Интеллектуальные методы синтеза проектных решений.

Основным содержанием НИР, определяющим научную новизну и значимость результатов, является обобщение и разработка оригинальных эволюционных методов поиска оптимальных проектных решений (конструкций, структурных схем, расписаний и т.п.), включая методы многокритериальной оптимизации, мультиметодные и фрагментные генетические алгоритмы, методы «роя частиц», способы кодирования проектных решений.

 

Разработка и обоснование методов моделирования динамических объектов с гарантированной точностью.

Разрабатываются численные методы и программное обеспечение моделирования процессов во временной области с гарантированной точностью, в том числе, многопериодных процессов на протяжении десятков тысяч и более периодов колебаний. Существующие программы численного решения, как правило, не обеспечивают необходимой точности и, что самое главное, даже не определяют факта потери точности. Создается программное обеспечение, реализующее разработанные методы, и предназначенное для анализа динамических процессов в объектах механической и электрической природы, включая объекты микроэлектроники, нанотехнологий, мехатроники и др. -см. http://pa10.ru/

 

Интеллектуальные системы и технологии создания и развития баз научных и образовательных ресурсов.

Центральное место среди работ по информатизации образования занимает создание образовательных ресурсов, выполняемое с помощью специальных инструментальных систем. Эти работы находятся на стыке направлений «Информационно-телекоммуникационные технологии» и «Социально-образовательные и здоровьесберегающие технологии».

Основным отличием инструментальных и автоматизированных обучающих систем, разрабатываемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана, от существующих альтернатив является интеллектуализация информационно-образовательной среды на основе применения онтологий приложений. Среди ряда преимуществ, обусловливаемых применением онтологий, наиболее важной является адаптация синтезируемых учебных пособий и траекторий обучения к индивидуальным запросам и особенностям обучаемых, в том числе к особенностям обучения лиц с физическими отклонениями здоровья. Адаптация повышает качество обучения. Формирование адаптированных пособий осуществляется в оперативном режиме с малыми затратами времени и средств на основе предварительно созданных баз знаний.

 

Разработка технологии создания 3D моделей зданий и систем инженерных коммуникаций.

Методика создания 3D актуальных, полных и точных моделей зданий для обеспечения профилактики и предотвращения чрезвычайных и кризисных ситуаций и апробация разработанной методики на примере основных зданий (включая общежития) МГТУ имени Н.Э.Баумана. Модели и системы 3D моделирования зданий должны входить важной составной частью в системы обеспечения профилактики и предотвращения чрезвычайных и кризисных ситуаций. Поэтому эта тема имеет отношение и к направлению «Системы противодействия терроризму».

 

Моделирование угроз информационной безопасности систем модульной авионики

Построение формализованной модели угроз в комплексах связи и навигации самолета. Имитационное моделирование атак на комплексы связи и системы навигации самолета с применением аппарата сетей Петри. Разработка методов защиты автоматизированных систем авиационной техники от угроз информационной безопасности.

 

Методы распознавания образов в автоматических системах управления мобильными роботами

Исследование методов распознавания заданного объекта на изображении с использованием современных программных инструментов и с учетом ограничений мобильных вычислительных платформ. Исследование систем технического (или компьютерного) зрения, входящих в состав систем управления мобильных робототехнических комплексов. Исследование и разработка системы управления мобильным роботом на основе системы распознавания образов. Исследование и разработка систем управления группой наземных мобильных роботов, движущихся строем.

 

3D реконструкция объекта по фотографиям в контрольно-измерительной системе
  • Обработка искажений, интерполяция точного кадра:
    • компенсация оптических и иных искажений на фото с помощью калибровочной оснастки, символов на доске, лазерных отметок;
    • создание «точного» кадра по серии кадров с камеры с помощью интерполяции или выбора наилучшего кадра из серии.
  • Поиск ключевых точек:
    • поиск точек пересечения, ребер на фото;
    • определение 2D координат ключевых точек (КТ);
    • определение центров окружностей скруглений на фото, учитывая, что отверстия фотографируются под углом;
    • определение глубины отверстий.
  • Определение 3D КТ:
    • - преобразование 2D координат ключевых точек в 3D (по 2D координатам КТ для снимков с разных камер).

