Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища

Статтю присвячено фундаментальним і прикладним напрямам робіт Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, пов’язаним з вирішенням проблем аналізу ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, забезпечення безпеки функціонування екологічних систем, дослідженням та прогнозуванням складних динам...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2021
Hauptverfasser:	Каленчук-Порханова, А.О., Тульчинський, В.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2021
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/182442
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища / А.О. Каленчук-Порханова, В.Г. Тульчинський // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 11. — С. 43-54. — Бібліогр.: 42 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-182442
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1824422022-01-04T01:26:28Z Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища Каленчук-Порханова, А.О. Тульчинський, В.Г. Статті та огляди Статтю присвячено фундаментальним і прикладним напрямам робіт Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, пов’язаним з вирішенням проблем аналізу ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, забезпечення безпеки функціонування екологічних систем, дослідженням та прогнозуванням складних динамічних процесів у неоднорідних середовищах, розробленням методів математичного моделювання і комплексів їх чисельної реалізації, створенням високонадійних систем захисту інформації та автоматизованих систем математичного моделювання станів об’єктів навколишнього середовища. Наявність в Інституті кібернетики фахівців високої кваліфікації та потужного обчислювального ресурсу дозволяє гарантувати достовірність результатів при вирішенні складних наукових проблем. У статті також згадуються деякі пов’язані з Чорнобильською катастрофою події, які мають безпосередній зв’язок з обговорюваними напрямами робіт. The paper is devoted to fundamental and applied research of the V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine in solving the problems of risk analysis of emergencies and safety of ecological systems, studying and forecasting the complex dynamic processes in heterogeneous media, development of mathematical modeling methods and numerical algorithms, implementation of highly reliable systems for information protection and automated systems for mathematical modeling of the states of natural objects. The Institute’s highly qualified staff and powerful computing resources provide conditions for reliable solving of complex scientific problems. Brief historical information on events of the Chernobyl accident directly related to the described research works is also presented. 2021 Article Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища / А.О. Каленчук-Порханова, В.Г. Тульчинський // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 11. — С. 43-54. — Бібліогр.: 42 назв. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2021.11.043 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/182442 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Каленчук-Порханова, А.О. Тульчинський, В.Г. Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища Вісник НАН України
description	Статтю присвячено фундаментальним і прикладним напрямам робіт Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, пов’язаним з вирішенням проблем аналізу ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, забезпечення безпеки функціонування екологічних систем, дослідженням та прогнозуванням складних динамічних процесів у неоднорідних середовищах, розробленням методів математичного моделювання і комплексів їх чисельної реалізації, створенням високонадійних систем захисту інформації та автоматизованих систем математичного моделювання станів об’єктів навколишнього середовища. Наявність в Інституті кібернетики фахівців високої кваліфікації та потужного обчислювального ресурсу дозволяє гарантувати достовірність результатів при вирішенні складних наукових проблем. У статті також згадуються деякі пов’язані з Чорнобильською катастрофою події, які мають безпосередній зв’язок з обговорюваними напрямами робіт.
format	Article
author	Каленчук-Порханова, А.О. Тульчинський, В.Г.
author_facet	Каленчук-Порханова, А.О. Тульчинський, В.Г.
author_sort	Каленчук-Порханова, А.О.
title	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
title_short	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
title_full	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
title_fullStr	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
title_full_unstemmed	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
title_sort	математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2021
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/182442
citation_txt	Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища / А.О. Каленчук-Порханова, В.Г. Тульчинський // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 11. — С. 43-54. — Бібліогр.: 42 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT kalenčukporhanovaao matematičnemodelûvannâekologíčnogostanuprirodnihobêktívnavkolišnʹogoseredoviŝa AT tulʹčinsʹkijvg matematičnemodelûvannâekologíčnogostanuprirodnihobêktívnavkolišnʹogoseredoviŝa
first_indexed	2025-07-16T00:59:20Z
last_indexed	2025-07-16T00:59:20Z
_version_	1837763214300938240
