Представлена математическая формализация акустических помех в системах роевого мониторинга. Описаны подходы, обеспечивающие подавление собственного шума одиночного дрона, но не учитывающие динамику акустических каналов и нестационарность спектра при маневрах. Предложена модель принимаемого сигнала, учитывающая вышеописанные факторы и служащая теоретической основой для разработки алгоритмов совместного шумоподавления. Проведен анализ практической применимости для роев из нескольких дронов.

Для того чтобы агенты могли ориентироваться в пространстве, необходимо использовать их объектно-ориентированные трехмерные представления, сохраняющие согласованность во времени по мере поступления новых кадров с бортовых камер. Традиционные методы либо используют откалиброванные RGBD-данные с эталонной глубиной, либо характеризуются недостаточной модульностью из-за тесной интеграции с внутренними представлениями фундаментальных моделей. Предложен метод онлайн-картографирования динамического окружения, позволяющий преодолеть отмеченные недостатки и не требующий дополнительного обучения. Метод объединяет показатели пространственного перекрытия, смещения 3D-центроидов и визуальносемантического сходства в единую целевую функцию. Показано, что эти компоненты целевой функции дополняют друг друга, так как визуальная идентификация неоднозначна при наличии пространственно разнесенных объектах одного класса, в то время как геометрические данные ненадежны для различных объектов, находящихся в смежных локациях. Отслеживание объектов в динамичной сцене осуществляется путем агрегирования оценок во времени, модулируемого наличием объекта в поле зрения. Испытания на наборах данных ScanNet200 и Replica подтвердили конкурентоспособность разработанного метода. Качественная оценка на данных Aria Digital Twin продемонстрировала устойчивость идентификации объектов в условиях значительных смещений и оптических перекрытий.

Рассматриваются особенности выбора контролируемых выходов при разбиении их на два подмножества при организации схем встроенного контроля для дискретных устройств с использованием свойств кодов паритета. Описаны три основные структуры контроля вычислений, функционирующие в импульсном режиме при использовании временнόй избыточности и представлении сигналов в виде последовательностей нулей и единиц. Предложена структура контроля вычислений на выходах дискретных устройств, сочетающая свойства классической структуры контроля по паритету и структуры с контролем самодвойственности вычислений. Установлены особенности выделяемых подмножеств выходов дискретных устройств. Показано, что могут быть выделены такие способы разбиения выходов на подмножества, для контроля каждого из которых используются исключительно самодвойственные или исключительно „близкие“ к ним самоквазидвойственные булевы функции. Получены формулы, описывающие количество способов разбиений выходов дискретных устройств на подмножества с особыми свойствами. Приведены примеры расчетов по данным формулам. Описаны закономерности, присущие рассматриваемым структурам и проявляющиеся при увеличении числа выходов дискретных устройств. Результаты представленного исследования могут быть интересны разработчикам дискретных устройств с обнаружением неисправностей, реализуемых на различной элементной базе.

Рассматривается проблема проектирования аппаратных ускорителей для систем краевого искусственного интеллекта с учетом ограничений на используемые ресурсы. Разработана модульная параметризуемая архитектура нейросетевого процессора, которая позволяет гибко настраивать характеристики ускорителя, включая размеры вычислительных элементов и размер внутренней буферной памяти, под требования целевой системы. Эффективность полученных результатов подтверждена путем моделирования нейросетевого ускорителя на уровне регистровых передач с использованием параметров сверточного слоя нейронной сети YOLOv5s. Исследована зависимость площади кристалла от параметров архитектуры с использованием блока программируемой логики (ПЛИС) системы на кристалле ZYNQ-7000. Показано, что увеличение размеров систолического массива повышает производительность, но эффект прироста снижается при больших значениях. Масштабирование систолического массива также увеличивает количество логических элементов (LUT, Look-Up Table) и однобитных регистров (FF, Flip-Flop) ПЛИС. Увеличение объема внутренней памяти существенно влияет на потребление элементов блочной памяти (BRAM) ПЛИС, но не оказывает значительного воздействия на общую производительность. Результаты экспериментов подтвердили преимущество предложенного подхода в части адаптивности и гибкости настройки под различные сценарии применения. Перспективными областями применения являются системы, требующие высокой производительности при ограниченных ресурсах. Полученные результаты могут служить основой для разработки новых поколений нейросетевых процессоров с возможностью масштабирования производительности и учетом ограничений на ресурсы.

