Семинар научного руководителя МИЭМ НИУ ВШЭ

1. Разработка ТГц камеры реального времени на основе планарных диодов с барьером Шоттки

Докладчик:  Приходько Анатолий Николаевич
Научный руководитель: Чулкова Галина Меркурьевна

Представлена технология монолитных планарных диодов Шоттки с интегрированной мембраной, предназначенных для использования в составе волноводных детекторов миллиметрового диапазона. Процесс изготовления диодов в основном основан на селективном травлении GaAs, позволяющем реализовать как металлический подвесной мост, оканчивающийся микроразмерным контактом Шоттки с эпитаксиальным n-GaAs слоем, так и мембрану в слое полуизолятора SI-GaAs толщиной 140-200 мкм под ним. Мембрана действует как четвертьволновая закоротка, когда диодный чип установлен в блок волноводного детектора и его задняя поверхность металлизируется. Диод изготовлен между плечами антенны типа бабочка, соединенной с прямоугольным волноводом. Для анализа транспортных свойств диода используется W-функция Ламберта, которая позволяет представить зависимость тока от напряжения смещения диода как функцию в явном виде с учетом паразитного сопротивления. Это в свою очередь дает возможность аналитически анализировать частотно-зависимый импеданс диодной структуры. ЭМ моделирование и предварительные испытания производительности показывают, что разработанная технология подходит для реализации волноводных детекторов, работающих в диапазоне 100–180 ГГц.

2. Многомасштабное атомистическое компьютерное моделирование природных и синтетических оксидных и гидроксидных материалов для широкого класса актуальных научных и технологических приложений

Докладчик: Тарарушкин Евгений Викторович
Научный руководитель: Калиничев Андрей Геннадьевич

Доклад посвящен атомистическому компьютерному моделированию свойств ряда гидроксидных материалов и их взаимодействию с водными растворами. В работе в основном исследуются цементные гидроксидные материалы (эттрингит, гидрокалюмит, портландит), а также брусит для сравнения в качестве простейшего и хорошо изученного гидроксида металлов. Все перечисленные материалы, кроме эттрингита, имеют слоистое строение. Связь между слоями в подобных материалах в основном обеспечивается за счет водородных связей, которые образуются между гидроксильными группами принадлежащими разным слоям (брусит, портландит). Также устойчивость минерала могут обеспечивать водородные связи, которые возникают между гидроксилами и молекулами воды (эттрингит, гидрокалюмит). В последнее время одним из наиболее подходящих методов для исследования подобных минералов является метод классической молекулярной динамики. На сегодняшний день существуют достаточное количество моделей силовых полей для описания потенциальной энергии взаимодействующих частиц, но одним из наиболее популярных является силовое поле ClayFF, которое сочетает простоту функциональной формы с адекватными возможностями учета значительных вкладов структурного и композиционного беспорядка во взаимодействие различных молекул и ионов с гидратированными поверхностями таких сложных неупорядоченных гидроксидных материалов, и моделировать различные свойства таких систем в хорошем согласии с имеющимися экспериментальными данными. Недавно была проведена модификация силового поля ClayFF за счет явного учета углов между атомом металла и гидроксилом (M–O–H) в структуре гидроксидных материалов. В данной работе проводится количественное исследование структурных, упругих, динамических и спектроскопических свойств гидроксидных материалов с помощью новой модификации силового поля ClayFF и производится детальное сравнение с результатами расчетов для более ранней оригинальной версии ClayFF.

3. Управление ветроэнергетической установкой в условиях нестационарных возмущений

Докладчик: Ладжал Брахим
Научный руководитель: Афанасьев Валерий Николаевич

Доклад посвящен управлению ветроэнергетической установкой в условиях нестационарных возмущений (control wind turbine). В последнее время анализ современных проблем в области ветроэнергетики показывает наличие двух наиболее важных из них: оценка ветропотенциала, и проблема подключения и совместной работы ветроэнергетических установок (ВЭУ) и ветровых электростанций (ВЭС) в составе электроэнергетической системы (ЭЭС). Основные параметры ветра - скорость и направление - меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее "надежным”, чем Солнце. Таким образом, встают две проблемы, которые необходимо решить для полноценного использования энергии ветра. Во-первых, это возможность "ловить” кинетическую энергию ветра с максимальной площади.  Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового потока. При анализе задач управления режимами работ как ВЭУ, так и ветроэлектрических станций (ВЭС) и принятия решений в условиях изменчивости источника энергии, появляются трудно разрешимые традиционными методами проблемы их управляемости. По этой причине большое распространение в последнее время получают адаптивные интеллектуальные системы управления, способные подстраиваться под изменения состояния объекта и входные возмущения.
Данную задачу предлагается рассмотреть с точки зрения дифференциальных игр. Этот подход позволяет учесть как ветровую нагрузку, так и нестационарную нагрузку сети.
Целями работы являются создание математической модели и разработка системы управления лопастями ветровой турбины в условиях нестационарных нагрузок. Рассматривается область, в которой ветровой установке грозят перегрузки и ее дальнейшее разрушение.

1. Разработка методики проектирования комплектов ЗИП территориально-распределенных электронных средств с использованием метода имитационного моделирования

Докладчик: Татунов Сергей Юрьевич
Научный руководитель: Полесский Сергей Николаевич

В настоящей диссертационной работе описывается разработка методики выбора комплекта ЗИП на этапе проектирования территориально-распределенной системы, включающей в себя структурно-сложные электронные средства. Разработана методика проектирования ЗИП для трех стратегий пополнения: непрерывного, периодического и периодического с экстренными доставками. Создана имитационная модель расчета ЗИП по разработанной методике.

2. Нелинейная динамика и бифуркации в моделях взаимодействующих микропузырьковых контрастных агентов

Докладчик: Гаращук Иван Русланович
Научный руководитель: Синельщиков Дмитрий Игоревич

В работе исследуется нелинейная динамика и процессы синхронизации в моделях связанных нелинейных осцилляторов, возникающих в биофизических приложениях, а именно: в модели взаимодействующих микропузырьковых контрастных агентов под воздействием внешнего ультразвукового поля и в модели связанных нейронов Хиндмарш-Роуза. Контрастные агенты используются в разнообразных приложениях современной ультразвуковой медицины, связанных с ультразвуковой визуализацией кровеносной системы, избирательным контрастированием и направленным трансфером препаратов. Установлено, что в рассматриваемой модели реализуются все основные типы динамики: периодический, квазипериодический, хаотический, гиперхаотический. Описано два феноменологических сценария рождения гиперхаотических аттракторов, и показана их численная реализация. Продемонстрировано существование устойчивых синхронных осцилляций двух контрастных агентов. Рассмотрены вопросы трансверсальной устойчивости синхронных режимов и устойчивости синхронных аттракторов к возмущениям, разрушающим симметрию. Показана возможность разрушения синхронизации и потери трансверсальной устойчивости без разрушения симметрии, и описан бифуркационный сценарий перехода от регулярных синхронных колебаний к гиперхаотическим асинхронным без разрушения симметрии. В модели двух идентичных связанных нейронов Хиндмарш-Роуза исследована устойчивость динамических режимов, полученных в модели одного нейрона, реализующихся в качестве синхронных инвариантных множеств в модели двух нейронов. Найдены новые асинхронные режимы, и показано, что асинхронные хаотические осцилляции появляются согласно сценарию Афраймовича-Шильникова. Указаны области бистабильности. Также, рассмотрены паттерны активации, соответствующие новым динамическим режимам.

1. Моделирование движения капли в ограниченной геометрии

Докладчик: Гуськова Мария Сергеевна
Научный руководитель: Щур Лев Николаевич

В докладе будут представлены результаты моделирования движения частиц в потоке. Важно, что поток является ламинарным и достаточно медленным, что частицы движутся небыстро относительно друг друга и относительно окружающей их жидкости: это позволяет пренебречь инерционными эффектами. Моделирование дает возможность исследовать влияние различных параметров вычислительного эксперимента на поведение одной частицы и их коллективного движения. Одним из результатов является спектр колебаний, возникающих при движении цепочки твердых дисков в двумерном потоке Пуазейля из-за отраженных от стенок волн. Особенностью моделирования является отсутствие дипольного взаимодействия между частицами, которым обычно объясняется появление осцилляций.