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 43 МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ПРИРОДНИХ ОБ’ЄКТІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Статтю присвячено фундаментальним і прикладним напрямам робіт Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, пов’язаним з ви- рішенням проблем аналізу ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, за- безпечення безпеки функціонування екологічних систем, дослідженням та прогнозуванням складних динамічних процесів у неоднорідних середовищах, розробленням методів математичного моделювання і комплексів їх чисель- ної реалізації, створенням високонадійних систем захисту інформації та автоматизованих систем математичного моделювання станів об’єктів навколишнього середовища. Наявність в Інституті кібернетики фахівців високої кваліфікації та потужного обчислювального ресурсу дозволяє га- рантувати достовірність результатів при вирішенні складних наукових проблем. У статті також згадуються деякі пов’язані з Чорнобильською катастрофою події, які мають безпосередній зв’язок з обговорюваними на- прямами робіт. Ключові слова: математичне моделювання, екологічні проблеми, неодно- рідне середовище, складні процеси, навколишнє природне середовище, автоматизовані системи. В Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України тра- диційно ведуться фундаментальні дослідження з широкого спектра наукових проблем з використанням методів математич- ного та імітаційного моделювання процесів і явищ у складних системах, пов’язаних з різними сферами розвитку суспільства, зокрема з охороною навколишнього середовища та суміжними галузями. Аварія на Чорнобильській АЕС свого часу стала по- штовхом для подальшого розвитку в Інституті робіт екологіч- ного спрямування. У перші дні після аварії з огляду на реальну загрозу радіаційного забруднення природних вод держава і ке- рівництво Академії поставили перед Інститутом складне завдан- ня щодо організації оперативного отримання даних про поточну екологічну обстановку та прогнозування стану вод Київського водосховища й річок Дніпровського басейну. Під керівництвом тодішнього директора Інституту кібер- нетики академіка В.С. Михалевича на початку травня 1986 р. КАЛЕНЧУК-ПОРХАНОВА Анжеліна Олексіївна — кандидат фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник відділу автоматизації програмування Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2021.11.043 ТУЛЬЧИНСЬКИЙ Вадим Григорович — доктор фізико-математичних наук, завідувач відділу автоматизації програмування Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 44 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ співробітники установи разом з колегами з ленінградських інститутів озерознавства і со- ціально-економічних проблем адаптували для умов Київського водосховища типову модель струмових станів водойм. В Обчислювально- му центрі Інституту кібернетики відразу роз- почалися масштабні роботи з розрахунку на ЕОМ БЕСМ-6 гідродинамічних станів водо- сховища залежно від усіх можливих напрямків вітру. Отримані результати негайно передава- ли в центральні органи влади України і Союзу, і вони відігравали ключову роль у прийнятті оперативних рішень. У Спеціальному кон- структорському бюро (СКБ) Інституту термі- ново було створено ситуаційну кімнату, де на екрані демонструвалися графічні зображення результатів розрахунків. Разом зі співробіт- никами СКБ науковці Інституту організували численні пункти спостережень, за даними з яких складали узагальнену картину забруд- нення атмосфери і водозбору Дніпра для про- гнозування міграції радіонуклідів. Ці резуль- тати передавали в інші установи Академії, які були задіяні у виконанні робіт з ліквідації на- слідків Чорнобильської катастрофи. Слід зазначити, що це важливе і складне за- вдання вдалося виконати оперативно і високо- професійно завдяки тому, що Обчислювальний центр Інституту кібернетики був одним з чоти- рьох найпотужніших у Радянському Союзі, а також провідною організацією з впровадження всіх нових авторських розробок з технічного та програмного забезпечення ЕОМ БЕСМ-6. Колективи співробітників з різних акаде- мічних інститутів на чолі з провідними вчени- ми і особисто академіком Б.Є. Патоном працю- вали в тісному контакті з вищим керівництвом України та щойно створеним Міністерством надзвичайних ситуацій. В Академії було ство- рено Оперативну комісію під керівництвом академіка В.І. Трефілова для організації робіт з різних проблемно-орієнтованих напрямів з метою з’ясування поточної обстановки, про- гнозування ризиків та ступеня забруднення вод Дніпровського басейну, ґрунтових вод, ґрунту, рослин і загалом середовища прожи- вання людей. В Інституті кібернетики було також роз- роблено математичні моделі, на основі яких в Обчислювальному центрі проведено розра- хунки пошарових струмових станів за різних гідрометеорологічних умов каскаду всіх дні- провських водойм, водосховищ і чотирьох ли- манів Північно-Західного Причорномор’я. Ці результати у вигляді лістингів, креслень, ізо- ліній функцій струму і векторів швидкостей було передано в Інститут гідробіології НАН України та профільні установи різних мініс- терств і відомств (Укрдніпроводгосп, Укрпів- деньдіпроводгосп та ін.) для використання їх у роботах з оцінювання якості води, біопродук- тивності водойм та прогнозування їх гідробіо- логічних показників, а також для розроблення нових методичних підходів до вирішення кон- кретних завдань, пов’язаних з інтенсивними антропогенними впливами на водні екосисте- ми України. Результати цих робіт регулярно заслуховувалися на засіданнях Президії НАН України, Міжвідомчої комісії з економіко-еко- логічних проблем, а також на численних все- союзних нарадах. Подальше розширення цих робіт планувалося в рамках виконання розро- бленої тоді комплексної республіканської на- укової програми «Економіко-екологічні про- блеми створення водогосподарського комп- лексу Дунай—Дніпро на 1986—1990 рр.». Не- зважаючи на те, що цю програму так і не було реалізовано, отримані в Інституті результати самі по собі мали велике значення. Згодом роботи, пов’язані з першочерговими заходами з ліквідації наслідків аварії на Чор- нобильській АЕС, стали основою для створен- ня і розвитку в Інституті наведених нижче на- укових напрямів з екологічної тематики. Створення методів і програмних засобів для дослідження та ранжування ризиків ви- никнення надзвичайних ситуацій техногенно- го і природного характеру. Під керівництвом академіків НАН України В.С. Михалевича та І.