Б.И. Седунов

Современные сложные электронные системы в основном комплектуются ранее освоенными в производстве компонентами. Большое число электронных компонентов, входящих в сложную систему, предъявляет повышенные требования к их надежности и заставляет проектировщиков использовать при разработке системы только хорошо известные и успевшие подтвердить свою надежность компоненты. Однако для достижения уникально высоких характеристик приходится неизбежно рисковать и применять в сложных системах новейшие компоненты, в том числе и работающие на новых физических принципах. В статье проанализирован опыт проектирования сверхсложной системы «Сплав» оперативного наблюдения поверхности Земли из космоса. В базовом элементе системы «Сплав» – фоточувствительной матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС) – использован неизвестный ранее физический принцип синхронного накопления энергии движущегося изображения. Отсутствие прототипа проектируемой системы повлекло за собой большую теоретическую и экспериментальную работу по обоснованию ее работоспособности и по оценке ее будущих характеристик. Базовый элемент определил структуру всей проектируемой системы. Проектирование и экспериментальная отработка новой системы проходили параллельно с разработкой и совершенствованием технологии изготовления новых электронных изделий в соответствии с принципом сопряженного проектирования сложной системы в целом и ее базовых компонентов.

Задача расстановки N невзаимодействующих ферзей на шахматной доске с N × N полей привлекает большое внимание шахматистов, математиков, программистов и разработчиков систем искусственного интеллекта. Известно множество расстановок как для стандартной доски с 8 × 8 полей, так и для досок вплоть до 1000 × 1000 полей. В данной работе производится компьютерное моделирование расстановок ферзей на шахматной доске с N × N полей для визуального анализа и поиска регулярных расстановок, допускающих обобщение на произвольное, сколь угодно большое число N. Найдены регулярные решения для N = 6k + m, где k = 1, 2, 3... – произвольное положительное целое число, а m = –2, –1, 0, 1. Выяснено, что регуляризация затруднена для m = 2 или 3. Найдены псевдорегулярные решения для N = 8 и 9, не существующие при k > 1. Данный подход демонстрирует эффективность взаимодействия исследователя с компьютером, при котором исследователь генерирует алгоритмы решения задачи, а компьютер возвращает ему визуальные образы, допускающие обобщение и математическую индукцию.

Современные формирователи сигналов изображений (ФСИ) на базе ПЗС демонстрируют выдающиеся характеристики: разрешающую способность и чувствительность. Но дискретная структура ПЗС вносит нерегулярность, называемую алиасингом, в их функцию передачи контраста ФПК(νΔ) при пространственной частоте ν, близкой к частоте Найквиста. С опорой на компьютерное моделирование статья дает оценки: – влияния алиасинга на функции передачи контраста как для прямоугольной, так и для синусоидальной штриховых мир; – уровня вносимых алиасингом шумов; – искажений сигналов от точечных объектов при их размерах, близких к размеру пикселя Δ. Функция передачи контраста ФПК(νΔ) здесь оценивается как средняя величина для всей миры. Это дает: ФПК(νΔ) = (sin(πνΔ) / (πνΔ))2 для синусоидальной миры вместо широко используемого в литературе выражения sin(πνΔ) / (πνΔ), пригодного только для оптимальных фаз между изображением и структурой матрицы. Введено и минимальное значение функции передачи контраста, равное sin(2πνΔ) / (2πνΔ), для отражения предельных возможностей ФСИ. Моделирование ФСИ облегчает построение матриц ПЗС со сверхразрешением.

Рост народонаселения Земли на протяжении последних двух тысячелетий весьма точно описывается гиперболическим законом. В данной статье в развитие этого закона предложена модель насыщенного роста численности народонаселения. По мнению автора, гиперболический закон обязан постоянству трудоёмкости удвоения экологической ниши, доступной человечеству. В качестве механизма торможения роста народонаселения в XXI веке предложена степенная зависимость константы трудоёмкости от числа людей на Земле. Рассмотрены сценарии с различными показателями степени и показано, что седьмая степень соответствует известным прогнозам роста численности до 2050 года. Такой крутой рост константы трудоёмкости в ближайшие десятилетия может оказать существенное влияние на многие аспекты жизнедеятельности Человечества.