Science Department

Наукові підрозділи навчально-наукового комплексу ІПСА!

Науковий керівник науково-дослідного відділу системної математики — академік НАН України, доктор технічних наук, професор Михайло Захарович Згуровський.

У зв’язку з інтенсифікацією досліджень процесів в економіці, екології, геофізиці, синергетиці, геоінформатиці тощо останнім часом виникає все більша необхідність у детальному вивченні нелінійних ефектів, які виникають; у дослідженні нових класів математичних моделей з нелінійними, негладкими, розривними та багатозначними залежностями між визначаючими параметрами задачі; у розв'язанні задач керування нелінійними процесами і полями, проблем довгострокових прогнозів функцій стану розв’язків таких задач. Колективом науково-дослідницького відділу системної математики Інституту прикладного системного аналізу НАН України проводяться фундаментальні дослідження таких задач у напрямках:

нелінійний аналіз і керування класами нелінійних геофізичних процесів і полів;
властивості розв’язків диференціально-операторних включень і мультиваріаційних нерівностей для задач аналізу даних про Землю;
теорія глобальних і траекторних атракторів нескінченновимірних динамічних систем.

Завідувач відділу — д.ф.-м.н.
Павло Олегович Касьянов

Поточні наукові публікації

1. Zgurovsky MZ, Kasyanov PO, Valero J (2010) Noncoercive evolution inclusions for Sk type operators. International Journal of Bifurcation and Chaos. doi:10.1142/S0218127410027386 P.O. Kasyanov, V.S. Mel'nik, S. Toscano (2010) Solutions of Cauchy and periodic problems for evolution inclusions with multi-valued 0 wλ –pseudomonotone maps. Journal of Differential Equations. doi:10.1016/j.jde.2010.05.008
2. O.V. Kapustyan, P.O. Kasyanov, J. Valero (2011) Pullback attractors for a class of extremal solutions of the 3D Navier-Stokes equations. Journal of Mathematical Analysis and Applications. doi:10.1016/j.jmaa.2010.07.040
3. Zadoyanchuk NV, Kas'yanov PO (2009) Faedo–Galerkin method for second order evolution inclusions with wλ -pseudomonotone mappings. Ukrainian Mathematical Journal. doi:10.1007/s11253-009-0207-z
4. Zadoyanchuk NV, Kasyanov PO (2010) Analysis and control of second-order differential-operator inclusions with +-coercive damping. Cybernetics and Systems Analysis. doi:10.1007/s10559-010-9208-z
5. Kasyanov PO, Melnik VS, Valero J (2008) On the method of approximation for evolutionary inclusions of pseudomonotone type. Bulletin of the Australian Mathematical Society. doi:10.1017/S0004972708000130
6. Kasyanov PO (2010) Differential-operator inclusions and multivariational inequalities with pseudomonotone mappings Cybernetics and Systems Analysis. doi: 10.1007/s10559-010-9205-2
7. Zgurovsky, M. Z., D’Apice, C., De Maio, U., Gorban, N. V., Kasyanov, P. O., Kapustyan, O. V., ... & Valero, J. (2021). Uniform Global Attractor for a Class of Nonautonomous Evolution Hemivariational Inequalities with Multidimensional “Reaction-Velocity” Law. In Contemporary Approaches and Methods in Fundamental Mathematics and Mechanics (pp. 347-368). Springer, Cham.
8. Zgurovsky, M. Z., & Kasyanov, P. O. (2018). Qualitative and Quantitative Analysis of Nonlinear Systems. Springer International Publishing AG.
9. Kapustyan, O. V., Kasyanov, P. O., & Taranets, R. M. (2021). Strong solutions and trajectory attractors to the thin-film equation with absorption. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 493(2), 124562.
10. Feinberg, Eugene A., Pavlo O. Kasyanov, and Yan Liang. "Fatou's Lemma in Its Classical Form and Lebesgue's Convergence Theorems for Varying Measures with Applications to Markov Decision Processes." Theory of Probability & Its Applications 65.2 (2020): 270-291.
11. Feinberg, Eugene A., Pavlo O. Kasyanov, and Yan Liang. "Fatou's lemma for weakly converging measures under the uniform integrability condition." Theory of Probability & Its Applications 64.4 (2020): 615-630.