В. Сергієнка виконувалися такі фундамен- тальні роботи: • розроблення математичного забезпечен- ня, інформаційних технологій для оцінки ри- зику виникнення екологічних і техногенних ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 45 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ катастроф, прогнозування ефективності захо- дів щодо ліквідації наслідків аварії на Чорно- бильській АЕС; • створення теоретичної основи математич- ного моделювання ієрархічно пов’язаних про- цесів типу «джерело забруднення — навко- лишнє середовище — продукти харчування — захисні й імунологічні функції організму — імунний статус організму»; • розроблення концептуальних моделей і деяких алгоритмів формування імунодефі- цитів в організмі під впливом стресу і на тлі скомпрометованої імунної системи з метою за- хисту та реабілітації імунної системи населен- ня України; • створення методів і програмних засобів для дослідження та ранжування ризиків виникнен- ня надзвичайних ситуацій техногенного і при- родного характеру на потенційно небезпечних об’єктах та ризиків виникнення захворювань у ліквідаторів надзвичайних ситуацій. У рамках виконання цих робіт було отрима- но важливі результати: 1) створено методи для оцінки ризиків ви- никнення надзвичайних ситуацій техногенно- го та природного характеру на потенційно не- безпечних об’єктах на основі моделювання не- лінійних систем, поведінка яких залежить від раптових, стрибкоподібних змін або фазових переходів, які є наслідком малих безперервних змін у показниках, що впливають на систему, а також вирішено низку завдань оптимального управління з класу мінімаксних завдань; 2) розроблено програмне забезпечення для розрахунку і ранжування ризиків виникнення нештатних ситуацій і моделювання динамі- ки співвідношень вигод/витрат при ліквідації наслідків аварій на потенційно небезпечних об’єктах (на прикладі ЧАЕС); 3) розроблено програмне забезпечення для оцінки і ранжування ризиків виникнення за- хворювань у ліквідаторів надзвичайних ситу- ацій на потенційно небезпечних об’єктах (на прикладі ЧАЕС) з метою проведення інте- гральної оцінки функціонального стану орга- нізму, резервних можливостей його життєво важливих систем (імунної, ендокринної, енер- гетичної та ін.), а також для розрахунку ризику виникнення захворювань і проведення оцінки якості терапії та її корекції; 4) отримано результати моделювання роз- поділу радіоактивного забруднення при вики- ді радіоактивних речовин у результаті аварії з метою оцінки відповідних ризиків (п. 1, 2, 3) (на прикладі 10-кілометрової Чорнобильської зони відчуження). Наукова новизна отриманих результатів по- лягає у створенні методів оцінки ризику рідкіс- них подій в умовах зростаючої невизначеності, зумовленої неповнотою або недостовірністю наявних даних, визначається унікальністю до- сліджуваного явища і загальною залежністю системи від раптових змін при малих впливах на систему [1—3]. Актуальність розроблених методів і про- грамних засобів пов’язана з істотним підви- щенням ефективності управління ризиками надзвичайних ситуацій техногенного, при- родного та медико-біологічного характеру на потенційно небезпечних об’єктах і оптиміза- ції заходів з ліквідації їх наслідків, а також з розширенням горизонту прогнозування ви- никнення захворювань і виробленням опти- мальної терапії для ліквідаторів надзвичайних ситуацій. Методологія імовірнісного аналізу безпе- ки. Метою цих робіт є генерування сценаріїв аварій на АЕС і отримання кількісних оцінок ризику, що дозволяє виявляти можливі слабкі місця в конструкції АЕС. Оскільки результати аналізу безпеки використовуються при ліцен- зуванні станції, однією з основних вимог до імовірнісного аналізу безпеки є забезпечення високого рівня точності отриманих оцінок. Ці роботи під керівництвом академіка НАН України І.М. Коваленка і члена-кореспондента НАН України П.С. Кнопова виконувалися від- повідно до Керівництва з безпеки МАГАТЕ [4] на трьох рівнях: 1) аналіз послідовності подій, які можуть призвести до пошкодження актив- ної зони, і оцінка ймовірності її пошкодження; 2) визначення шляху можливих радіоактив- них викидів зі станції і оцінка їх величини і частоти реалізації; 3) оцінка впливу аварії на 46 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ здоров’я людей і оцінки таких громадських ризиків, як забруднення території або продо- вольства. Відправною точкою аналізу безпеки є фор- мування набору вихідних подій, які або безпо- середньо викликають пошкодження активної зони, або можуть призвести до таких подій у разі невиконання функцій, призначених для запобігання таким пошкодженням або обме- ження їх розмірів. До основних функцій безпе- ки, згідно з [4], належать визначення вихідної події, зупинка реактора, відведення залишко- вих тепловиділень, захист захисної оболонки. Центральною ланкою в імовірнісному ана- лізі безпеки є розроблення моделей надійності систем безпеки АЕС, для яких характерні два режими роботи: режим очікування і режим ви- конання заданих функцій безпеки. Показни- ком, шо характеризує надійність системи без- пеки відносно вихідної події, є ймовірність не- виконання системою заданих функцій безпеки при надходженні вимоги на її спрацьовування. З оцінки надійності АЕС було виконано такі роботи: • розроблення принципово нового підходу до оцінювання показників надійності систем з урахуванням таких особливостей їх функці- онування, як залежність ефективності вико- нання системою функцій безпеки від набору одиниць відмови обладнання; залежність про- цесу відмови обладнання не лише від часу, а й від стану середовища; недосконалість індика- ції відмови та ін. Ці роботи ґрунтуються на ви- користанні методу малого параметра і методів прискореного моделювання; • розроблення методів аналізу чутливості баєсових оцінок параметрів надійності облад- нання АЕС до вибору апріорної функції. Практичну реалізацію методології імовір- нісного аналізу безпеки і методів отриман- ня оцінок надійності АЕС було проведено на основі реальних даних функціонування АЕС в Новоукраїнці. Під керівництвом П.С. Кнопова і М.І. Заліз- няка було також проведено роботи з аналізу і прогнозування ступеня ризику повеней для гірських річок України і Грузії. Результати імовірнісного аналізу безпеки використовують при розробленні процедур для запобігання аваріям і ліквідації їх наслід- ків, як вихідну інформацію для планування технологічного регламенту станції, який ви- конується з метою контролю працездатності одиниць обладнання та усунення виявлених несправностей [5—11]. Математичне моделювання та дослідження процесів у неоднорідних середовищах. На- уковою базою цього напряму робіт і основою для їх подальшого розвитку є фундаментальні дослідження академіків НАН України І.В. Сер- гієнка і В.С. Дейнеки та члена-кореспондента НАН України В.