2025 №2(67)

СОДЕРЖАНИЕ

  1. Бредихин С. В., Щербакова Н. Г. Структурные свойства мультиплексной сети авторов научного журнала   
  2. Дель И. В., Старченко А. В. Краткосрочный прогноз скорости ветра на основе искусственных нейронных сетей с применением метода декомпозиции на вариационные моды           
  3. Ивлев А.Д., Линев А. В. Реализация алгоритмов подготовки начального состояния системы кубитов с учетом ограничений современных квантовых компьютеров
  4. Леонова Ю. Ф. Оптимизация программного кода на примере алгоритма для решения задачи коммивояжера       
  5. Турсунов Ш. А., Рашидов А. Э. Анализ алгоритмов кодирования категориальных данных   

С. В. Бредихин, Н. Г. Щербакова

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Новосибирск, Россия

СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА МУЛЬТИПЛЕКСНОЙ СЕТИ АВТОРОВ НАУЧНОГО ЖУРНАЛА               
 
УДК 519.177
DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-5-18
EDX: YYQLGV

Ряд социальных комплексных систем допускает формальное представление в виде мультиплексной сети, в которой множество однородных факторов объединены внутренними и межслойными отношениями. Каждый слой представляет свой тип бинарных отношений. В статье представлен метод моделирования реальной двухслойной взвешенной сети авторов научного журнала. Приведены формальные определения основных параметров, характеризующих топологию мультиплексной сети. Выполнен вычислительный эксперимент, иллюстрирующий метод моделирования сети авторов научного журнала, измерены значения параметров, определяющих ее структуру.

Ключевые слова: комплексные системы, анализ данных, библиометрия, научное соавторство, цитирование, мультиплексные сети, центральность акторов, кластеризация.

Библиографическая ссылка: Бредихин С. В., Щербакова Н. Г. Структурные свойства мультиплексной сети авторов научного журнала //"Проблемы информатики", 2025, № 2, с.5-18 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-5-18. – EDN: YYQLGV


И. В. Дель*. А. В. Старченко**

Томский государственный университет,634050, Томск, Россия
Институт оптики атмосферы СО РАН, 634055, Томск, Россия
 
КРАТКОСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ СКОРОСТИ ВЕТРА НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ С
ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ДЕКОМПОЗИЦИИ НА ВАРИАЦИОННЫЕ МОДЫ
УДК 519.6, 004.032.26
DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-19-32
EDX: VKPBAD

Прогнозирование скорости ветра с использованием нейронных сетей становится все более ак-туальным в условиях изменения климата и увеличения частоты экстремальных погодных яв-лений. Кроме того, краткосрочный прогноз локальной скорости ветра чрезвычайно важен для обеспечения безопасной и эффективной работы ветровых электрических станций и аэропортов. Современные методы машинного обучения, включая нейронные сети, способны обрабатывать большие объемы данных и выявлять сложные зависимости, что позволяет значительно повысить точность прогнозов. «Шум» во входных данных, обусловленный различными внешними факторами, часто снижает точность построенных по ним прогнозов, и, как следствие, влияет на производительность и качество математической модели.

Для повышения точности и заблаговременности краткосрочного прогнозирования скорости ветра по измеренным значениям метеорологических параметров за предыдущие часы предложен гибридный метод, который использует искусственные нейронные сети (ИНС) в сочетании с фильтрацией входного сигнала методом декомпозиции на вариационные моды (Variational Mode Decomposition — VMD). Применение разработанного гибридного метода краткосрочного прогноза позволило достичь значительного увеличения точности прогнозирования. В частности, средняя абсолютная ошибка (Mean Absolute Error, МАЕ) и средняя абсолютная процентная ошибка (Mean Absolute Percentage Error, MAPE) снизились не менее чем на 90 % (до 0.013-0.101 м/с и 0.9 %-6.1 %, соответственно) при рассмотренных вариантах заблаговременности. Полученные значения метрик МАЕ и МАРЕ подтверждают высокую точность разработанного метода, поскольку МАРЕ менее 10 % можно классифицировать как превосходное прогнозирование. Оценивая полученные результаты, можно сделать вывод о целесообразности дальнейшей работы по использованию предложенного гибридного метода для повышения качества краткосрочного прогнозирования скорости ветра и других метеопараметров, получаемых в результате наблюдений.

Ключевые слова: искусственные нейронные сети, временные ряды, вариационная модовая декомпозиция, краткосрочный локальный прогноз скорости ветра.