Відділ проводить фундаментальні та прикладні дослідження у сфері системного аналізу як прикладної наукової методології, призначеної для дослідження складних, міждисциплінарних проблем різної природи. З позиції методології системного аналізу формулюються методологічні і теоретичні основи формалізації й розв'язання міждисциплінарних задач, що стосуються різних предметних галузей. Розробляються методи формалізації системних задач, приведення їх до розв'язної форми в реальних умовах, що характеризуються наявністю множини суперечливих цілей, різних видів невизначеностей і ризиків.

Разробляється стратегія та супроводження функціонування кібер-фізичних систем (КФС) на основі розробки методично-алгоритмічного інструментарію забезпечення гарантованого функціонування фізичних та обчислювальних моделей для КФС в реальному режимі часу під впливом дестабілізуючих факторів ризику з урахуванням ресурсів допустимого ризику, що забезпечить запобігання загроз і небезпеки функціонування об’єкту на його життєвому циклі.

Створюються обчислювальні алгоритми і процедури розв'язання практичних задач міждисциплінарного характеру з урахуванням обробки великих обсягів даних, залученням апарату нечіткої логіки, інтелектуальних обчислень для ряду застосувань, що відносяться до науково-технічної та соціально-економічної сфер діяльності людини. Зокрема розробляється методологія та прикладні технології інформаційного суспільства та суспільства, заснованого на знаннях.

З використанням моделей і методів системного аналізу, методології передбачення, стратегічного планування, прийняття рішень здійснюється широке впровадження складних взаємозалежних систем різного призначення, що функціонують в умовах невизначеностей, множин конфліктуючих цілей і багатофакторних ризиків.

Завідувач — д.т.н., професор, чл.-кор. НАНУ,
заслужений діяч науки і техніки України
Наталія Дмитрівна Панкратова

Монографії, підручники, навчальні посібники (2005-2020)

Панкратова Н.Д., Савченко И.А., Гайко Г. И. Розвиток підземної урбаністики як системи альтернативних проектних конфігурацій //Наукова думка, Київ. – 2020.-150 c.
Панкратова Н.Д. Системний аналіз. Теорія та застосування. Наук. Думка. -К. – 2018. - 348 с.
Панкратова Н.Д., Малафєєва Л.І Метод Делфі. Теорія та застосування Київ: Вид-во Наук.думка, 2017. 247 с.
Инновационное развитие социо-экономических систем на основе методологий предвидения и когнитивного моделирования. Под редакцией: Г.В. Горелова, Н.Д. Пакратова. Киев: Изд-во Наук.думка, 2016. 464 с.
Панкратова Н.Д. .Савченко І.О. Морфологічний аналіз. Проблеми, теорія, застосування Навчальний посібник. Київ: Вид-во Наук.думка, 2015. 347с.
Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Системный анализ: проблемы, методология, приложения Киев: Изд-во Наук.думка. 2-е издание, переработанное и дополненное. –2011. 743 с.
Панкратова Н.Д., Недашківська Н.І. Моделі і методи аналізу ієрархій:Теорія. Застосування Навчальний посібник. Київ, НТУУ «КПІ»-2010. 372 с.
Zgurovsky M.Z, Pankratova N.D. System analysis: Theory and Applications. Springer. – 2007. 475 p.
Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Системный анализ: проблемы, методология, приложения Изд-во Наук.думка. –2005. 744 с.
Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Технологическое предвидение Киев: Изд-во Политехника. –2005. 165 с.