Представлен алгоритм вычислительного проектирования, предназначенный для поиска оптимальных параметров вращательных приводов локомоционных роботов, удовлетворяющих требованиям по производительности и поведению. Антропоморфные роботы, роботы-квадропеды и так называемые роботы общего назначения оснащаются педипуляторными механизмами для перемещения в неструктурированной и априори неизвестной среде. Предъявляемые к ним требования по грузоподъемности, динамичности, энергоэффективности, безопасности и эстетике могут противоречить друг другу. Например, эстетика предполагает минимизацию габаритных размеров приводов, грузоподъемность требует увеличения передаточного отношения, а это повышает отраженную инерцию и потери на трение, пагубно влияя на динамичность и энергоэффективность. Во внешнем цикле предложенного алгоритма выполняется поиск оптимальных параметров вращательных приводов по общей массе и передаточному числу приводов. Регрессионные модели, обученные на паспортных данных коммерческих приводов, восстанавливают ключевые параметры, такие как номинальный и пиковые крутящие моменты, отраженная инерция, постоянная двигателя, оценка габаритных размеров приводов и коэффициент полезного действия редуктора. Во внутреннем цикле предложенного алгоритма решается задача траекторной оптимизации для полной модели динамики робота с ограничениями по моменту, скорости, кинематике и контактам путем оценки энергии через электрическую модель с разделением электрических потерь и потерь на трение. Предложенный алгоритм апробирован на решении задачи проектирования робота-квадропеда. На вход алгоритма поступают параметры поведения (ходьбы, динамических движений, таких как прыжок) и производительности (например, при работе с полезной нагрузкой). На выход алгоритм выдает оценки физических параметров, набор которых достаточен для конструкторской проработки. Верификация параметров выполнена с помощью средств имитационного моделирования.

С помощью роботизированных антропоморфных кистей, способных выполнять функциональные захваты, возможно использовать ручные инструменты и предметы повседневной жизни по прямому назначению, что устраняет необходимость в специализированной оснастке. Обоснован выбор параметров конструкции и рабочих поверхностей тактильных датчиков. Представлен метод системного проектирования таких кистей с тактильной обратной связью. Сначала формируется дискретное пространство проектных кандидатов на основе характеристик приводов и комплектующих. Затем выполняются планирование и верификация траекторий для функциональных захватов; кандидаты ранжируются по эвристической функции, отражающей метрики эффективности захвата. По результатам моделирования наилучшего варианта определяются размеры рабочих поверхностей фаланг и диапазон контактных усилий; синтезируются таксели — эластичные элементы рабочей поверхности тактильного датчика. Исследованы параметры, обеспечивающие компромисс между чувствительностью такселей и их числом, для каждого варианта оценена связь деформаций такселей с контактными усилиями. По результатам апостериорного анализа с учетом требований к диапазону измеряемых усилий и устойчивости к неполноте данных выбраны геометрические параметры датчика. Метод апробирован путем конструирования и тестирования опытного образца антропоморфной роботизированной кисти.

Проанализирована история возникновения и развития устройств, помогающих незрячему ориентироваться в окружающей обстановке. Рассмотрены технические проблемы получения и преобразования пространственных данных к виду, доступному для слухового и тактильного восприятия, а также физиологические особенности человеческого организма и эргономические факторы, которые при этом должны учитываться. Важным фактором, определяющим перспективность совершенствования технических систем замещения зрения, является „пластичность“ человеческого мозга, позволяющая, в частности, воспринимать как визуальную пространственную информацию, полученную через слуховой и тактильный каналы от сложных технических сенсоров. Отмечены основные тенденции развития электронных средств ориентирования для незрячих, возникающие по мере совершенствования доступной аппаратной базы. Для различных подходов к построению вспомогательных систем ориентирования на основе выделенных ключевых аспектов сопоставлены технические средства и проанализированы перспективы их дальнейшего развития. Выявлена критическая зависимость спроса на устройства от их конечной стоимости. Отмечена востребованность простых детекторов препятствий.

Разработана комбинация моделей синхронизации цифровых и физических процессов производства малых космических аппаратов типа CubeSat, обеспечивающая учет степени автоматизации, особенностей каждого этапа производства для достижения наименьшей рассинхронизации. Методологической основой служат методы синхронизации цифровых и физических процессов производства, обеспечивающие учет динамики контролируемых операций и ее предсказание. С использованием Python вычислено рассогласование по нескольким моделям синхронизации как для каждого этапа производства, так и для средней ошибки всего производства. Комбинация математических моделей синхронизации корректируется за счет введения весовых коэффициентов, учитывающих степень автоматизации производственного процесса изготовления CubeSat, с учетом достоинств работы каждой отдельной модели. Предложенный подход может применяться в процессах различного уровня автоматизации: от низкого до близкого к серийному уровня изготовления малых космических аппаратов.