2. Разработка способов получения металлических нанопроволок сложного состава на основе ядерных мембран, исследование их морфологии, структуры, электрических и магнитных свойств

Докладчик: Долуденко Илья Михайлович
Научный руководитель: Бондаренко Геннадий Германович

Работа направлена на изучение и сравнение способов получения на основе ядерных мембран массивов наноструктур (нанопроволок), изучение особенностей процесса электроосаждения  различных типов нанопроволок, а также их морфологии, структуры, электрических и магнитных свойств. Предложен новый метод получения гомогенных наноструктур с высоким (до 150 единиц) аспектным отношением, состоящих из магнитных сплавов Fe-Ni и Fe-Co, отличающийся возможностью контролируемо регулировать состав сплавов. Разработан новый метод контроля толщины  слоев гетеро-структурных нанопроволок на этапе роста, позволяющий сохранять постоянство геометрии слоев вдоль всей длины нанопроволоки. Особое внимание в работе обращено на изучение скорости роста и возможности получения массивов нанопроволок, максимально однородных по топографии и составу. Исследование морфологии и кристаллической структуры получаемых объектов выполнено методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Исследованы процессы получения гетероструктур с чередованием слоёв различного состава – в частности, из немагнитных и магнитных материалов; выявлены особенности заполнения металлами пор матриц, отработаны режимы получения сплавов и гетероструктурных нанопроволок, отработаны методики исследования получаемых структур при их электронно-микроскопическом анализе, получены зависимости морфологии, структуры и геометрии нанопроволок от режимов роста, выполнены теоретические расчеты кинетики протекания процессов. Выявлены закономерности изменения магнитных и электрических свойств массивов наночастиц в зависимости от их аспектного соотношения (X); установлено увеличение в 5 раз коэрцитивной силы наночастиц из сплавов Fe-Ni с повышением X от 50 до 150 единиц и уменьшение от 10⁶ до 10⁵  Ом электросопротивления металл-полимерного композита на основе получаемых наночастиц с увеличением X от 20 до 70 единиц.

3. Исследование повреждаемости поверхностных слоев, изменения структурно-фазового состояния и образования модифицированных кристаллических структур в сплавах на основе алюминия, меди и железа при импульсном пучково-плазменном и лазерном воздействиях

Докладчик: Епифанов Никита Андреевич
Научный руководитель: Бондаренко Геннадий Германович

Работа посвящена выявлению закономерностей повреждаемости структуры поверхностных слоев, изменения их элементного состава и структурно-фазового состояния и образования модифицированных кристаллических структур сплавов на основе алюминия, меди и железа, подвергнутых воздействию мощных импульсных потоков ионов, плазмы и ударных волн, генерируемых в установках «Плазменный фокус», а также лазерного излучения в режимах свободной генерации и модулированной добротности. Исследованы процессы, генерируемые облучением в сплавах  системы Al-Li-Mg,  керамическом защитном покрытии из оксида алюминия на алюминиевой подложке (композиции Al₂O₃/Al), сталях ферритно-мартенситного класса, а также в сплавах на основе меди с никелем и галлием. Анализ и исследования облученных материалов были проведены с применением методов оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа, рентгеновской дифрактометрии, дюрометрии. Экспериментально установлено, что сплавы на основе меди с легирующими добавками галлия и никеля  Cu-10%Ga, Cu-4%Ni и Cu-4%Ni-10%Ga, помимо высокой пластичности, проявляют более высокую трещиностойкость при воздействии мощных импульсных радиационно-термических нагрузок наносекундного диапазона длительности импульса, генерируемых в установке Плазменный фокус ПФ-1000, по сравнению с тугоплавкими металлами – вольфрамом, молибденом, ванадием. При сравнительных испытаниях ферритно-мартенситных сталей установлено, что пучково-плазменное облучение на установке  ПФ-1000 при плотности мощности потока 10⁸ Вт/см² стали Eurofer 97, разработанной в странах Евросоюза, приводит к появлению в структуре значительного количества аустенита, тогда как при аналогичном облучении стали 10Х9ВФА российского производства количество остаточного аустенита примерно в 20 раз меньше, чем в стали Eurofer 97, что имеет важное значение с точки зрения радиационного распухания сталей.

1. Исследование возможности применения технологии DECT в системах IoT

Докладчик: Сорокин Игорь Михайлович
Научный руководитель: Старых Владимир Александрович

Работа посвящена исследованию возможности  построения беспроводных сетей для Интернета вещей с использованием стандарта DECT. Рассмотрены перспективы использование DECT для IoT, разработаны схемы организации связи для подключения устройств IoT, реализовано применение инкапсуляции пакетов высокоуровневых протоколов в VoIP, создано программно-аппаратное устройство IoT с поддержкой DECT, получены тестовые характеристики качества связи.

2. Исследование дисперсии резонансных замедляющих систем с пролетным каналом, заполненным плазмой

Докладчик: Касаткин Александр Дмитриевич
Научный руководитель: Кравченко Наталья Павловна

В работе рассматривается получение дисперсионных характеристик аксиально-симметричных замедляющих систем с пролетным каналом, заполненным плазмой. Использован метод эквивалентных систем для моделирования замедляющих структур пучково-плазменных приборов. Разработана структура высокочастотного блока пучково-плазменной лампы бегущей волны и с помощью программы «Vega» произведена оценка параметров лампы.

3. Магнитные свойства вспененных структур

Докладчик: Покровская (Клименкова) Ольга Дмитриевна
Научный руководитель: Щур Лев Николаевич

Рост случайных структур часто встречается при изучении физических явлений (пробой в диэлектрике, рост кристаллов меди в твердых породах). В работе численно моделируется случайное блуждание частицы на плоскости с последующим прилипанием на окружность фиксированного радиуса. Выявлена нелинейная зависимость точности моделирования блуждания и прилипания частицы от размера шага частицы. Для увеличения точности работы алгоритма и уменьшения времени его работы нами предложены новые алгоритмы блуждания частицы с изменением размера шага.
С развитием водородной энергетики, в последнее время активно изучаются материалы, способные удерживать и отдавать водород. Одним из таких материалов является палладий. Известно, что вспененный палладий является одним из лучших материалов для транспортировки водорода. Также у вспененного палладия обнаружились магнитные свойства, которые не проявляются у обычного сплошного материала. С помощью генерации отрезков на плоскости численно моделируется двумерная пена. Проведено численное моделирование магнитных свойств пенной двумерной структуры. Моделирование основано на предложенных алгоритмах генерации двумерной пены и модели пенного магнетика. Применение алгоритма генерации двумерной пены позволяет создавать двумерные механически жесткие структуры с минимальной плотностью, в сотни раз менее плотной, чем обычное кристаллическое твердое тело. Предложенная простейшая модель магнитных свойств пенной структуры корректно воспроизводит магнитные свойства пены палладия, наблюдаемые экспериментально. 

1. Исследование влияния процессов накопления заряда в композитных полимерных диэлектриках на бортовую электронику космических аппаратов

Докладчик: Абрамешин Дмитрий Андреевич
Научный руководитель: Пожидаев Евгений Дмитриевич

Работа посвящена определению условий эффективного использования композитных диэлектриков с повышенной проводимостью в радиоэлектронных устройствах космического применения, позволяющего предотвращать возникновение электростатических разрядов.

2. Исследование и разработка  метода ускорения анализа массивов данных на основе механизма секционирования

Докладчик: Полищук Федор Сергеевич
Научный руководитель: Саенко Владимир Степанович

Работа посвящена исследованию проблемы обработки биллионных массивов данных. В настоящее время данная проблема становится всё более актуальной, так как большинство существующих на рынке инструментов устаревают и достигают своего логического предела, а обрабатываемые объёмы данных увеличиваются в геометрической прогрессии. Когда речь заходит о сотнях тысяч записей в секунду, из всех возможных готовых инструментов остаётся только продукт, который предоставляет компания Oracle. Но, как известно, Oracle является американской компанией, и использование её продуктов не попадает в существующий в современной России тренд на импортозамещение, который предполагает использование только программ находящихся в Росреестре. В рамках диссертационного исследования создан продукт, который использует только открытое программное обеспечение и способен на обработку любого количества данных благодаря применению механизмов секционирования. В данный момент готовится ряд статей, которые будут отправлены в журналы из рекомендованного списка ВШЭ.

3. Исследование и разработка метода ускорения операции соединения распределенных массивов данных по заданному критерию

Докладчик: Тырышкина Евгения Сергеевна
Научный руководитель: Саенко Владимир Степанович

Исследовательская работа посвящена задаче оптимизации операции объединения данных в распределенных системах хранения. На протяжении многих лет подходы к оптимизации запросов были заимствованы из традиционных баз данных и адаптированы к среде распределенных баз данных. Однако распределенные вычисления обладают уникальными характеристиками, которые часто создают как новые проблемы, так и новые возможности оптимизации. Одна из частых операций в задачах анализа данных — это операция объединения (слияния) данных. Несмотря на то, что эта задача широко изучается и постоянно предлагаются новые методы, в распределенной среде, особенно при работе с большими наборами данных, в некоторых случаях она все еще оказывается очень неэффективной. Первая проблема - вынужденная сортировка и перемещение данных, что увеличивает нагрузку на сеть, которая, несмотря на технический прогресс, остается одним из узких мест в кластерных системах. Вторая проблема заключается в ресурсных ограничения, таких как недостаточный объем оперативной памяти; таким образом, часть данных многократно записывается и считывается с диска, что, как и в случае с сетью, сильно замедляет обработку. Третья проблема вызвана особенностями данных, а именно тем, что некоторые значения в данных часто встречаются гораздо чаще, чем другие, что зачастую приводит к так называемому «перекосу» распределения данных в процессе обработки. В рамках диссертационного исследования выполнен критический обзор и анализ литературных данных, проведены экспериментальные исследования в среде Apache Spark. Результатом работы является алгоритм, который может быть применен для реализации операции объединения данных. В данный момент готовится ряд статей, которые будут отправлены в журналы из рекомендованного списка ВШЭ. Возможное название темы диссертации: «Исследование и разработка метода ускорения операции соединения распределенных массивов данных по заданному критерию».