Поточні наукові публікації (2021-2018)

N.D. Pankratova, G.V.Gorelova, V.A.Pankratov Study of the Plot Suitability for Underground Construction: Cognitive Modellin // Advances in Intelligent Systems and Computing, 2021, 1246 AISC,p.. 246–264 https://doi.org/10.1007/978-3-030-54215-3_16
N.D. Pankratova, G.V.Gorelova, V.A.Pankratov Strategy for Simulation Complex Hierarchical Systems Based on the Methodologies of Foresight and Cognitive Modelling // Advanced Control Systems: Theory and Applications. River Publishers Series in Automation, Control and Robotics. Chapter 9. 2021. P. 257-288
Pankratova, N.D. Creation of Physical Models for Cyber-Physical Systems Lecture Notes in Networks and Systems, 2020, 95, p. 55-63 Book Chapter DOI: 10.1007/978-3-030-34983-7. P.68-77.
Violetta Volkova,GalinaGorelova, NataliyaPankratova The development of the cyberphysical system concept on base of the interdisciplinary theories // Proceedings of IEEE Second International Conference on System Analysis & Intelligent Computing conference (SAIC) 05-09 October, 2020 Kyiv, Ukraine. – P. 20-25. DOI: 10.1109/SAIC51296.2020.9239213
N.D. Pankratova, Y. A. Ptukha Estimation computational models of the cyber-physical systems functioning //System research&Information technology, №1, 2020P. 28-33. DOI: https://doi.org/10.20535/SRIT.2308-8893.2020.1.03
Pankratova, N., Bidyuk, P., Golinko, I.Decision support system for microclimate control at large industrial enterprises // CEUR Workshop Proceedings. 2020. P.489-498
Н.Д. Панкратова, П.И. Бидюк, І.М. Голинко Синтез многомерной системы управления для прецизионного комплекса искусственного микроклимата //System Research & Information Technologies, №1, 2020. С.7-20.DOI: https://doi.org/10.20535/SRIT.2308-8893.2020.1.01
Pankratova, N., Gorelova, G., Pankratov, V.System approach to assessing of the quantitative and qualitative characteristics of information//ACM International Conference Proceeding Series, 2019. DOI:https://doi.org/10.1145/3373722.3373768
Pankratova N.D., Sholokhov A.V. Development of the Robust Algorithm of Guaranteed Ellipsoidal Estimation and Its Application for Orientation of the Artificial Earth Satellite// Cybernetics and Systems Analysis, 55(1). – 2019. -C. 81-89.
Nataliya Pankratova, Volodymyr Savastiyanov Assessment of situations in the field of social disasters basing on the methodology of foresight and textual analytics // Proceedings of the 2019 IEEE Second International Conference IEEE UKRCON-2019 p. 1207-1210, ISBN 9781728138831
Nataliya Pankratova Survivability of Complex Technical Objects Operation in Conditions of Multifactor Risks // International conference on mathematics, informatics and information technologies dedicated to the eminent scientist Valentin Belousov, April 19 – 21, 2018, Balti, Republic of Moldova/ -P. 160-162
Панкратова Н.Д, Савченко И.А., Гайко Г.И., Кравец В.Г. Оценивание перспектив городского подземного строительства на основе модифицированного метода морфологического анализа //Проблемы управления и информатики, № . -2018. –С.92-101
Панкратова Н.Д., Волкова В.Н. Методологии систем и системного анализа как основа развития информатики // International Journal “Information Theories and Applications”, Vol. 12, Number 1 , © 2018. – P. 3-17.
Gorelova G.V., Pankratova N.D., Srategy of complex systems development based at the synthesis of methodologies foresight and cognitive modelling //Proceedings of IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing conference (SAIC) 08-12 October, 2018 Kyiv, Ukraine. – P. 13-19. (SCOPUS)
Pankratova N.D., Nedashkovskaya N.I. Evaluation of Ecology Projects for Black Sea Odessa Region on Basis of a Network BOCR Criteria Model Nataliya D. Pankratova and Nadezhda I. //Proceedings of IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing conference (SAIC) 08-12 October, 2018 Kyiv, Ukraine. – P. 31-35. (SCOPUS)
Панкратова Н.Д. Тенденции и проблемы развития системного анализа как прикладной научной методологии //Сб. Научных трудов XXII Международной научно-практической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении». (SAEC-2018) –Санкт-Петербург,22-24 мая, 2018. – С.28-44.

