкові блукання у простій цілочисельній гратці в ........................................................................495 Фолошня Ю. Застосування кватерніонів в елементарній математиці ........................................................................... 497 Харламов А. Розробка веб-додатку засобами “Java” з використанням системи планування................................. 499 Хмелінін П. Умови невизначеності та ризику при прийнятті рішень................................................................................... 501 Чепух О. Завадостійке кодування на основі загорткових кодів. Алгоритм Вітербі ..................................................... 503 Чокан І. Задача Діріхле на півосі для стохастичного рівняння теплопровідності................................................. 505 Шлемко І. Шейдерний маппінг в 3D графіці .................. 507 Шлюсар М. Логічні задачі на шкільних олімпіадах з математики .......................................................................... 509 Юрах О. Автоматизація оформлення навчальнометодичного комплексу. ................................................... 511 Юрійчук А. Чутливість задач найменших квадратів до збурень ................................................................................. 513 Ясінська М. Використання технологій Microsoft PowerPointна факультативних заняттях з курсу алгебри у 79 класах ................................................................................ 515
579
КАФЕДРА АРХІТЕКТУРИ Артемкіна А. Проблеми енергозбереження. «Пасивні будинки» .............................................................................. 519 Богдан М. Методика розрахунку конусоподібних стояків кільцевого перетину на одночасний згин та крутіння..... 521 Верешко А. Полімери в архітектурі................................... 523 Горішний О. Індивідуалізація житлового простору у багатоквартирному житлі................................................... 525 Захарова Н. Дигітальна архітектура ................................. 527 Іванченко А. Футуристичний район «Хафенсіті» ............ 529 Ілічук М. Вертикальні ферми-концепції розвитку і їх наслідки для України.......................................................... 531 Коломієць В. Витоки української культури. Шлях до розгадки ............................................................................... 533 Куцик О. Дослідження армобетонних конструкцій. Композитна арматура ......................................................... 535 Мазур О. Сім чудес України .............................................. 537 Меленко К. Заха Хадід – архітектор сучасної формації .. 539 Пилипко Ю. Технологія піднімання великорозмірного покриття із застосуванням тросових домкратів............... 541 Пікущенко К. Інтернаціональний стиль в архітектурі..... 543 Присяжнюк О., Савченко А. Дослідження дефектів і прогнозування довговічності несучих та огороджувальних конструкцій.......................................................................... 545 Радчук І. Архітектура сталінського періоду .................... 547 Ринжук Д. Вибір організаційно-технологічних рішень заміни перекриттів житлової будівлі 1816 року побудови ............................................................ 549 Семенюк К. Найдавніші муровані храми Буковини ........ 551 Собко Ю. Технологія піднімання великорозмірного покриття із застосуванням гідравлічних домкратів ........ 553 580
Совінський Є. «Срібна мить» періоду будівництва у Вінниці ................................................................................. 555 Сумарюк О. Практика розрахунку залізобетонних гвинтових паль кільцевого перетину ................................ 557 Томинець М. Історичні будівлі як частина сценарію міської архітектури .......................................................................... 559 Хабренко А. Сучасні тенденції розвитку архітектури житла в Чернівцях............................................................... 561
581