 

Разработка автоматизированного программного комплекса для анализа функционального состояния человека с использованием информационного анализа биологических сигналов

Исследование основных аспектов формирования и записи электрокардиограмм, изучение методов анализа вариабельности сердечного ритма на длительных записях ЭКГ. Разработка экспериментального программного комплекса для анализа и интерпретации электрокардиограмм, фотоплетизмограмм и баллистокардиограмм, обеспечивающего выделение и коррекцию информативных признаков электрокардиосигнала в диалоговом режиме, автоматическую разметку кардиокомплексов, а также анализ вариабельности сердечного ритма на холтеровских записях ЭКГ.

 

Автоматизация проектирования хирургических, терапевтических и реабилитационных процессов в медицине.

Разрабатываются методы трехмерного геометрического моделирования для визуализации патологий органов человека (в первоочередном порядке внимание уделяется черепно-мозговым и челюстно-лицевым травмам и врожденным дефектам) и на этой основе проектирование имплантатов, планирование и моделирование процессов проведения хирургических операций. В помощь терапевту разрабатываются методы определения доз медикаментозных воздействий и компьютерного прогнозирования течения болезни для больных диабетом.

 

Моделирование в биомеханике.

Создание моделей опорно-двигательного аппарата человека и применение методов численного решения уравнений для разработки конструкций протезов и имплантатов, расчета допустимых нагрузок на органы человека при определенных профессиональных видах деятельности.

 

Численная микромеханика композиционных материалов и конструкций

Исследование микромеханики композиционных материалов. Разработка математических моделей, численных методов и программного обеспечения для проведения автоматизированных вычислительных экспериментов в рамках механики сплошных и гетерогенных сред. Использование специализированных численных схем для вычисления эффективных характеристик композиционных материалов (многомасштабная механика сплошных сред). Решение задач анализа напряженно-деформированного состояния специальных композитных конструкций различного назначения, включая элементы авиационной, ракетно-космической техники, строительные конструкции, конструкции нефте-газовой отрасли. Проведение прикладных НИР и ОКР.

 

Разработка ресурсоемкого программного обеспечения инженерного анализа

Разработка программного обеспечения инженерного анализа (CAE систем) и распределенных программных систем для проведения ресурсоёмких вычислений. Разработка специализированных библиотек функций параллельных вычислений для решения сложных вычислительных задач. Разработка специализированных программных каркасов, CASE инструментариев, упрощающих разработку программного обеспечения. Применение методов реактивного, потокоориентированного и графоориентированного программирования. Разработка клиент-серверных и распределенных систем. Кроссплатформенная разработка. Разработка различных web-приложений. Разработка программных инструментариев визуализации результатов расчетов.

 

Оптимизация в сложных технических и социальных системах. Обработка больших массивов данных. Суррогатное моделирование.

Численное решение прикладных задач оптимизации параметров различных сложных технических процессов и систем. Разработка функций агрегаторов и подготовки исходных данных. Решение задач обработки больших массивов данных. Решение задач кластеризации. Применение методов машинного обучения. Построение имитационных моделей сложных технических систем и процессов на основе методов суррогатного моделирования. Проведение прикладных НИР и ОКР.

 

Автоматизация научных исследований

Автоматизация управленческих процессов проектной, научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности. Разработка программных инструментариев автоматизации разработки документации.

 

Моделирование динамики перспективных устройств космической робототехники

Перспективы космической робототехники связаны с созданием новых классов систем, не имеющих на сегодняшний день эксплуатируемых аналогов, например, крупногабаритных многофункциональных наращиваемых космических систем. Создание таких систем требует использования специальных робототехнических средств. Поэтому актуальной является проблема разработки монтажно-сервисных роботизированных космических модулей (МСРКМ), осуществляющих захват фрагментов собираемой конструкции, доставляющих их к месту сборки и устанавливающих в штатное положение при помощи манипулятора.

Разрабатываются методы построения иерархической совокупности моделей динамики МСРКМ, основанных на использовании механических расчетных схем различной степени детализации. Проводятся исследования характерных режимов движения МСРКМ, не воспроизводимых в полной мере в наземном эксперименте. Осуществляется синтез законов совместного управления положением (движением) основания в инерциальном пространстве и положением (движением) груза относительно основания. Целью исследований является комплексное научно-методическое обеспечение этапов проектирования, создания и эксплуатации МСРКМ.