Поточні наукові проєкти (2015-2021)

«Побудова інформаційно-аналітичної платформи для супроводження функціонування кіберфізичних систем» (2020-2021) МОНУ — керівник Н.Д. Панкратова
«Розробка теоретичних засад сценарного аналізу на основі великих обсягів слабкоструктурованої інформації» (2017-2021) НАНУ. — керівник Н.Д. Панкратова
«Діагностування гарантованого функціонування складних технічних систем в умовах невизначеностей та дестабілізуючих факторів ризику» (2017-2019) МОНУ. — керівник Н.Д. Панкратова
«Побудова інформаційно-аналітичної системи передбачення соціальних лих, викликаних катастрофами і тероризмом» (2016-2017) МОНУ. — керівник Н.Д. Панкратова
«Технології та засоби математичного моделювання, оптимізації та системного аналізу розв’язання надскладних завдань державного значення (2016-2017) МОНУ. — керівник Н.Д. Панкратова
«Розробка методів та інструментальних засобів моделювання та оптимізації структур комп’ютерних мереж нового покоління та складних технічних систем різної природи в умовах дестабілізуючих факторів ризику» (2016-2017) МОНУ — керівник Н.Д. Панкратова
«Розробка теоретичних засад прийняття рішень на основі методології передбачення» (2012-2016) НАНУ — керівник Н.Д. Панкратова
«Modeling and mitigation of social disasters caused by catastrophes and terrorism» NATO.nukr.sfpp 984877 (2015-2016) — керівник Н.Д. Панкратова
«Розробка інформаційно-експертної системи передбачення з урахуванням поглибленої аналітики неструктурованих даних» (2014-2015) МОНУ — керівник Н.Д. Панкратова
«Синтез методологій передбачення і когнітивного моделювання щодо розробки стратегії інноваційного розвитку регіону» (2014-2015) НАНУ. — керівник Н.Д. Панкратова

Відділ проводить наукові дослідження з питань теорії прийняття рішень за умов невизначеності, теорії нескінченновимірних динамічних систем, методів оцінювання та керування нелінійними системами з розподіленими параметрами, нелінійних граничних задач для диференційних рівнянь і варіаційних нерівностей в частинних похідних, керованих марківських процесів, біфуркаційних механізмів горіння полікомпонентних палив; імітаційних і феноменологічних моделей динаміки суспільних процесів, моделей гідродинамічних процесів з врахуванням ефектів пам»яті та не локальності, обчислювальні методи для еволюційних рівнянь, теорії та моделювання систем з передбаченням, дискретних динамічних систем.

В сфері наукових інтересів відділу також: нейромережі, моделювання соціальних систем, моделювання в економіці, моделювання геополітичних процесів, системний аналіз соціальних систем, клітинні автомати, сценарії еволюції великих соціо- економічних систем, сталий розвиток, теорія складності об»єктів та сигналів, застосування геоінформаційних систем, електронне врядування, диференційні рівняння у частинних похідних, динамічний хаос та нелінійні системи, проблеми освіти та науки, турбулентність, дослідження симметрій.

Останнім часом розглядаються: задачі нейроінформатики, біоніки, теорії обчислень, наук про життя, біології та медицині, хімічної інформатики, brain-computer interface.

