ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. МАТЕМАТИКА. МЕХАНИКА. ИНФОРМАТИКА

Statistical Analysis of Time Series for Port Scan and DDoS Detection

2025-08-20T09:59:55+00:00

In this paper, statistical methodologies for time series analysis – specifically the Z-score and the modified Z-score – are examined in the context of detecting Port Scan and Distributed Denial of Service (DDoS) attacks. Six different time series were constructed using the following traffic characteristics: the average number of packets transmitted from sources to destinations, the data transfer rate, the response data transfer rate, the duration of the connection between the source and destination, the entropy computed based on destination ports associated with each IP source, and the number of unique destination ports available to each IP source. To evaluate the statistical methodologies under study, the indicators such as reliability, accuracy, response time, and F1-score were used. The obtained numerical results show that when detecting the network threats in question, the modified Z-score reduces the number of false positives compared to the Z-score standard, thereby influencing the evaluation of these performance metrics. The F1-scores achieved using the modified Z-score for DDoS detection ranged from 93% to 98%, depending on the specific traffic characteristics analyzed. Conversely, in the case of Port Scan detection, the F1-score did not exceed 58% even under optimal conditions. A comprehensive analysis showed that all the identified Port Scan instances refer to fast port scanning since this scanning method causes a sharp increase in network traffic. This phenomenon is manifested in a local violation of the stationarity of the time series. These findings were confirmed by Augmented Dickey-Fuller (ADF) and Kwiatkowski–Phillips–Schmidt–Shin (KPSS) statistical tests conducted to evaluate various hypotheses regarding the stationarity of the time series.

IT Job Market Forecasting in East Africa: An ML Approach

2025-05-17T17:33:50+00:00

This study focuses on forecasting the Information Technology (IT) job market in East Africa (specifically Kenya, Uganda, and Tanzania) using machine learning (ML) models. The research utilizes a dataset of 1,048,576 job postings collected from online platforms, including LinkedIn and Indeed. A comparative analysis of forecasting models Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA), Seasonal ARIMA (SARIMA), Long Short-Term Memory (LSTM), and Holt's linear trend was conducted to predict employment trends, seasonality, and residual patterns. The models were evaluated using Mean Absolute Error (MAE), Mean Squared Error (MSE), and Root Mean Squared Error (RMSE). The LSTM model demonstrated superior performance with an MAE of 2.75, MSE of 15.90, and RMSE of 3.99. The RMSE value of 3.99 indicates that the model's predictions are, on average, within approximately 4 job postings of the actual values. The findings confirm the applicability of ML models for reliable labor market forecasting in the region, providing valuable insights for stakeholders in education, policy, and industry to align strategies with market demands.

Современные методы моделирования динамики и отслеживания траектории систем с высокой степенью свободы

2026-02-24T10:55:46+00:00

Работа посвящена анализу ключевого методологического сдвига в количественной оценке поведения био-объектов: перехода от классификации отдельных поведенческих актов к анализу их динамической структуры. Постановка проблемы заключается в наличии методологического разрыва: традиционные методы трекинга упрощают поведение до траектории центра масс, а современные алгоритмы глубокого обучения, обеспечивая высокую точность распознавания поз, часто игнорируют временной контекст и являются вычислительно затратными "черными ящиками". Цель работы – анализ существующих подходов к видеообработке и обоснование гибридной методологии, объединяющей детализацию нейросетевого анализа с системным подходом к динамике. Задачи включают обзор методов от ручного аннотирования до трансформерных архитектур и выявление их ограничений в задачах долгосрочного прогнозирования. Методы исследования базируются на сравнительном анализе алгоритмов компьютерного зрения, глубокого обучения и стохастического моделирования в контексте обработки видеоданных экспериментов с лабораторными животными. Основные результаты показывают, что нейросети оптимизированы преимущественно для локальной классификации. В работе предложена методологическая основа, интегрирующая классификацию на уровне кадров с построением интерпретируемых стохастических моделей (матриц вероятностей переходов). Главные выводы свидетельствуют о том, что использование марковских представлений в дискретных пространствах состояний позволяет эффективно выявлять устойчивые поведенческие режимы (аттракторы) и аномалии, создавая надежную базу для систем поддержки принятия решений без избыточных вычислительных мощностей.