В. Скопецького. Напрям охоп- лює широкий спектр наукових проблем, що передбачають розв’язання великої кількості складних задач моделювання процесів у сере- до вищах з неоднорідними умовами спряження. До них належать проблеми математичного мо- делювання стаціонарних і динамічних процесів теплопровідності, фільтрації, дифузії, вологосо- лепереносу, пружного деформування в багато- компонентних середовищах [12—16]. У сучасному світі неможливо створити нову конкурентоспроможну продукцію без застосу- вання новітніх інформаційних технологій на основі досягнень у галузі кібернетики, які й ви- значають рівень науково-технічного розвитку держави. Використання методів математич- ного моделювання комп’ютерних технологій дозволяє на порядок (а іноді й більше) підви- щити ефективність вирішення різних завдань, що потребують розв’язання великорозмірних надскладних обчислювальних задач і викорис- тання потужного обчислювального ресурсу. В Україні створено інфраструктуру для математичного моделювання на основі висо- копродуктивних обчислень на базі ресурсних центрів, ядром якої є суперкомп’ютер Інсти- туту кібернетики — СКІТ-4. Це одна з найпо- тужніших в Україні кластерних систем, що має десятки технологій, які дозволяють з високою ефективністю вирішувати найскладніші за- вдання економіки, екології, захисту інформа- ції, захисту навколишнього середовища, кос- мічних досліджень тощо. Зусиллями Інститу- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 47 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України такі центри було об’єднано в грід-мережу — Український національний грід, що забезпечує широкому колу академічних ін- ститутів та інших організацій доступ до необ- хідного обчислювального ресурсу [17]. Напрацювання Інституту кібернетики з цього напряму застосовуються для вирішення проблеми забезпечення питною водою, яка є дуже актуальною у всьому світі. Математичне моделювання процесу фільтрації води вико- ристовується в багатьох галузях, пов’язаних з управлінням водними ресурсами, наприклад для оцінки запасів підземних вод або плану- вання водозаборів. Підземні води є природним ресурсом, зна- чення якого важко переоцінити, зокрема в Україні 30 % населення залежить від викорис- тання підземних вод як питних. Також підзем- ні води є джерелом технічних промислових вод. Їх використовують для зрошення, причо- му потреби у водних ресурсах часто переви- щують обсяги, які можна добувати без нега- тивних наслідків для водоносних горизонтів. Для вирішення цієї проблеми співробітники Інституту спільно з колегами з Інституту гео- логічних наук НАН України виконують робо- ти зі створення інформаційної технології мо- делювання режиму фільтрації підземних вод у складних геологічних середовищах, на осно- ві якої було створено систему САРПОК [18]. За допомогою цієї системи з використанням математичного методу скінченних елемен- тів проведено чисельне моделювання впливу неоднорідностей середовища і режимів зо- внішнього впливу на фільтраційні процеси в ґрунтових середовищах зон басейнів-відстій- ників. Ці результати використано при визна- ченні забруднення ґрунтових вод і вод річки Прип’ять фільтраційним виносом радіоактив- ного ізотопу 90Sr зі ставка-охолоджувача Чор- нобильської АЕС. Виконано також роботи з моделювання напружено-деформованого ста- ну греблі Карлівського водосховища каналу Дніпро—Донбас і напружено-деформованого стану схилу Канівської ГАЕС в районі напір- ного водоводу. З цією тематикою в Інституті тісно по в’я- заний напрям, очолюваний академіком НАН України О.М. Хімічем, щодо інформаційних технологій створення інтелектуальних систем для математичного моделювання і розв’язання надскладних великорозмірних обчислюваль- них задач на основі високопродуктивних па- ралельних обчислень з оцінками достовірності результатів [20]. При чисельному моделюванні різних фі- зичних процесів на основі методу скінченних елементів використовують системи лінійних алгебраїчних рівнянь (СЛАР), від ефектив- ності розв’язання яких залежить ефективність чисельного моделювання. В Інституті розро- блено новий унікальний паралельний гібрид- ний алгоритм і програмне забезпечення для розв’язання СЛАР з матрицями великих роз- мірностей [21—23]. З використанням розрахункових схем ме- тоду скінченних елементів створено скінчен- ноелементний програмний каркас Nadra-3D і на його основі розроблено скінченноелемент- ний розв’язувач для математичного моделю- вання процесів масопереносу. Вирішення цієї проблеми зводиться до побудови тривимірної моделі і розв’язання системи лінійних алге- браїчних рівнянь з матрицею дуже великих розмірів, для чого використовують паралельні обчислення. Такі задачі потребують потужно- го обчислювального ресурсу, який в Інституті забезпечується кластерним комплексом сімей- ства СКІТ та інтелектуальними комплексами сімейства «Інпарком» [24]. Спільно з Інститутом геологічних наук НАН України створюються програмно-інформаційні технології для моделювання режимів фільтра- ції підземних вод у складних геологічних се- редовищах на великих територіях і для оцінки запасів підземних вод регіонів України з метою прийняття стратегічних рішень у сфері при- родокористування та будівництва важливих споруд. Ця технологія використовувалася та- кож для моделювання нестаціонарних режимів фільтрації Київського і Чернігівського родовищ підземних вод з урахуванням розгалуженої ме- режі поверхневих водотоків [25, 26]. 48 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Розроблено ефективні методи для вирішен- ня широкого класу завдань, пов’язаних з ана- лізом надійності складних технічних систем, оцінкою ризику екологічно небезпечних ви- робництв, створенням високонадійних систем захисту інформації. Цей напрям розвивався під керівництвом академіків НАН України І.М. Коваленка [27] і В.К. Задираки [28]. Автоматизовані системи моделювання ста- нів об’єктів навколишнього середовища. На- уковою основою розроблення і впровадження автоматизованих систем управління (АСУ) стали запропоновані В.М. Глушковим у 1960-ті роки 10 принципів створення і функціонуван- ня АСУ [29]. На початку 1950-х років в Укра- їні було створено одну з перших у континен- тальній Європі Малу електронну лічильну машину (МЕСМ), а в 1961 р. — першу ЕОМ широкого призначення «Дніпро». Ці здобутки мали велике значення для початку розвитку АСУ і їх застосування в народному господар- стві, зокрема першими з них, впровадженими у виробничі процеси, були розроблені в Укра- їні промислові системи управління «Львів» і «Гальванік». Тривалий час такі системи створювали в ін- тересах економіки, без урахування важливого екологічного чинника. Нині людство опинило- ся на порозі глобальної екологічної катастрофи, і наслідком розуміння цього стало прийняття в 1992 р. на Саміті ООН у Ріо-де-Жанейро кон- цепції сталого розвитку на планеті Земля для забезпечення безпечного існування нинішньо- го і майбутніх поколінь. Тому виникла необ- хідність у створенні екологічно орієнтованих АСУ, і важливим напрямом робіт в Інституті кібернетики стало вирішення екологічних про- блем з урахуванням принципів сталого розви- тку, причому на основі розроблених академіком В.