Завідувач — д.ф.-м.н., професор
Олександр Сергійович Макаренко

Поточні наукові публікації

1. «Методи нелінійного аналізу та топологічні методи теорії варіаційних нерівностей та еволюційних включень» — керівник М.В. Андрєєв;
2. «Побудова, дослідження та застосування принципово нових моделей соціо-економічних систем» — керівник О.С. Макаренко;
3. «Диференціально-операторні включення та еволюційні варіаційні нерівності в нескінченновимірних просторах» — керівник О.С. Макаренко;
4. «Нейромережні та мультиагентні моделі, сценарні та геоінформаційні підходи в дослідженні соціо-економічних систем» — керівник О.С. Макаренко;
5. «Функціонально-топологічні методи аналізу та оптимального керування нелінійними системами з розподіленими параметрами при фазових обмеженнях» — керівник В.С. Мельник;
6. «Прогнозування еволюції макроекономічних та соціальних процесів на основі трансформування офіційної статистичної інформації» — керівник В.С. Мельник;
7. «Розробка методів і алгоритмів аналізу та оптимального керування нелінійними сингулярними системами» — керівник В.С. Мельник;
8. «Розробка методів аналізу, оцінювання та оптимального керування нелінійними нескінченновимірними динамічними системами за умов невизначеності» — керівник В.С. Мельник;

Відділ проводить фундаментальні і прикладні дослідження з математичного забезпечення комп'ютерного проектування, а саме: методів автоматичного формування математичних моделей об'єктів у вигляді алгебро-диференційних рівнянь або рівнянь стану за описом їх структури і компонентів; неявних чисельних методів інтегрування, порядок яких автоматично змінюється від 1-го до 6-го під час обчислень отриманих «жорстких» рівнянь математичної моделі, гарантуючи збіжність рішення і задану похибку; методів рішення погано обумовлених лінеарізованих задач дуже великої розмірності; новітніх методів параметричної оптимізації змінного порядку, в яких на відміну від існуючих при необхідності використовуються додатково члени ряду Тейлора для цільової функції з третіми і четвертими похідними, що апроксимуються через відомі матриці Якобі і Гессе; методи «центрування» рішення в багато параметричному просторі, що підвищує життєздатність об'єктів при зміні їх параметрів; методи сумісного моделювання кількох фізичних ефектів в об'єкті (наприклад, електричного стану і тепловиділення); методи розпаралелювання рішення рівнянь математичної моделі на розподілених комп'ютерних комплексах або кластерах тощо.

На базі оригінальних методів, названих вище, здійснюється розробка і впровадження конкурентно-здатних систем комп'ютерного проектування різного призначення, наприклад, для розробки перспективних мікроелектронно-механічних систем (МЕМС).

Керівник — докт. техн. наук, професор,
Петренко А. І.

Відділом створено базовий ресурсно-операційний центр (БРОЦ) освітянського сегменту національної Grid–інфраструктури в Києві на базі НТУУ «КПІ», де функціонують Центр суперкомп’ютерних обчислень з потужним кластером і філія Світового Центру Даних. Підключено кластер НТУУ «КПІ» до мережі кластерів академічного сегменту національної Grid–інфраструктури (до кластерів ІТФ НАНУ, ІК НАНУ, КНУ) на основі програмного забезпечення проміжного рівня NorduGrid для вивчення технологій віртуалізації обчислювальних ресурсів України.

Здійснено пробне тестування з’єднаної мережі українських кластерів на прикладі рішення задачі обробки експериментальних даних Європейської Агенції з ядерних досліджень (CERN), під час якого виявлена необхідність оснастити обчислювальні вузли кластеру КПІ додатковими елементами пам’яті (HDs).

Розроблено Положення про Сертифікаційний центр відкритих ключів в Україні. Центр зареєстровано в міжнародній організації EUGridPMA та розпочата видача перших Сертифікатів користувачів для доступу до Grid ресурсів.

Виконуються роботи з поєднання різних технологій для розробки інформаційних систем. Прикладом подібної взаємодії технологій є використання технологій семантичного web-порталу при розробці Grid-застосувань.

Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Національна академія наук України

Посилання