1. Исследование алгоритмов моделирования методом Монте-Карло

Докладчик: Фадеева Марина Александровна
Научный руководитель: Щур Лев Николаевич

Алгоритм Ванг-Ландау относится к семейству методов Монте-Карло и используется для вычисления плотности состояний энергии в задачах статистической физики. В работе впервые предложен критерий точности вычислений этим методом. Для этого вводится матрица переходов между уровнями энергии. Матрица стремится к стохастической при приближении плотности состояний к искомому значению. В качестве критерия точности предложено использовать отклонение старшего собственного значения матрицы переходов от единицы. Также произведена оценка масштабируемости объема вычислений в алгоритме в зависимости от размера системы.  Предложенная модификация алгоритма применена для изучения свойств моделей статистической физики, в частности модели Поттса на квадратной и гексагональной решетке. Существующие параллельные реализации алгоритма не эффективно используют всю мощь гибридных вычислительных систем, поэтому предполагается использовать свойство стохастичности матрицы переходов для реализации более эффективного параллельного алгоритма.

2. Исследование преобразований векторных пространств над конечным полем в связи с приложениями в алгоритмах защиты информации

Докладчик: Малахов Станислав Сергеевич
Научный руководитель: Рожков Михаил Иванович

MDS (Maximum Distance Separable) матрицы широко используются для синтеза блочных алгоритмов защиты информации, в которых знаки преобразованного алгоритмом сообщения зависят от максимально возможного числа знаков входного сообщения. При этом матрицы с большим числом единичных и малым числом различных элементов представляют особый интерес с точки зрения эффективной реализации матрично-векторных операций в условиях ресурсных ограничений и являются предметом настоящего диссертационного исследования. В рамках исследования описывается новый метод проверки признака MDS матриц над конечным полем. Применение этого метода демонстрируется на примере матриц специального вида порядка 8, содержащих большое число единиц и малое число различных элементов. Были получены теоретические и практические оценки вычислительной сложности предложенного метода, и с его помощью построены некоторые классы MDS матриц. Кроме того, для циркулянтных матриц были доказаны необходимые условия MDS. На основании доказанных необходимых условий был разработан алгоритм, позволивший получить ряд классов циркулянтных матриц, среди которых следует искать MDS матрицы. Вместе с тем для циркулянтных матриц был также разработан алгоритм проверки признака MDS, более эффективный чем общий алгоритм проверки определителей всех квадратных подматриц.

1. Асимметричные полевые транзисторы на основе графена и углеродных нанотрубок для поляризационно-чувствительного детектирования терагерцового излучения

Докладчик: Матюшкин Яков Евгеньевич
Научный руководитель: Гольцман Григорий Наумович

Излучение терагерцового диапазона (от 0.1 до 1 мм), благодаря своим уникальным свойствам, вызывает большой интерес ученых последние несколько десятилетий. Это, главным образом, связано с возможностью применения терагерцовых волн для прикладных задач: исследований космоса, систем безопасности, медицины и телекоммуникаций. Несмотря на многолетние усилия исследователей, задачи по созданию компактных и эффективных терагерцовых приборов (источников излучения, детекторов, модуляторов и др.) по-прежнему остаются актуальными. Одним из путей создания чувствительных, перестраиваемых детекторов терагерцового диапазона, является использование наноразмерных материалов, в частности, графена и углеродных нанотрубок.  Данная работа посвящена созданию и исследованию полевых транзисторов на основе графена и углеродных нанотрубок для поляризационно- и фазово-чувствительного детектирования терагерцового излучения. В работе экспериментально показано, что основным механизмом детектирования излучения, в исследуемых устройствах, является интерференция плазменных волн в канале полевого транзистора. Полученные результаты помогают заложить основу для создания плазмонных терагерцовых интерферометров, спектрометров на чипе и высокочувствительных детекторов поляризации терагерцового излучения.

2. Квантовая томография сверхпроводникового однофотонного детектора

Докладчик: Полякова Маргарита Игоревна
Научный руководитель: Гольцман Григорий Наумович

В работе представлен протокол квантовой томографии детектора, который позволяет для сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD), с внутренней эффективностью обнаружения близкой к единице измерять эффективность обнаружения двух горячих пятен и извлекать длину взаимодействия горячих пятен. При анализе данных выявлен значительный паразитный вклад в измеряемую двухпятенную эффективность, связанную со схемой смещения цепи, и найден способ исключить этот вклад на этапе обработки данных или непосредственно в эксперименте. Найденное в результате работы значение насыщения двухпятенной эффективности указывает на длину взаимодействия горячих пятен порядка размера ширины полоски.

3. Теоретическое исследование явлений, связанных с эффектом близости в контакте сверхпроводника с необычными магнетиками

Докладчик: Яговцев Владимир Олегович
Научный руководитель: Пугач Наталия Григорьевна

Исследовался обратный эффект близости в структурах со сверхпроводящими и сильно ферромагнитными слоями. В качестве магнетиков рассматривались ферромагнитные металлы и диэлектрики.

Использовался метод квазиклассических уравнений Узаделя c граничными условиями для сильно спин-поляризованных ферромагнетиков, которые были записаны группой Эшрига.

Получены зависимости наведенной намагниченности от различных параметров для сверхпроводящего слоя. Данная намагниченность возникает в результате обратного эффекта близости и была предсказана в работе Волкова, Бержере и Эфетова.

Показано, что сверхпроводящий параметр порядка на границе с магнетиком подавляется слабо.

Обнаружена нелинейная зависимость наведенной намагниченности от координаты и от угла спинового смешивания. Это связано с тем, что магнитное поле магнетика создает триплетные куперовские пары из синглетных и в то же время подавляет синглетную сверхпроводимость.

Проведено сравнение результатов модели с экспериментом для структур Al/Eu.

В данный момент завершается разработка программы, рассчитывающей плотности состояний электронов в исследуемых структурах.

Обратный эффект близости исследуется в нашей работе для расчета болометра, который был предложен Джазотто. Такие болометры могут широко использоваться в различных приложениях, в том числе в детекторах и для изучения реликтового космического излучения.

1. Разработка методов и алгоритмов обнаружения маркеров нарушения углеводного обмена по ЭКГ при удаленном скрининге населения

Докладчик: Новиков Роман Сергеевич
Научный руководитель: Позин Борис Аронович

Сахарный диабет 2 типа (СД2) – заболевание, распространенное как в России, так и во всем мире. У 5% взрослого населения России есть СД2, причем у большей части он не диагностирован. Если у пациентов обнаруживать заранее нарушения углевдодного обмена (НУО), еще не "развившиеся" до СД2, такие пациенты смогут предотвратить заболевание профилактическими мерами (измененем образа жизни без лекарств). В масштабах страны раннее обнаружение НУО позволит снизить заболеваемость СД2 и уменьшить общую стоимость лечения пациентов с СД2.
Для раннего выявления НУО необходимо проводить скрининг населения  в группе риска. Однако существующие рекомендуемые (инвазивные) скрининговые тесты слишком дорогие, требуют наличия лабораторий и медперсонала в первичном звене для сбора и анализа крови, что в масштабах страны недостижимо.
Работа посвящена разработке и исследованию методов и алгоритмов неинвазивной обработки ЭКГ. В рамках работы проводится: разработка и экспериментальная оценка методов выявления маркеров НУО с помощью анализа ЭКГ; разработка технологии проведения неинвазивного скрининга на наличие НУО и проведение ее валидации с участием медработников; разработка и испытание автоматизированной системы неинвазивного скрининга на наличие НУО, использующей разработанную технологию.

2. Разработка и исследование системы неинвазивного мониторинга параметров крови

Докладчик: Чукарин Марк Игоревич
Научный руководитель: Юрин Александр Игоревич

Рассмотрен пример построения модели неинвазивного глюкометра на основе волоконно-оптического преобразователя прямого типа с внешней модуляцией, использующего излучение ближнего инфракрасного диапазона. Предложена методика определения уровня глюкозы и коррекции погрешностей измерений за счет применения излучения двух различных длин волн. Приведено описание и результаты исследования модели волоконно-оптического глюкометра.