Библиографическая ссылка: Дель И. В., Старченко А. В. Краткосрочный прогноз скорости ветра на основе искусственных нейронных сетей с применением метода декомпозиции на вариационные моды //"Проблемы информатики", 2025, № 2, с.19-32 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-19-32. – EDN: VKPBAD
 

А.Д. Ивлев, А. В. Линев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.П. Лобачевского, 603950, Нижний Новгород, Россия

РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПОДГОТОВКИ НАЧАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ КУБИТОВ С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ СОВРЕМЕННЫХ КВАНТОВЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

УДК 519.688
DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-33-47
EDX: FCJOXG

Подготовка произвольного начального состояния системы кубитов является важной и ак-туальной задачей квантовых вычислений. Ее значимость обуславливается тем, что многие квантовые алгоритмы требуют предварительной загрузки классических данных на квантовые устройства. Соответственно, вычислительные затраты на загрузку данных могут накладывать ограничения на возможное квантовое ускорение, а точность подготовленного состояния влияет на корректность результатов алгоритмов. В данной работе рассмотрены несколько актуальных подходов к подготовке начального состояния, а также их алгоритмическая трансляция в язык QASM с учетом топологии и базисных наборов гейтов современных квантовых компьютеров. Проведены эксперименты на симуляторе идеального квантового компьютера и симуляторе зашумленного квантового компьютера с характеристиками реальной системы, по результатам которых проведено сравнение теоретических и практических оценок точности, глубины и размеров квантовых схем рассматриваемых алгоритмов.

Ключевые слова: квантовые вычисления, подготовка квантового состояния, трансляция, QASM.

Библиографическая ссылка: Ивлев А.Д., Линев А. В. Реализация алгоритмов подготовки начального состояния системы кубитов с учетом ограничений современных квантовых компьютеров //"Проблемы информатики", 2025, № 2, с.33-47 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-33-47. – EDN: FCJOXG

Ю. Ф. Леонова

Южно-Уральский государственный университет, 454080, Челябинск, Россия

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОДА НА ПРИМЕРЕ АЛГОРИТМА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КОММИВОЯЖЕРА

УДК 004.051
DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-48-64
EDX: KQAAFR

В статье рассматриваются методы оптимизации программного кода, реализующего алгоритм соединения циклов для решения задачи коммивояжера. Особое внимание уделено параллелизации вычислений с использованием технологий ОрепМР и MPI, а также оптимизации структуры данных и управления памятью для повышения эффективности алгоритма. Применение предложенных методов к задачам большой размерности продемонстрировало значительное сокращение времени выполнения и более эффективное использование вычислительных ресурсов. Предложенные подходы к оптимизации могут быть применены к широкому кругу задач комбинаторной оптимизации, где важны быстродействие и рациональное распределение ресурсов.

Ключевые слова: задача коммивояжера, комбинаторная оптимизация, оптимизация про-граммного кода, оптимизация производительности, параллельные вычисления, инструментирование и профилирование.

Библиографическая ссылка: Леонова Ю. Ф. Оптимизация программного кода на примере алгоритма для решения задачи коммивояжера //"Проблемы информатики", 2025, № 2, с.48--64 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-48-64. – EDN: KQAAFR

Ш.А. Турсунов, А. Э. Рашидов

Самаркандский государственный университет имени Шарофа Рашидова, 703004, Самарканд, Узбекистан

АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ КОДИРОВАНИЯ КАТЕГОРИАЛЬНЫХ ДАННЫХ

УДК 519
DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-65-80
EDN: ALXCCT

Известно, что эффективность искусственного интеллекта, признанного наиболее полезным инструментом во всех сферах, тесно связана с рядом факторов. Один из ключевых факторов — необходимость преобразования входных данных в формат, понятный алгоритмам ИИ, поскольку они основаны на математических операциях. Однако часто встречаются данные, на которых невозможно напрямую выполнять арифметические действия. Удаление таких данных может негативно повлиять на результат, поэтому требуется их преобразование в числовую форму. Существуют различные методы кодирования категориальных данных, и выбор наилучшего из них представляет собой сложную исследовательскую задачу. В данной работе проводится анализ 12 методов преобразования текстовых данных. Рассматриваются преимущества и недостатки каждого подхода, а также проводится их сравнительный анализ с выводами.

Ключевые слова: искусственный интеллект, кодирование категориальных данных, методы кодирования данных.

Библиографическая ссылка: Турсунов Ш. А., Рашидов А. Э. Анализ алгоритмов кодирования категориальных данных //"Проблемы информатики", 2025, № 2, с.5-18 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-2-5-18. – EDN: ALXCCT