М. Глушковим принципів і встановлених академіком І.В. Сергієнком властивостей авто- матизованих ієрархічних багаторівневих про- блемно-орієнтованих систем [31, 32]. Вагомі здобутки Інституту зі створення ме- тодів математичного моделювання процесів у складних системах ґрунтуються на рішеннях завдань з моделювання водних об’єктів, які були поставлені перед ученими відразу після аварії на ЧАЕС. Як уже зазначалося, результа- ти перших робіт з моделювання і розрахунку струмових станів Київського водосховища ви- користовували для оперативного прийняття управлінських рішень щодо якості води у во- досховищі. Потім було проведено аналогічні розрахунки для всього каскаду дніпровських водосховищ і всіх лиманів Північно-Західно- го Причорномор’я [33, 34]. Розроблені моделі лягли в основу першої в Україні автоматизова- ної системи імітаційного моделювання водних об’єктів (СІМВО). Метою створення СІМВО є отримання комплексних оцінок екологічних станів кон- кретних водойм і водотоків на основі сис- темного підходу до розроблення методів ма- тематичного та імітаційного моделювання і використання апаратно-програмних комплек- сів автоматизації цих досліджень. До складу СІМВО входять проблемно-орієнтовані під- системи моделювання змін кисневого режиму і перенесення забруднень у водотоках, процесів у підземних водоносних горизонтах і стаціо- нарних стоко-вітрових течій у водоймах «дріб- ної» води на окремих глибинних горизонтах. Крім того, СІМВО містить підсистему інте- лектуалізованого способу обробки, стиснення і відновлення з гарантованою точністю маси- вів числових даних з використанням апарату найкращої чебишовської апроксимації, яка є інваріантною складовою в усіх підсистемах і використовується для попередньої обробки числових масивів вхідних даних з метою їх за- міни з високою точністю різними аналітични- ми виразами. Слід зауважити, що особливістю всіх моде- лей гідродинамічних станів водних об’єктів є те, що вони орієнтовані тільки на конкретні гідрооб’єкти і не придатні для використання на інших об’єктах. Тому новизна і актуальність розроблених в Інституті підсистем, що входять у СІМВО, пов’язана з тим, що їх створено для дослідження станів водойм і водотоків Украї- ни. Ефективність цих моделей забезпечується системним підходом до організації обчислю- вальних схем гідродинамічних моделей, отри- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 49 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ мання інформаційних масивів характеристик конкретних водойм, створення баз даних, роз- роблення методичних рекомендацій та підхо- дів до моделювання водних об’єктів з метою забезпечення оперативного прогнозування їх станів в умовах антропогенних впливів. Розроблена система дає можливість фа- хівцям різного профілю виконувати роботи з вивчення різних внутрішньоводоймових про- цесів і оперативного прогнозування їх станів в умовах антропогенних впливів. Це дозволяє не лише оцінювати й прогнозувати поточний стан природних процесів, а й імітувати ті чи інші дії, навантаження, надавати рекомендації з управління цими процесами [35]. Важливо наголосити, що до початку робіт Інституту кібернетики в Україні взагалі не проводили математичне моделювання гідро- динамічних станів водойм і водотоків. Тому результати моделювання зазначених вище водних об’єктів було отримано вперше, що й визначає їх унікальність, особливо з огляду на міжнародне значення цих об’єктів. Зважаючи на те, що основні проблеми ста- лого розвитку держави проявляються і вирі- шуються на рівні регіонів, екологічний стан яких визначається переважно впливом мега- полісів, та з урахуванням підвищеної екологіч- ної небезпеки в м. Київ в Інституті було ство- рено першу в Україні типову автоматизовану регіональну систему екологічного моніторин- гу (СЕМ) для української столиці. Ця система є автоматизованою ієрархічною дворівневою системою і відповідає вимогам до функціону- вання ієрархічних багаторівневих проблем- но-орієнтованих систем, розробленим під ке- рівництвом академіка І.В. Сергієнка. Метою створення СЕМ для Києва було поліпшення його іміджу як європейської столиці. Подаль- шим розвитком цієї системи став прийнятий проєкт автоматизованої системи комплексно- го екологічного моніторингу (АСКЕМ), розро- блений спільно з деякими іншими установами НАН України. Проєкт АСКЕМ розглядався як типовий у складі загальнодержавної системи екологічного моніторингу України, однак його реалізацію було припинено. Отже, СІМВО і СЕМ стали першими впро- вадженими в Україні автоматизованими систе- мами в екології. Сьогодні в Інституті кібернетики спільно з Інститутом космічних досліджень НАН Украї- ни і ДКА України проводяться роботи в рам- ках цільової програми наукових досліджень НАН України, яка є частиною загальноєвро- пейського проєкту ERA-PLANET програми ЄС «Горизонт-2020» [36]. Проєкт ERA- PLANET присвячено реалізації принципів Єв- ропейського дослідницького простору (ERA) у сфері досліджень Землі з метою посилення ролі Європи в Групі спостережень за Землею (GEO) і програмі Copernicus. Учасниками про- єкту є 35 дослідницьких центрів з 15 європей- ських країн. Проєкт об’єднує робочі пакети за чотирма кластерами: «Розумні міста і стійкі суспільства» (пакет SMURBS), «Ефектив- ність використання ресурсів та управління на- вколишнім середовищем», «Глобальні зміни і екологічні угоди», «Полярні області та при- родні ресурси». Україна бере участь у робочих пакетах перших трьох кластерів, а Інститут кі- бернетики — в роботах за пакетом SMURBS [37]. Пакет SMURBS охоплює роботи з інте- грації даних від локальних пунктів контролю, інтелектуальних сенсорів, супутників, систем моделювання, інтернет-джерел відкритих да- них і окремих спостерігачів для інформування цільових робочих груп, осіб, які приймають рі- шення, і звичайних громадян. Метою цих робіт є координація через загальні дані національ- них і