1. Исследование и разработка замедляющих систем для приборов и устройств терагерцового диапазона

Докладчик: Пресняков Семен Андреевич
Научный руководитель: Кравченко Наталья Павловна

В ходе работы над диссертацией рассматривались различные конструкции замедляющих систем для построения приборов в субмиллиметровом диапазоне. На основе замедляющих систем различных типов анализировалась возможность реализации лампы бегущей волны (ЛБВ) для работы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Анализ моделей замедляющих систем и секций приборов на их основе проводился с использованием метода эквивалентных систем и волноводно-резонаторной модели. Проводились исследования возможности применения терагерцового диапазона электромагнитных волн в различных областях, в том числе биомедицинских целях. Были проведены работы по созданию модели для оценки воздействия терагерцовых волн на биологические ткани (сетчатку глаза).

2. Исследование микроволновых частотно-селективных устройств на основе грибовидных метаматериалов

Докладчик: Скуридин Андрей Андреевич
Научный руководитель: Елизаров Андрей Альбертович

Работа посвящена исследованию физических особенностей планарных грибовидных метаматериалов и разработке на их основе малогабаритных микроволновых частотно-селективных устройств различного функционального назначения. Метаматериалы являются перспективным решением проблемы улучшения характеристик микроволновых устройств в силу наблюдения в них эффектов, не достижимых в природных средах и материалах. В работе рассмотрено влияние геометрических размеров ячеек метаматериала на его дисперсионные характеристики и проведено моделирование нескольких микроволновых частотно-селективных устройств на метаматериале. Показано, что применение метаматериала позволяет расширить полосу режекции волноводного фильтра и снизить его массогабаритные характеристики. Также показано, что на основе метаматериала возможно создание согласованной волноводной нагрузки и чувствительного элемента для неразрушающего контроля параметров технологических сред.

Дифференциальные игры в задачах управления неопределенными объектами

Докладчик: д.т.н., профессор-исследователь Афанасьев Валерий Николаевич

В докладе рассматривается теория дифференциальных игр в задачах управления неопределенными системами (системами, описываемыми обыкновенными дифференциальными уравнениями с неполной информацией о состоянии, параметрах и взаимодействии со средой). В качестве основного метода синтеза и анализа решения задач условной оптимизации для подобных систем использован метод динамического программирования. Рассмотрены проблемы существования и единственности решений уравнений Беллмана-Айзекса. Для получения решения уравнения в частных производных первого порядка предложен алгебраический метод. В качестве примера приведено решение и моделирование задачи Лотке-Вольтерра.

Квантовые метаматериалы и приборы на их основе

Докладчик: директор Центра квантовых метаматериалов, профессор Вагов Алексей Вячеславович

В этом обзорном семинаре я кратко опишу основные направления исследований в лаборатории «Центр Квантовых метаматериалов». Будет рассказано о том, как возникло и видоизменялось понятие метаматериалов, зачем они нужны, и почему квантовая физика играет большую роль в определении их свойств. Я расскажу об объектах различной эффективной размерности 0D (квантовые точки), 1D ­(сверхтонкие провода) и 2D ­(слоистые структуры типа графена), как они получаются, чем интересны, и где их применяют или планируют применять. Я также расскажу о сверхпроводящих структурах с необычными магнитными свойствами, в частности о тонких пленках и ферромагнитных сверхпроводниках, в которых может наблюдаться спонтанное возникновение сложных пространственных конфигураций намагниченности. 

ON THE CONTROL THEORETICAL FOUNDATIONS OF REINFORCEMENT LEARNING

Докладчик: Dr. habil. Vadim Azhmyakov

ABSTRACT

Our talk is devoted to the control theoretical principles and algorithmic implementation of the advanced numerical methods from the Optimal Control Theory (OCT). We consider OCT techniques in the Reinforcement Learning (RL) computational framework. Recently some researchers (mostly from USA, China) have detected a deep interconnection between the classical OCT and the conceptual part of the RL: http://www.mit.edu/~dimitrib/RLbook.html.

We also refer to [2 - 3] for the related ideas and results. It is common knowledge, that the conventional OCT includes many effective, rigorous, and practically approved systems optimization algorithms (see e.g. [1] and [3]). This fact is due to a relatively large “uptime” of this specific control engineering area.

The main idea of the proposed concept consists in the natural methodology transfer from OCT to the modern RL. We discuss here the above transferring approach and indicate some novel RL research directions.   

Bibliography

[1] V. Azhmyakov, A Relaxation Based Approach to Optimal Control of Switched Systems, Elsevier, Oxford, 2019.

[2] D. P. Bertsekas, Value and Policy Iteration in Deterministic Optimal Control and Adaptive Dynamic Programming, Lab. for Information and Decision Systems Report LIDS-P-3174, MIT, May 2015 (revised Sept. 2015);

IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, Vol. 28, 2017, pp. 500-509.

[3] D.P. Bertsekas, Reinforcement Learning and Optimal Control, Athena Scientific, 2019

Математические вопросы взаимодействия средств защиты информации

Докладчик: к.ф.-м.н., доцент Нестеренко Алексей Юрьевич

В рамках доклада будут представлены результаты, вошедшие в диссертацию на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
В первой части доклада рассматриваются вопросы применения в средствах защиты информации математического аппарата эллиптических кривых, в частности,  рассматривается задача о построении явного вида эндоморфизма эллиптической кривой и практическом применении такого эндоморфизма в схемах защиты информации.
Во второй части доклада исследуются свойства генераторов псевдослучайных последовательностей, использующих представления действительных иррациональных чисел в заданной системе счисления. Третья часть доклада посвящена  вопросу о применении равновероятных сжимающих отображений для реализации режимов аутентификационного шифрования.
В завершение доклада приводятся примеры нескольких схем, обеспечивающих защищенное взаимодействие средств защиты информации, и предлагается подход к оценке безопасности таких схем.

Перенос заряда, тепла и спина в сверхпроводниковых гибридных структурах

Докладчик: PhD, профессор Васенко Андрей Сергеевич

В докладе будут рассмотрены процессы зарядового, энергетического и спинового транспорта в сверхпроводниковых гибридных структурах. В таких структурах сверхпроводник мезоскопических размеров находится в электрическом контакте с несверхпроводящими материалами (металл, ферромагнетик, топологический изолятор и т.д.). Будут рассмотрены процессы Джозефсоновского и диссипативного электронного транспорта, процесс электронного охлаждения и процессы с учётом спина электрона, изученные в работах автора. Будут также рассмотрены приложения изученных эффектов в области сверхпроводниковой микро- и нано-электроники.

1. Разработка и исследование методов проектирования связных радиотехнических систем в условиях влияния флуктуационных линейных и нелинейных контактных радиопомех

Докладчик: Уткин Борис Владимирович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Грачев Николай Николаевич

Появление новых требований к массогабаритным параметрам радиоэлектронного оборудования в условиях развития современной техники приводит к росту контактных радиопомех, то есть радиопомех, возникающих за счёт переизлучения от токопроводящих конструкций, содержащих подвижные контактные соединения. Это приводит к потребности в учёте влияния данного вида помех на связную радиотехническую систему и в применении мер по снижению их влияния. Работа посвящена разработке и исследованию методов проектирования связных радиотехнических систем в условиях влияния контактных радиопомех для повышения помехозащищённости устройств. Для решения поставленной задачи выполняется прогнозирование контактных радиопомех на подвижных объектах путём построения моделей контактных соединений и разработки методов анализа их параметров.

2. Разработка и исследование методов передачи информации в условиях превышения уровня шума над полезным узкополосным сигналом

Докладчик: Артамонов Дмитрий Олегович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Грачев Николай Николаевич

Существуют различные методы подавления помех в радиосистемах передачи информации (РСПИ). В частности, помех, превышающих уровень полезного сигнала. Однако, эти методы, в большинстве случаев, основаны на известных параметрах помехи, таких как: частотный диапазон, время возникновения, направление воздействия, поляризация и т. д. Также известно, что РСПИ с одним приемным каналом не имеют эффективных средств подавления мощных помех, превышающих уровень полезного сигнала. Кроме того, существуют фундаментальные ограничения одноканальных систем, сформулированные в теореме Шеннона-Хартли. В данной диссертационной работе проводится исследование метода помехозащищенной передачи информации, основанного на пространственно-разнесенном двухканальном синхронном приеме. Результаты исследования показывают высокую эффективность предлагаемого метода. Теоретическая модель обеспечивает безошибочную передачу информации при воздействии широкополосной помехи, превышающей уровень полезного сигнала более чем на 20 дБ. Данный метод позволит значительно улучшить помехоустойчивость РСПИ. Реализация метода на современной радиоэлектронной базе на сегодняшний день является актуальной задачей.

1. Актуальные направления развития цифровой трансформации горнотехнических систем

Докладчик: академик РАН, директор ИПКОН РАН Захаров Валерий Николаевич

В докладе подробно рассматриваются задачи внедрения в производственные процессы горно-рудных предприятий цифровых технологий. Основное внимание уделяется многофункциональным информационным системам обеспечения безопасности и системам управления предприятием. Рассматривается понятие интеллектуального горного предприятия. 

2. Предложения по сквозной технологической платформе цифровой трансформации предприятий минерально-сырьевого комплекса РФ

Докладчик: советник директора МИЭМ НИУ ВШЭ, д.т.н. Нефедов Сергей Игоревич

В сообщении приводятся официальные данные по современному внедрению цифровых технологий на предприятиях минерально-сырьевого комплекса Российской Федерации. Проводится анализ текущего состояния развития отечественных цифровых вычислительных платформ, цифровых вычислительных систем и микроэлектроники. Вводится понятие сквозной технологической платформы в задачах цифровизации. Анонсируется запуск проекта по созданию сквозной технологической платформы цифровизации на базе некоммерческой организации "Технологическая платформа твердых полезных ископаемых".

1. Модернизация модели управления кибер-физической системой водоснабжения с целью обеспечения стратегической безопасности современного города

Докладчик: Фомин Николай Александрович

Научный руководитель: д.т.н., профессор ИПУ РАН Мещеряков Роман Валерьевич

Управление цифровым городом – новый вызов, стоящий перед Российской Федерацией. Тренд цифровизации предъявляет повышенные требования по совершенствованию моделей управления сложными социально-экономическими системами с целью улучшения их эффективности и надежности функционирования. Внедрение цифровых технологий имеет определенные преимущества, но при этом несет дополнительные риски, особенно при использовании импортной компонентной базы, устанавливаемой на морально и физически изношенном оборудовании систем водоснабжения.

Для снижения рисков безопасности при цифровизации объектов водоснабжения в настоящей работе получены следующие решения:

• Разработана новая модель безопасности социально-экономической системы цифрового водоканала. В основе модели - метод оценки защищенности КФСВ и метод повышения устойчивости КФСВ к потенциальным уязвимостям;
• Создан новый метод оценки защищенности КФСВ, отличающаяся от существующих выявлением и классификацией потенциальных уязвимостей, угроз и рисков функционирования КФСВ Умного города;
• Разработан новый метод повышения устойчивости КФСВ к потенциальным уязвимостям, его уникальностью являются способы оценки КФС и сценарное моделирование выведения из строя КФС;
• Разработан новый метод формирования критериев оценки безопасности альтернатив управления, отличающаяся от известных экспертной оценкой негативных факторов функционирования КФСВ.

2. Повышение эффективности ввода излучения от однофотонных источников в интегрально-оптические микросхемы

Докладчик: Комракова София Андреевна

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Гольцман Григорий Наумович

Все существующие на настоящий момент схемы для доставки излучения от однофотонных иточников имеют низкую эффективность в связи с большими потерями на массивных оптических элементах. Эффективность таких схем составляет всего несколько процентов. В предложенном проекте мы инкапусулирем излучающий одиночные фотоны наноалмаз в волновод из нитрида кремния с торцевым вводом и выводом излучения. Такая конфигурация, согласно расчётам, может дать эффективность близкую к 90 процентам существенно сократив оптические потери. 

3. Квантово-оптическая интегральная микросхема для вибронного бозонного сэмплинга

Докладчик: Конышев Юрий Викторович

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Гольцман Григорий Наумович

Глобально, исследования по квантовым вычислениям можно разделить на два направления: разработка универсального цифрового квантового компьютера, способного решать широкий класс задач эффективней, чем классический компьютер, и создание аналоговых симуляторов – устройств, решающих одну или несколько узкоспециализированных задач эффективней классического компьютера.

Одним из таких симуляторов выступает схема «вибронного бозонного сэмплирования». Схема “ вибронного бозонного сэмплирования” позволяет вычислять вибронные (электронно-колебательные) спектры молекул быстрее классических компьютеров и рассчитывать вибронные спектры крупных молекул, не поддающихся расчёту на ПК в связи со значительным размером исследуемой системы. Вибронные спектры связаны с такими важными молекулярными процессами как поглощение, эмиссия и резонансная рамановская спектроскопия.

Таким образом, реализация симулятора, способного вычислять вибронные спектры молекул, дает возможность продемонстрировать превосходство квантовых вычислений над классическими в практически важной задаче.

Создание интегрально-оптического чипа, который реализует схему “ вибронного бозонного сэмплирования”, является целью моей кандидатской диссертации.

В докладе будет представлен анализ проблем, которые возникают при попытках реализовать данную схему на практике, и возможные пути их решения.

1. Исследование энергетической релаксации в неупорядоченных металлических плёнках

Докладчик: Ломакин Андрей Игоревич

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Гольцман Григорий Наумович

Тонкие сверхпроводниковые плёнки являются основой многих электронных приборов, в частности сверхпроводниковых однофотонных детекторов.  Известен экспериментальный факт, что основные характеристики однофотонных детекторов, такие как квантовая эффективность, зависят от качества и способа изготовления плёнок, а в особенности от степени беспорядка.  В моей диссертационной работе будет проводиться исследование зависимости свойств тонких плёнок нитрида ниобия от параметра, характеризующего уровень их беспорядка. Предполагаемое исследование будет проводиться двумя методами- измерение магнетосопротивления и отклика на излучение. Полученные благодаря этим методам данные по времени релаксации энергии в зависимости от степени беспорядка могут быть полезны для улучшения характеристик приборов на основе тонких плёнок.

2. Исследование универсальности модели статистической механики методами машинного обучения

Докладчик: Чертенков Владислав Игоревич

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Щур Лев Николаевич

В настоящей работе исследуются методы извлечения знаний о спиновых моделях статистической механики методами машинного обучения. Нейронные сети позволяют обобщать большое количество неструктурированных данных, извлекать полезную информацию и строить сжатые векторные представления. Мы исследуем спиновые модели в классах универсальности Изинга и 4-компонентного Поттса. Термодинамические свойства моделей исследуются нейронными сетями от самых простых архитектур до более сложных и современных. Анализ и выводы строятся на сравнении нейросетевых и классических методов исследования.

1. Разработка моделей и методов планирования ресурсов беспроводной сети шестого поколения с применением алгоритмов машинного обучения

Докладчик: Гайдамака Анна Александровна

Научный руководитель: д.т.н., профессор Кучерявый Евгений Андреевич

Свормы беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в настоящее время находят многочисленные применения в различных областях. При выполнении своих задач БПЛА вынуждены полагаться на внешнюю информацию о позиционировании для поддержания топологии и коммуникации в сворме. Однако некоторые критически важные задачи, такие как спасательные операции, выполняются в местах, где эта информация частично или полностью недоступна, например, в глухих лесах, горах, в закрытых помещениях. Эта проблема особенно ярко проявляется в динамических условиях сети, вызванных мобильностью дронов, а также их присоединением и выходом из сети. В представленном исследовании мы предлагаем полностью распределенный алгоритм построения виртуальной системы координат, используемой для геоподобной маршрутизации, путем аппроксимации координат физических узлов сети. Предложенный алгоритм, названный градиентной маршрутизацией, основывается на информации о однохоповых и двухоповых соседях, в отличие от обычных протоколов географической маршрутизации, которые полагаются на информацию о внешнем позиционировании. Мы оцениваем предложенное решение, используя топологические и связанные с маршрутизацией метрики. Мы также численно оцениваем как размер сети влияет на успешность обнаружения маршрута.

2. Эффективные алгоритмы обнаружения активности вредоносного программного обеспечения с помощью методов машинного обучения

Докладчик: Смирнов Данил Вадимович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Евсютин Олег Олегович

Общая цель данной работы – повышение полноты и точности существующих методов обнаружения активности вредоносного программного обеспечения (далее – ВПО) под ОС Windows с использованием алгоритмов машинного обучения и методологии MITRE ATT&CK (наиболее систематизированной классификации методов атаки, используемых злоумышленниками). Основные положения работы: (1) в ней дается полное описание методов обнаружения и классификации вредоносных программ; (2) исследуются проблемы и ограничения применения методов обнаружения ВПО с помощью машинного обучения; (3) изучаются вопросы формирования выборки ВПО, предобработки и разметки полученных данных; (4) производится экспериментальная апробация созданной методики извлечения признаков активности ВПО; и (5) обучение модели (моделей) машинного обучения на основе извлеченных признаков. Кроме того, в работе (6) представлены актуальные проблемы, связанные с применением различных методов машинного обучения, а также (7) обсуждаются новые направления исследований. Основным текущим результатом данного исследования является алгоритм извлечения поведенческих признаков активности ВПО под ОС Windows на базе методологии MITRE ATT&CK, а также воспроизводимые экспериментальные результаты по созданию наборов данных для моделей машинного обучения для обнаружения ВПО.