регіональних програм екологічного моні- торингу міст за трьома основними напрямами: зростання міста, якість повітря, боротьба з еко- логічними лихами (в тому числі торф’яними пожежами, горінням звалищ, техногенними катастрофами тощо). Щодо зростання міст завдання SMURBS полягає в розробленні із застосуванням мето- дів машинного навчання і картобудування тех- нології для розрахунку і щорічного оновлення карт для всіх великих міст на основі безко- штовних даних багатоканального зондування від супутників, безкоштовних карт дорожньої мережі з прилеглою забудовою, рівня заселе- 50 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ності, інформації систем моніторингу стану ат- мосфери та ін. На сьогодні дані представлено лише для міст Євросоюзу з населенням понад 100 тис. осіб. Щодо якості повітря пакет SMURBS перед- бачає розрахунок аналогічних карт забрудне- ності на основі супутникових даних, наземного моніторингу забруднення повітря «великими» частинками пилу від доріг і промислових під- приємств та «дрібними» частинками від диму; аналіз хімічного складу повітря в стаціонарних і мобільних пунктах контролю з використан- ням індексу якості повітря і непрямих даних аналізу стану рослин, водойм, а також масових медичних обстежень населення. Щодо боротьби з екологічними лихами за- вданнями SMURBS є виявлення джерел по- жеж за температурними даними від супутни- ків, узагальнення оцінок складу і щільності домішок, прогнозування забруднення з ураху- ванням супутникових даних, даних про темпе- ратуру, хмарність, силу й напрямок вітрів, ме- теорологічних зведень і прогнозів, результатів аеродинамічного моделювання. Для вирішення таких складних комплек- сних проблем потрібно створити інформацій- ну систему «розумного» міста у складі інфра- структури ERA-PLANET/UA на основі інте- грації даних різного походження та природи, різних форматів, масштабів і систем коорди- нат із забезпеченням двосторонньої інтеропе- рабельності (відкритості для легкої інтеграції з наявними і майбутніми джерелами даних та інформаційними системами) [38, 39]. Ана- логічні завдання Інституту вже доводилося вирішувати в рамках робіт зі створення АСУ, зокрема СІМВО і СЕМ. Особливістю нової системи є реалізація європейських принципів відкритих даних для результатів досліджень. На прикладах систем СІМВО, СЕМ та проєк- ту ERA-PLANET можна простежити, як про- тягом досить тривалого періоду трансформу- валися загальні принципи побудови АСУ для комплексного моніторингу навколишнього середовища. Основним результатом цих робіт є роз- роблення загальної архітектури підсистеми ERA-PLANET/UA і реалізація остаточної вер- сії робочого прототипу системи для картогра- фічної інформації. Надалі заплановано роботи з вибору одного з варіантів представлення ін- формації загального вигляду (семантичні до- відники, інформаційні панелі). Автоматизована інтероперабельна система «розумного міста», яку розробляють у складі інфраструктури української частини проєкту ERA-PLANET, поєднує національні та міжна- родні цілі досягнення сталого розвитку і збіль- шує внесок Європи в Глобальну систему спо- стереження Землі (GEOSS) [40]. Досвід виконання робіт зі створення і впро- вадження АСУ забезпечив Інституту статус базової організації для подальшого розвитку робіт зі створення регіональних екологічних АСУ з метою створення державної автома- тизованої системи екологічного моніторин- гу, що повністю відповідає ідеям академіка В.М. Глушкова, академіка І.В. Сергієнка та принципам сталого розвитку [41, 42]. Висновки. Отже, Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України має великий досвід з проведення фундаментальних на- укових досліджень, створення важливих при- кладних розробок при вирішенні складних завдань, пов’язаних з екологією. Крім того, в Інституті є потужний обчислювальний ресурс на базі суперкомп’ютера СКІТ-4 і сімейства комп’ютерів «Інпарком». Тому колектив Ін- ституту доцільно залучати для ефективного продовження робіт з комплексного вирішення найважливішої для України багатофакторної екологічної проблеми — відновлення і збе- реження природного навколишнього середо- вища з метою забезпечення необхідних умов для життєдіяльності суспільства. Важливість і актуальність цього напряму визначається тим, що, відповідно до концепції сталого розви- тку, він є одним з пріоритетних при вирішен- ні комплексної проблеми сталого розвитку України. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 51 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Mikhalevich V.S., Janenko V.M., Atoev K.L. System analysis of mechanisms of organism’s defensive functions regula- tion. In: Mohler R., Asahenkov A. (eds) Selected Topics on Mathematical Models in Immunology and Medicine. Laxen- burg: IIASA, 1990. P. 137—145. 2. Sergienko I.V., Yanenko V.M., Atoev K.L. Optimal control of the immune response synchronizing the various regula- tory compartments of the immune system. II. Identification of model parameters and missing data recovery. Cyber- netics and Systems Analysis. 1997. 33(1): 131—144. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02665951 [Сергиенко И.В., Яненко В.М., Атоев К.Л. Оптимальное управление иммунным ответом, синхронизующее отдельные регуляторные звенья иммунной системы. II. Идентификация параметров модели и восстановление пропущенных данных. Кибернетика и системный анализ. 1997. T. 33, № 1. С. 146—164.] 3. Sergienko I.V., Yanenko V.M., Atoev K.L. A conceptual framework for managing the risk of ecological, technogenic, and sociogenic disasters. Cybernetics and Systems Analysis. 1997. 33(2): 203—219. DOI: https://doi.org/10.1007/ BF02665894 [Сергиенко И.В., Яненко В.М., Атоев К.Л. Общая концепция управления риском экологических, техногенных и социогенных катастроф. Кибернетика и системный анализ. 1997. T. 33, № 2. С. 65—86.] 4. International Atomic Energy Agency, Safety of Nuclear Power Plants: Design, Safety. Standards Series No. NS-G- 1.2, IAEA, Vienna, 2000. [Оценка безопасности и независимая проверка для атомных электростанций. Руководство по безопасности NS-G-1.2. МАГАТЕ, 2004.] 5. Kovalenko I.N. Approximation of Queues via Small-Parameter Method. Advances in Queueing. CRC Press, Boca Ra- ton, 1995. P. 481—506. 6. Kovalenko I.N., Kuznetsov N.Yu., Pegg Ph.A. Mathematical Theory of Reliability of Time Dependent Systems with Practical Applications.Wiley, Chichester, 1997. 