3. Математические модели, методы и программное обеспечение формирования адаптивного контента образовательных интернет-ресурсов

Докладчик: Алдунин Дмитрий Александрович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Мальцева Светлана Валентиновна

В докладе рассматривается задача формирования оптимальной индивидуальной образовательной траектории (ИОТ) обучающегося на площадках массовых открытых онлайн-курсов (МООК) на основании имеющихся и целевых знаний и навыков обучающегося. Предложена математическая модель и сформулированы задачи булевого программирования, позволяющие найти оптимальную ИОТ в зависимости от предпочтений обучающегося, а также архитектура применяющего модель рекомендательного сервиса.

1. Разработка модели и алгоритмов повышения эффективности работы для систем распределённого реестра

Докладчик: Джонов Азамат Темурмаликович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Авдошин Сергей Михайлович

В настоящее время технологии распределенного реестра являются одними из динамично-развивающихся технологий и активно внедряются в разные сектора экономики. Технология направлена на установление доверительных отношений в цифровой среде благодаря обеспечению прозрачности истории транзакций, улучшению отслеживания действия внутри процессов, децентрализации хранения и обработки данных, а также обеспечению безопасности обмена данными между участниками.

С ростом популярности использования распределенных реестров количество транзакций увеличилось, однако из-за ряда ограничений существуют проблемы с их масштабируемостью. Как следствие данных ограничений, в настоящее время системы на базе технологии распределенного реестра не готовы к промышленному использованию.

Целью диссертационной работы является разработка модели и алгоритмов для повышения эффективности работы систем распределенного реестра за счёт решения проблемы масштабируемости путем повышения скорости обработки транзакций.

2. Методика исследования деформационного поведения сверхпластических материалов

Докладчик: Миколаенко Вадим Витальевич

Научный руководитель: к.т.н., доцент Аксенов Сергей Алексеевич

Сверхпластическая газовая формовка – это перспективная технология, позволяющая из листовых заготовок производить тонкостенные изделия сложной геометрической формы, востребованных в автомобильной, медицинской и аэрокосмических отраслях. При производстве таких изделий необходимо корректно задать режим давления и температуры, чтобы заготовка вошла в состояние сверхпластичности, при котором возможно её бездефектное формоизменение при больших деформациях. Режим давления и температуры устанавливаются исходя модели деформационного поведения материала, которая связывает степень и скорость деформации с напряжением. Как правило такая модель содержит множество параметров.
Существует ряд экспериментальных методик, позволяющих рассчитать параметры модели, среди которых основной является механическое испытание плоских образцов на одноосное растяжение с постоянной скоростью деформации. Стандартная процедура интерпретации результатов экспериментальных данных предполагает расчет кривых напряжения деформации и построение по ним модели деформационного поведения материала, аппроксимирующей полученные зависимости. Однако у такого подхода есть несколько недостатков. Во-первых, процедура аппроксимации не обеспечивает минимума отклонения получаемой модели от кривых напряжения деформации. Во-вторых, процедура интерпретации результатов основывается на предположении об однородности распределения скоростей деформации в рабочей зоне образца. В реальности же это не так. Это приводит к тому, что особенности формоизменения образца могут влиять на результаты испытаний и искажать кривые напряжения-деформации, по которым строиться модель.
В данной работе описана методология построения уточнённой модели деформационного поведения материала, решающая проблемы, обнаруженные в рамках стандартного подхода. В основу методологии заложена, итерационная процедура обратного анализа, на каждом шаге которой проводится серия конечно-элементных моделирований, что позволяет учесть особенности течения материала в образце. Исходя из результатов моделирования проводится коррекция кривых напряжения-деформации, по которым далее строится уточнённая модель деформационного поведения материала. Также при построении модели усовершенствована процедура аппроксимации кривых напряжения-деформации, что позволяет получить более точную модель при использовании меньшего количества параметров в сравнении со стандартным подходом.
Описанная методология апробирована на реальных экспериментальных данных, полученных из испытаний на растяжение плоских образцов из сплава системы Al-Mg-Fe-Ni. Для этого было разработано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать процедуру обратного анализа, на каждом шаге которой проводится: конечно-элементное моделирование, расчёт и коррекция кривых напряжения-деформации, построение по ним утонённой модели деформационного поведения материала.

1. Исследование и разработка композитных радиоматериалов стойких к эффектам электризации

Докладчик: Муллахметов Ильшат Рамилович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Пожидаев Евгений Дмитриевич

Работа посвящена повышению срока активного существования космических аппаратов посредством выбора полимерных диэлектриков космической техники устойчивых к возникновению электростатических разрядов при экстремально низких температурах. В ходе работы предложена лабораторная методика исследования радиационной электропроводности полимеров при их импульсном и непрерывном облучении электронами при низких температурах; проведены экспериментальные исследования радиационной электропроводности модельного полимера – полистирола, а также проведено численное моделирование процесса заряжения.

2. Исследование и разработка безразрядной изоляции проводов и кабелей космического применения

Докладчик: Толстиков Семён Юрьевич

Научный руководитель: д.т.н., профессор Саенко Владимир Степанович

В докладе будут рассмотрены предложенные физическая и аналитические модели процесса заряжения диэлектрического слоя для проводов космического применения. Показано, что для различных соотношений радиусов металлической жилы и изоляции, а также темновой проводимости материала изоляции можно рассчитать возможность возникновения ЭСР типа токопроводящая жила – диэлектрик. Полученные данные предназначены для использования при моделировании и тестировании поведения проводов на предмет возникновения ЭСР в условиях околоземной среды.

1. Эффект близости и эффект Джозефсона в гибридных структурах сверхпроводник/ топологический изолятор

Докладчик: Карабасов Тайржан

Научный руководитель: PhD, профессор Васенко Андрей Сергеевич

В данной работе исследуется характер сверхпроводящего состояния в структурах сверхпроводник/ферромагнетик/ топологический изолятор. Поверхностные состояния топологического изолятора обладают линейным спектром, что отличается от состояний в обычном металле, где дисперсия электронов квадратичная по импульсу. В работе показаны некоторые эффекты возникающие в сверхпроводящих системах с топологическим изолятором и наведенным обменным полем. В частности, показано влияние намагниченности ферромагнетика в плоскости на сверхпроводимость вблизи S/F интерфейса. Рассчитано основное состояние системы в присутствии однородного обменного поля в плоскости в этой системе. Выявлены особенности основного состояния. В частности, показана возможность реализации диодного эффекта в системе. Данное исследование представляет практическую ценность для разработки сверхпроводящих устройств для наноэлектроники и спинтроники. В качестве дальнейших планов запланированы исследования по поиску оптимальных параметров для наибольшей эффективности диодного эффекта, а также  исследования по способам повышения эффективности диодного эффекта в таких структурах.

2. Теоретическая разработка элементной базы для сверхпроводящих квантовых устройств

Докладчик: Скуратов Максим Игоревич

Научный руководитель: к.ф.-м.н., профессор Пугач Наталия Григорьевна

Существует множество задач, решаемых людьми, которые возможно частично или полностью автоматизировать. Одним из наиболее перспективных инструментов для этих целей являются искусственные нейронные сети. В последнее время программные реализации нейронных сетей встречают все больше и больше ограничений, в связи с чем все большую актуальность обретает вопрос поиска альтернативной базы для построения такого рода моделей: аппаратных сверхпроводящих реализаций. Об этом вопросе и пойдет речь в данном докладе.

1. Выявление и локализация экстремумов напряжения или тока в электрических цепях для уменьшения их уязвимости

Докладчик: Газизов Рустам Рифатович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Елизаров Андрей Альбертович

Доклад посвящен рассмотрению важной научной задачи из области электромагнитной совместимости: поиску уязвимых мест в электронной аппаратуре. Для решения поставленных задач в настоящей работе применяются методы моделирования и поиск максимумов напряжения, а также N-нормы.

2. Построение информационно-аналитических инструментов для организации оперативного геомониторинга опасных явлений

Докладчик: Некрасов Глеб Александрович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Прокофьева Екатерина Николаевна

Разработка информационно-аналитических инструментов для организации оперативного геомониторинга явлений на недоступных человеку объектах является актуальной проблемой современной горной промышленности. Применение таких инструментов позволяет повысить эффективность контроля за состоянием подземных объектов, улучшить условия безопасности работы горняков и предотвратить возможные аварии и катастрофы. Благодаря использованию новых технологий, таких как акустическая томография и лазерное сканирование, а также математических методов обработки данных, удается создавать более точные и надежные 3D-модели подземных объектов.

1. Исследование информационных характеристик естественных языков в связи с разработкой методов оценки защищенных информационных систем

Докладчик: Малашина Анастасия Геннадьевна

Научный руководитель: к.т.н., доцент Лось Алексей Борисович

Важной характеристикой информационных систем и каналов связи является степень их защищенности. Для того чтобы оценить безопасность передачи информации, необходимо описать параметры различных моделей источников сообщения. Например, степень защищенности конкретной модели канала связи можно определить с помощью оценки доли неизвестной информации, которую возможно восстановить, используя уязвимости этой системы. 