7. Kovalenko I.N. Light-traffic analysis of some queueing models with losses. In: Simulation and Optimization Methods in Risk and Reliability Theory. Nova Science Publishers, Inc, 2009, P. 19—44. 8. Golodnikov A.N., Knopov P.S., Pepelyaev V.A. Estimation of Reliability Parameters Under Incomplete Primary In- formation. Theory and Decision. 2004. 57(4): 331—344. DOI: https://doi.org/10.1007/s11238-005-3217-9 9. Knopov P.S., Pardalos P.M. Simulation and Optimization Methods in Risk and Reliability Theory. Nova Science Pub- lishers, Inc., 2009. 10. Golodnikov A., Knopov P., Pepelyaev V. Investigation of Bayesian Estimates for Binomial Failure Models. In: Simu- lation and Optimization Methods in Risk and Reliability Theory. Nova Science Publishers Inc., 2009. P. 173—220. 11. Golodnikov A.N., Ermoliev Y.M., Knopov P.S. Estimating reliability parameters under insufficient information. Cy- bernetics and Systems Analysis. 2010. 46(3): 443—459. DOI: https://doi.org/10.1007/s10559-010-9219-9 [Голодников А.Н., Ермольев Ю.М., Кнопов П.С. Оценивание параметров надежности в условиях недостаточной информации. Кибернетика и системный анализ. 2010. № 3. С. 109—125.] 12. Sergienko I.V., Skopetsky V.V., Deineka V.S. Matematicheskoye modelirovaniye i issledovaniye fizicheskikh protsessov v neodnorodnykh sredakh. Kyiv: Naukova Dumka, 1991 (in Russian). [Сергиенко И.В., Скопецкий В.В., Дейнека В.С. Математическое моделирование и исследование физических процессов в неоднородных средах. Киев: Наук. думка, 1991.] 13. Deineka V.S., Sergienko I.V., Skopetsky V.V. Modeli i metody resheniya zadach s usloviyami sopryazheniya. Kyiv: Nau- kova Dumka, 1998 (in Russian). [Дейнека В.С., Сергиенко И.В., Скопецкий В.В. Модели и методы решения задач с условиями сопряжения. Киев: Наук. думка, 1998.] 14. Deineka V.S., Sergienko I.V. Modeli i metody resheniya zadach v neodnorodnykh sredakh. Kyiv: Naukova Dumka, 2001 (in Russian). [Дейнека В.С., Сергиенко И.В. Модели и методы решения задач в неоднородных средах. Киев: Наук. думка, 2001.] 15. Sergienko I.V., Deineka V.S. Optimal Control of Distributed Systems with Conjugation Conditions. N. Y.: Kluwer Aca- demic Publishers, 2005. 16. Sergienko I.V. Methods of optimization and systems analysis for problems of transcomputational complexity. New York, Heidelberg, Dordrecht, London: Springer, 2012. 52 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 17. Sergienko I.V. Mathematical and program modelling of complicated systems using supercomputer technologies. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2018. (3): 39—48. DOI: https://doi.org/10.15407/visn2018.03.039 [Сергієнко І.В. Математичне та програмне моделювання складних систем з використанням суперкомп’ю тер- них технологій. Вісник НАН України. 2018. № 3. С. 39—48.] 18. Deineka V.S., Sergienko I.V., Skopetsky V.V. Matematicheskiye modeli i metody rascheta zadach z razryvnymi resheni- yami. Kyiv: Naukova Dumka, 1995 (in Russian). [Дейнека В.С., Сергиенко И.В., Скопецкий В.В. Математические модели и методы расчета задач з разрывны- ми решениями. Киев: Наук. думка, 1995.] 19. Khimich A.N., Molchanov I.N., Popov A.V., Chistyakova T.V., Yakovlev M.F. Parallel’nyye algoritmy resheniya zadach vychislitel’noy matematiki. Kyiv: Naukova Dumka, 2008 (in Russian). [Химич А.Н., Молчанов И.Н., Попов А.В., Чистякова Т.В., Яковлев М.Ф. Параллельные алгоритмы решения задач вычислительной математики. Киев: Наук. думка, 2008.] 20. Khimich A., Nikolaevskaya E., Chistyakova T. Programming with Multiple Precision. Studies in Computational Intel- ligence. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, 2012. 21. Sergienko I.V., Khimich O.M., Petryk M.R., Kane D., Mykhalyk D.M., Leklerk S., Fresar Zh. Matematychne mod- elyuvannya masoperenosu v seredovyshchakh chastynok nanoporystoi struktury. Kyiv, 2014 (in Ukrainian). [Сергієнко І.В., Хіміч О.М., Петрик М.Р., Кане Д., Михалик Д.М., Леклерк С., Фресар Ж. Математичне моделювання масопереносу в середовищах частинок нанопористої структури. Київ, 2014.] 22. Baranov A.Y., Bilous M.V., Sergienko I.V., Khimich A.N. Hybrid Algorithms to Solve Linear Systems for Finite- Element Modeling of Filtration Processes. Cybernetics and Systems Analysis. 2015. 51(4): 594—602. DOI: https:// doi.org/10.1007/s10559-015-9750-9 [Баранов А.Ю., Белоус М.В., Сергиенко И.В., Химич А.Н. Гибридные алгоритмы решения линейных систем для конечно-элементного моделирования процессов фильтрации. Кибернетика и системный анализ. 2015. T. 51, № 4. С. 112—120.] 23. Khimich A.N., Popov A.V., Chistyakov O.V. Hybrid Algorithms for Solving the Algebraic Eigenvalue Problem with Sparse Matrices. Cybernetics and Systems Analysis. 2017. 53(6): 937—949. DOI: https://doi.org/10.1007/s10559- 017-9996-5 [Химич А.Н., Попов А.В., Чистяков А.В. Гибридные алгоритмы решения алгебраической проблемы собствен- ных значений с разреженными матрицами. Кибернетика и системный анализ. 2017. Т. 53, № 6. С. 132—146.] 24. Bilous M.V. Finite element solver Nadra-3D. Cluster Computing: Proc. II Int. Conf. (3-5 June 2013, Lviv, Ukraine). P. 40—47. [Белоус М.В. Конечно-элементный решатель Надра-3D. Кластерные вычисления: матер. II междунаp. конф. (3—5 июня 2013, Львов). С. 40—47.] 25. Sergienko I.V., Deineka V.S., Shestopalov V.M. et al. In: Zagorodniy A.G., Yermolyev Yu.M., Bogdanov V.L. (eds) Integrated Management, Security, and Robustness. Kyiv: Akademperiodyka, 2015. P. 114—125 (in Ukrainian). [Сергієнко І.В., Дейнека В.С., Шестопалов В.М. та ін. Побудова цифрової моделі геологічного середовища Чернігівського родовища підземних вод. У кн.: Комплексне управління, безпека і робастність. За ред. А.Г. За- городнього, Ю.М. Єрмольєва, В.Л. Богданова. Київ: Академперіодика, 2014. C. 114—125.] 26. Bilous M.V. Information technology for simulation of spatial dynamics of groundwater in naturally complex geologi- cal environments. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2015. (6): 68—73. DOI: https://doi.org/10.15407/visn2015.06.068 [Білоус М.В. Інформаційна технологія аналізу просторової динаміки підземних вод у природно складних геологічних середовищах. Вісник НАН України. 2015. № 6. С. 68—73.] 27. Kovalenko I.N., Kochubinskii A.I. Asymmetric Cryptographic Algorithms. Cybernetics and Systems Analysis. 2003. 