Целью работы является исследование возможности восстановления отдельных частей неизвестного текстового сообщения в рамках заданной модели канала связи в случаях, когда полное восстановление невозможно. В качестве основного метода исследования предлагается алгоритм частичного восстановления текста сообщений и рассматриваются его математические свойства в различных случаях.  Основной задачей моделирования является оценка эффективности предлагаемого алгоритма, в частности, оценка доли восстановленных знаков.  На основе предложенного метода проводится построение теоретических и экспериментальных моделей процедуры частичного восстановления сообщений и рассматриваются возможные ситуации появления информации о возможных вариантах неизвестных символов передаваемого сообщения.

Предлагаемый метод основан на предварительном создании статистических словарей текстовых отрезков коротких длин, выборе  потенциально пригодных для восстановления, отрезков сообщения, построении всех возможных вариантов восстановления с использованием известной информации о возможных вариантах символов сообщения и отборе осмысленных вариантов восстановления по словарю. Для предложенного алгоритма определены критерий отбора подходящих для восстановления отрезков и критерий возможности восстановления отрезков, основанный на допустимой степени неопределенности при восстановлении частей исходного текста. В целях исследования предложенного алгоритма построены математические модели канала связи, построения словарей  и процесса восстановления  отрезков неизвестного сообщения.  На основе проведенного моделирования получен ряд теоретических утверждений о математических свойствах предлагаемого алгоритма, включая вероятностные распределения числа осмысленных текстов и подходящих для восстановления отрезков сообщения. Количественные результаты эффективности алгоритма для русского языка позволяют определить оптимальные параметры процедуры восстановления.

Таким образом, разрабатываемая процедура частичного восстановления отдельных отрезков сообщения характеризуется достаточной эффективностью в рамках рассматриваемых моделей канала и источников сообщений. Результаты исследований могут быть использованы для развития методов анализа и синтеза современных алгоритмов защиты информации и разработки защищенных информационных систем.

2. Адаптация методов машинного обучения для задач противодействия мошенничеству в банковской и финансовой сфере

Докладчик: Воробьев Иван Александрович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Лось Алексей Борисович

Борьба с мошенничеством в финансовой сфере является актуальной и сложной проблемой. Благодаря применению традиционных методов машинного обучения темп роста уровня потерь от действий мошенников удалось снизить. Тем не менее текущие и прогнозные потери значительно влияют на финансовую устойчивость компаний. Предлагаются новые способы улучшения показателей точности и полноты выявления мошенничества в банковских операциях и в страховых претензиях. В банковской отрасли рассматривается процесс принятия решения в момент исполнения операции, при этом созданные экспертами правила усиливаются элементами искусственного интеллекта. В страховании используется классификатор, обученный методами машинного обучения, и обогащается данными извлеченными из графа претензий. Результаты экспериментов показали значительный прирост качества выявления мошенничества в обеих индустриях.

1. Исследование и разработка метода расчета коэффициента усиления электрического поля на неоднородностях для материалов радиоэлектронных средств космических аппаратов

Докладчик: Агапов Илья Игоревич

Научный руководитель: д.т.н., профессор Саенко Владимир Степанович

В настоящем исследовании выполняется разработка рекомендаций по применению материалов печатных плат и по модификации этих материалов для повышения их устойчивости к возникновению ЭСР. Проведен анализ литературы по темновой проводимости традиционных композитных материалов печатных плат и полиимида, как перспективного материала печатных плат космической техники. Выполнены предварительные исследования электропроводности полиимида при пониженных температурах и определена его устойчивость к возникновению ЭСР в этих условиях. Разработана методика изготовления образцов, наполненных полимеров на основе эпоксидной смолы и технического углерода с различной темновой проводимостью. Проведено исследование их электрических характеристик. В стадии изготовления находится макет радиотехнического устройства - гетеродина на подложке с повышенной проводимостью, исключающей возможность возникновения ЭСР. Планируется сравнение характеристик этого макета с его аналогом выполненным на базе традиционной печатной платы.

2. Исследование кинетики проводимости диэлектриков радиоэлектронных средств космических аппаратов при длительном вакуумировании

Докладчик: Ашмарин Валентин Александрович

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Тютнев Андрей Павлович

Доклад посвящен проблеме исследования кинетики темновой электропроводности диэлектриков печатных плат при длительном вакуумировании и разработке методики их выбора для исключения физической возможности возникновения в этих диэлектриках электростатических разрядов при функционировании в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов. Важность проведения таких испытаний обусловлена тем,  что электропроводность диэлектриков при длительной выдержке в вакууме разительно отличается от значений полученных в натурных условиях. Наши предварительные исследования показали, что снижение проводимости отечественного стеклотекстолита после длительного воздействия вакуума уменьшилось почти в 300 раз по сравнению с проводимостью исходного образца при той же комнатной температуре. При этом наблюдалось значительное изменение энергии активации проводимости. Вторым этапом рассмотрена необходимость модификции расчета кинетики радиационной электропроводностиэлектропроводность полиэтилентерефталат ПЭТФ при длительном облучении с различной мощностью дозы.

3. Разработка и исследование методов повышения эффективности человеко-машинного взаимодействия на основе взгляда

Докладчик: Чжао Дарисий Гуанлинович

Научный руководитель: д.т.н., руководитель лаборатории робототехники НИЦ "Курчатовский институт" Карпов Валерий Эдуардович

В работе представлены результаты разработки, реализации и экспериментальной оценки методов, повышающих эффективность человеко-машинного (ЧМ) взаимодействия на основе отслеживания взгляда пользователя («глазоуправления»). Разработан ЧМ интерфейс выбора подвижных объектов на экране монитора с помощью прослеживающих движений глаз, проведено сравнение его применения с использованием компьютерной мыши. Для решения одной из основных проблем глазоуправления, неустраняемых ложнопозитивных срабатываний («проблема прикосновения Мидаса»), разработана методика подтверждения выбора короткими голосовыми командами. В модельных экспериментах с использованием данных ЭЭГ и координат взгляда, полученных в реальных экспериментах по глазоуправлению, исследована возможность решения этой проблемы при выборе подвижных объектов на основе ЭЭГ-маркера ожидания срабатывания интерфейса.

1. Детектор с разрешением числа фотонов на основе сверхпроводниковой полоски микрометровой ширины

Докладчик: Дрязгов Михаил Александрович

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Корнеев Александр Александрович

Сверхпроводящие однофотонные детекторы (Superconducting Single Photon Detector – SSPD) – известны уже два десятилетия, они отлично зарекомендовали себя для регистрации одиночных фотонов с хорошей чувствительностью (до 98%), быстрым временем отклика и пикосекундными временным разрешением. Описанные характеристики позволили SSPD стать основным инструментом для регистрации одиночных фотонов в целом ряде приложений, а также способствовали поиску способов их использования для определения числа фотонов в импульсе излучения, что актуально и востребовано для многих областей квантовой оптики.

До 2017 года считалось, что ширина сверхпроводящих полосок SSPD должна быть около 100 нм, однако в 2018 г. было экспериментально показано, что однофотонное детектирование возможно с помощью сверхпроводящих полосок микронной ширины. SSPD на основе таких полосок являются весьма перспективными для согласования с многомодовым волокном, так как обладают большей площадью и меньшей кинетической индуктивностью, и могут быть использованы для создания детектора с различением числа фотонов в импульсе излучения (PNR – Photon Number Resolving). Соединение нескольких SSPD последовательно или параллельно друг с другом позволяет получать амплитуды импульсов напряжения, зависящие от количества детекторов, одновременно перешедших в нормальное состояние (при условии, что каждый отдельный детектор поглощает один фотон).

В докладе рассматривается проблема обеспечения работоспособности SSPD на основе сверхпроводящих полосок микронной ширины и сравниваются используемые решения. Также сравниваются конфигурации, используемые для реализации PNR-детектора, по ряду параметров: число различаемых фотонов, влияние тепловых шумов, чувствительность к процессу изготовления. Детекторы были изготовлены из плёнок NbN с критическими температурами от 7.6 К до 8.9 К, поверхностным сопротивлением от 585 Ом/квадрат до 672 Ом/квадрат, шириной сверхпроводящих полосок от 0.3 мкм до 1 мкм, количеством последовательных секций от 5 до 11, максимальная достигнутая эффективность детектирования 30%, максимальное разрешимое число фотонов в оптическом импульсе 11.

2. Методы оболочечного анализа данных для интервальных оценок и их применение

Докладчик: Демин Сергей Станиславович

Научный руководитель: д.т.н., профессор Алескеров Фуад Тагиевич

Предложены новые методы количественной оценки эффективности функционирования схожих объектов по фиксированному набору параметров, значения которых известны неточно. Для разработанных методов, основанных на идее использования интервальных представлений для описания значений параметров из набора, установлены их математические свойства и исследовано влияние этих свойств на результаты количественной оценки эффективности функционирования схожих объектов, как на модельных примерах, так и в конкретных реальных системах. Предложенные в работе схемы расчета указанных количественных оценок использовались для сравнения эффективности функционирования а) действующих региональных систем противопожарной безопасности в Российской Федерации, и б) действующих противокоронавирусных карантинных мер в крупнейших странах мира.

1. Разработка модели оценки надежности топологий сетей доступа с использованием технологии виртуализации

Докладчик: Шибаев Роман Владимирович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Полесский Сергей Николаевич

Исследована проблема обеспечения надежности при виртуализации сетевых функций. Определена цель исследования, которая заключается в повышении показателей надежности программного обеспечения в контроллерах SDN. Проведён анализ архитектур и элементов виртуализации сетевых функций, требования к качеству обслуживания SDN, проблем обеспечения надежности при виртуализации сетевых функций. Исследованы модели роста надёжности программного обеспечения в контроллерах SDN и разработка методики выбора модели роста надёжности для SDN, метод оценки надёжности NFVI. Выработаны рекомендации по применению модели роста надёжности для SDN контроллеров на базе открытой сетевой операционной системы. Разработан метод оценки надежности NFVI посредством внедрения неисправностей в облачные вычисления. Разработан алгоритм размещения контроллеров SDN с учетом масштабируемости и надежности
Разработан комплекс для оценки надёжности на базе гибридной архитектуры SDN/NFV, выполнены его экспериментальная проверка и внедрение результатов работы.

2. Разработка методики проектирования комплектов ЗИП территориально-распределенных электронных средств с использованием метода имитационного моделирования

Докладчик: Татунов Сергей Юрьевич

Научный руководитель: к.т.н., доцент Полесский Сергей Николаевич

В диссертационной работе описывается разработка методики оценки расчета комплекта ЗИП на этапе проектирования территориально-распределенной системы с учетом логистической цепочки доставки и применения логико-алгоритмических моделей. Разработана имитационная модель расчета ЗИП по методике, а также комплексная модель “Изделие-Система ЗИП”.

Ключевые слова: надежность, ремонтопригодность, комплект ЗИП, запасные части.

1. Разработка методики сквозного проектирования маршрутизаторов для беспроводных сенсорных сетей для отслеживания технического состояния линий электропередач

Докладчик: Новиков Константин Викторович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Полесский Сергей Николаевич

Под эгидой реализации ведомственного проекта «Цифровая энергетика», поднимается вопрос повышения качества электроснабжения социально значимых объектов и вводятся меры по цифровизации электрических сетей. В данной работе предлагается методика сквозного проектирования узлов беспроводной сенсорной сети с двухуровневой топологией, которые способны снизить время простоя и повысить коэффициент готовности электрической сети вышестоящего уровня. Предложенная методика отличается надёжностно-ориентированным подходом к проектированию, который направлен на минимизацию времени простоя разрабатываемых устройств. По результатам выполнения процесса проектирования по предложенной методике, создаётся встроенный цифровой двойник системы, способствующий повышению её показателей надёжности. В работе представлена структура беспроводной сенсорной сети и функциональная модель сквозной методики проектирования, предложен частный маршрут сквозного автоматизированного проектирования. Предложены расчётные математические модели для определения коэффициента готовности сети, представлены результаты апробации методики и предложен метод верификации полученных результатов в лабораторных условиях.

2. Исследование и разработка метода измерения квантового выхода фотогенерации в материалах солнечной энергетики

Докладчик: Астафьев Антон Викторович

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Тамеев Алексей Раисович

В разработке пленочных фотопроводников для фотодиодов и фотовольтаических устройств перспективными являются полимерные и органические соединения. Такие соединения позволяют формировать пленочные покрытия из жидких растворов с помощью продвинутых поливных технологий. Поиск пленкообразующих полимерных фотопроводников является актуальной задачей. Фотоэлектрические свойства полимерных материала обусловлены эффективностью поглощения фотонов, фотогенерации и транспортом носителей заряда в пленке. При исследовании материалов требуются физико-технические подходы, применимые к пленочным покрытиям. Один из методов – электрографический. Он позволяет выполнять прямые измерения квантовой эффективности фотогенерации (КЭФ) свободных электронов и дырок - одной из основных характеристик процесса фотогенерации. При этом метод не требует большого количества входных условий. В работе представлен электрографический метод экспериментального определения КЭФ, измерительная установка, проведены измерения изготовленных полимерных образцов.

3. Разработка ТГц камеры реального времени на основе планарных диодов с барьером Шоттки

Докладчик: Приходько Анатолий Николаевич

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Чулкова Галина Меркурьевна

Представлена технология планарных диодов Шоттки, предназначенных для использования, на их основе, детекторов и фазовращателей в составе субтерагерцовых приемников и маршрутизаторов в сетях связи шестого поколения (6G). Процесс изготовления диодов большей частью основан на селективном травлении GaAs, позволяющем реализовать как металлический подвесной мост, оканчивающийся микроразмерным контактом Шоттки с эпитаксиальным n-GaAs слоем, так и мембрану в слое полуизолятора SI-GaAs толщиной 140-200 мкм под ним, играющей роль четвертьволновой закоротки, которая помимо этого металлизируется. Для анализа транспортных свойств диода используется W-функция Ламберта, которая позволяет представить зависимость тока от напряжения смещения диода как функцию в явном виде с учетом паразитного сопротивления. Это в свою очередь дает возможность функционально анализировать частотно-зависимый импеданс диодной структуры. ЭМ моделирование и предварительные испытания производительности показывают, что разработанная технология подходит для реализации детекторов, работающих в субтерагерцовом диапазоне.

1. Получение гомогенных и гетерогенных металлических нанопроволок методом матричного синтеза, исследование кинетики их роста, структуры и физических свойств

Докладчик: Панов Дмитрий Вячеславович

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Бондаренко Геннадий Германович

В работе получены наноструктуры трех конфигураций на металлической подложке: цилиндрические нанопроволоки, нанопроволоки конической формы, структуры типа “сэндвич” (нанопроволоки, находящиеся между двумя слоями подложек), разработаны режимы получения нанопроволок и металлизации поверхности матрицы. В частности, при получении нанопроволок переменного сечения, имеющих коническую форму, был подобран оптимальный состав электролита с добавлением блескообразователя ЦКН-74, увеличивающего смачивание. Такие «острийные» структуры могут найти применение в качестве эмиттеров электронов или ионов.

Методами растровой электронной и атомно-силовой микроскопии выполнено исследование структуры полученных нанопроволок, проведено сравнение нанопроволок различных типов – цилиндрических, конических, и «сэндвичевых» - массивов нанопроволок между двумя металлическими поверхностями.

Предложена и реализована также методика синтеза трёхмерных сеток из нанопроволок внутри пор трековых мембран

При исследовании наноструктур кобальта с помощью метода рентгеноструктурного анализа обнаружено, что при изменении условий электроосаждения (потенциала осаждения, pH раствора) имеет место структурно фазовое превращение; например, увеличение pH раствора приводит к  переходу от гранецентрированной кубической к гексагональной кристаллической решетке.

Установлено, что использование медных пленок с расположенными на них медными нанопроволоками значительно усиливает каталитический эффект при окислении окиси углерода. Выявлено, что наибольший эффект (возрастание степени окисления на 60–70%) достигается в случае цилиндрических нанопроволок. Эффект наблюдается при достаточно низких температурах 200–350°С. Таким образом, продемонстрирована возможность применения одномерных наноструктур в каталитическом окислении окиси углерода. Окисление СО чрезвычайно важно – например, в доочистке автомобильных выхлопных газов.

2. Система цифровой инвентаризации компьютерных сетей с использованием алгоритмов интеллектуальной обработки информации

Докладчик: Драчев Григорий Александрович

Научный руководитель: к.т.н., доцент Истратов Анатолий Юрьевич

В докладе рассматривается разработка комплексной системы алгоритмов и программ, позволяющих получать информацию о состоянии аппаратных и программных компонентов произвольной вычислительной сети. Проанализированы и выбраны методы определения программных и аппаратных источников информации в сети. Определен набор характеристик для идентификации источников информации. Предложен метод выделения закономерностей в информации от источников. Разработан алгоритм предобработки, структуризации и обогащения информации от источников. Предложено преобразование информации в вектор характеристик фиксированной размерности. На основе обработанной и проанализированной информации от источников сформирована база примеров и разработана модель искусственной нейронной сети для решения задачи классификации важности информации. Предложенные алгоритмы, методы и средства синтезированы в систему цифровой инвентаризации. Реализован интерфейс взаимодействия разработанной системы цифровой инвентаризации с внешними отчетными системами.