39(4): 549—554. DOI: https://doi.org/10.1023/B:CASA.0000003504.91987.d9 [Коваленко И.Н., Кочубинский А.И. Ассимметрические криптографические алгоритмы. Кибернетика и системный анализ. 2003. Т. 39, № 4. С. 95—100.] 28. Zadiraka V.K., Oleksyuk O.S. Kompyuterna aryfmetyka bahatorozryadnykh chysel. Kyiv, 2003 (in Ukrainian). [Задірака В.К., Олексюк О.С. Комп’ютерна арифметика багаторозрядних чисел. Київ: Економічна думка, 2003.] 29. Glushkov V.M. Vvedeniye v ASU. Kyiv: Tekhnika, 1972 (in Russian). [Глушков В.М. Введение в АСУ. Киев: Техника, 1972.] 30. Sergienko I.V., Deineka V.S. Sistemnyy analiz mnogokomponentnykh raspredelennykh sistem. Kyiv: Naukova Dumka, 2009 (in Russian). ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 11 53 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ [Сергиенко И.В., Дейнека В.С. Системный анализ многокомпонентных распределенных систем. Киев: Наукова думка, 2009.] 31. Lavrik V.I., Kalenchuk-Porkhanova A.A. In: Diagnosis of the state of the ecosystem of the Black Sea and the zone of conjugation of land and sea: Proc. Sci. Conf. (1997, Sevastopol, Ukraine). P. 88–89 (in Russian). [Лаврик В.И., Каленчук-Порханова А.А. Имитационная система моделирования экологического состояния устьев рек, лиманов и озер северо-западного Причерноморья. В кн.: Диагноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря: сб. трудов науч. конф. (Севастополь, 1997). С. 88—89.] 32. Kalenchuk-Porkhanova A.A. In: 50 years of V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of the National Academy of Sci- ences of Ukraine. (2008, Kyiv, Ukraine). P. 354—361 (in Russian). [Каленчук-Порханова А.А. Аппарат аппроксимации для анализа и синтеза сложных систем. В кн.: 50 років Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України: матер. міжнар. конф. (Київ, 2008). С. 354—361.] 33. Glushkov V.M. Osnovnyye printsipy postroyeniya avtomatizirovannykh sistem upravleniya. Moscow, 1969 (in Rus- sian). [Глушков В.М. Основные принципы построения автоматизированных систем управления. Москва, 1969.] 34. Sergienko I.V., Shilo V.P. Zadachi diskretnoy optimizatsii: problemy, metody resheniya, issledovaniya. Kyiv: Naukova Dumka, 2003 (in Russian). [Сергиенко И.В., Шило В.П. Задачи дискретной оптимизации: проблемы, методы решения, исследования. Киев: Наукова думка, 2003.] 35. Kalenchuk-Porkhanova A.A. Modeling Flow States in Water Bodies. Cybernetics and Systems Analysis. 2019. 55(4): 683—691. DOI: https://doi.org/10.1007/s10559-019-00178-9 [Каленчук-Порханова А.А. Математическое моделирование токовых состояний водных объектов. Кибернетика и системный анализ. 2019. Т. 55, № 4. С. 189—193.] 36. Fedorov O.P. On the target complex program of NAS of Ukraine “Aerospace environmental surveillance for sustain- able development and security as a national segment of Horizon-2020 ERA-PLANET project”. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2017. (12): 35—41. DOI: https://doi.org/10.15407/visn2017.12.035 [Федоров О.П. Про цільову програму наукових досліджень НАН України «Аерокосмічні спостереження довкілля в інтересах сталого розвитку та безпеки як національний сегмент проекту «Горизонт-2020» ERA- PLANET». Вісник НАН України. 2017. № 12. С. 35—41.] 37. Kussul N., Lavreniuk M., Kolotii A., Skakun S., Rakoid O., Shumilo L. A workflow for Sustainable Development Goals indicators assessment based on high-resolution satellite data. International Journal of Digital Earth. 2020. 13(2): 309—321. DOI: https://doi.org/10.1080/17538947.2019.1610807 38. The Urban Atlas. https://data.europa.eu/data/datasets/data_urban-atlas 39. Atmosphere Monitoring Service. Implemented by ECMWF as part of The Copernicus Programme. https://atmo- sphere.copernicus.eu/ 40. Tulchinsky V.G., Lavrenyuk S.I., Roganov V.Y., Tulchinsky P.G. In: GEO-UA: Proc. VI conf. (September 18-19, 2018, Kyiv). P. 5—27 (in Ukrainian). [Тульчинський В.Г., Лавренюк С.І., Роганов В.Ю., Тульчинський П.Г. Проблема забезпечення інтероперабель- ності інфраструктури SMURBS та шляхи її розв’язку. GEO-UA: праці VI всеукр. конф. (18—19 вересня 2018, Київ). С. 5—27.] 41. Kalenchuk-Porkhanova A., Tulchinsky V. Solving Environmental Problems According to the Concept of Sustainable Development of the Earth. Cybernetics and Systems Analysis. 2021. 57(4): 638—646. DOI: https://doi.org/10.1007/ s10559-021-00389-z [Каленчук-Порханова А.А., Тульчинский В.Г.. Решение экологических проблем в соответствии с Концепцией устойчивого развития планеты Земля. Кибернетика и системный анализ. 2021. Т. 57, № 4. С. 155—160.] 42. Sergienko I.V., Khimich A.N. Mathematical modeling: from MESM to exaflops. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2019. (8): 37—50. DOI: https://doi.org/10.15407/visn2019.08.037 [Сергієнко І.В., Хіміч О.М.. Математичне моделювання від МЕЛМ до екзафлопсів. Вісник НАН України. 2019. № 8. С. 37—50.] 54 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (11) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Anzhelina O. Kalenchuk-Porkhanova ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3054-1492 Vadim G. Tulchinsky ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0280-223X V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine MATHEMATICAL MODELING OF ECOLOGICAL CONDITIONS OF NATURAL OBJECTS OF THE ENVIRONMENT The paper is devoted to fundamental and applied research of the V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine in solving the problems of risk analysis of emergencies and safety of ecological systems, studying and forecasting the complex dynamic processes in heterogeneous media, development of mathematical modeling methods and numerical algorithms, implementation of highly reliable systems for information protection and automated systems for mathemati- cal modeling of the states of natural objects. The Institute’s highly qualified staff and powerful computing resources provide conditions for reliable solving of complex scientific problems. Brief historical information on events of the Cher- nobyl accident directly related to the described research works is also presented. Keywords: mathematical modeling, ecological problems, heterogeneous media, complex processes, natural environment, automated systems.

Математичне моделювання екологічного стану природних об’єктів навколишнього середовища

Institution

Ähnliche Einträge