Модель интеграции геймифицированного обучающего модуля в процесс изучения алгоритмов сортировки

2026-04-08T07:23:06+00:00

Целью исследования является разработка и апробация модели интеграции геймифицированного обучающего модуля в процесс изучения алгоритмов сортировки. Разработанное веб-приложение ориентировано на учащихся старших классов, студентов младших курсов, включая гуманитарные направления подготовки, а также лиц, осваивающих программирование самостоятельно. Теоретическую основу составила теория поэтапного формирования умственных действий П. Я. Гальперина. Новизна подхода заключается в использовании классической дидактической теории при разработке геймифицированного ресурса и применении технологий искусственного интеллекта для его реализации. Эффективность модели оценивалась в пилотном эксперименте с участием 24 студентов: измерялся уровень удовлетворенности процессом обучения. Выявлены статистически значимые различия в пользу экспериментальной группы (U = 143.5, p < 0.001, r = 0.84). Полученные данные свидетельствуют в пользу того, что предложенная модель может способствовать повышению удовлетворенности и вовлеченности студентов на этапе первичного знакомства с алгоритмами для малых групп.

Методы и технологии полуавтоматического структурирования и оценки текста научной статьи: обзор и перспективы разработки информационной системы

2026-02-02T04:55:53+00:00

В статье описывается проблема получения своевременной и качественной обратной связи по научной статье от рецензентов и рассматривается целесообразность применения ИИ для ее решения. Приводится системное описание существующих коммерческих и исследовательских решений для структурирования и оценки качества текста (Writefull, Grammarly, Quillbot, ChatGPT и др.), анализируются их преимущества и недостатки. Изучаются различные подходы и архитектуры и выполняется сравнение эффективности их использования в задаче структурирования и оценки текста научной работы. В качестве целевой структуры научной статьи выбрана IMRAD, обладающая универсальностью, гибкостью и возможностью применения в различных областях. На основе выполненного анализа сформулированы требования к системе структурирования и оценки текста научной статьи. Предлагается модульная секционно-ориентированная архитектура информационной системы, интегрируемой в текстовый редактор. Система состоит из четырех модулей: "Шаблоны предложений", "Оценка структуры текста", "Оценка стиля текста" и "Оценка понятности и логичности текста". Особенностью архитектуры является использование ИИ-агентов (экземпляры большой языковой модели) для анализа отдельных аспектов текста с сохранением контекста каждого раздела структуры IMRAD (введение, методы, результаты, обсуждение). Обсуждаются технические и методологические ограничения реализации подобных систем. Представленное исследование может стать основой для разработки информационной системы, которая может быть полезна образовательным учреждениям для обучения академическому письму.

Исследование акустических характеристик резонатора экспериментальным методом и численным моделированием

2026-04-08T05:46:21+00:00

В работе экспериментально и методом численного моделирования исследуются акустические характеристики резонатора Гельмгольца с использованием двухмикрофонного метода передаточной функции. Эксперимент проводился в лаборатории аэродинамики ПГНИУ на установке, центральным элементом которой является импедансная труба. В рамках эксперимента определялись импеданс и коэффициент звукопоглощения, которые затем сравнивались с результатами математического моделирования, выполненного численно методом конечных элементов в пакете ЛОГОС Аэро-Гидро. В наиболее востребованном для практики диапазоне частот получено удовлетворительное согласие расчетов и экспериментальных данных.

Разработка композитной полифиламентной хирургической нити с регулируемым сроком биодеградации

2026-02-18T06:54:34+00:00

В работе представлены результаты разработки и комплексного исследования композитной полифиламентной хирургической нити с регулируемым сроком биодеградации. Экспериментально изучены механические свойства единичного волокна и жгута, разработана математическая модель биодеградации, основанная на изменении площади поперечного сечения нити и толщины полимерного покрытия. Подобран оптимальный состав гибридного покрытия, обеспечивающий контролируемое рассасывание в диапазоне 15–30 суток. Методом конечно-элементного моделирования определены оптимальные параметры наложения шва на кожу, минимизирующие риск повреждения тканей. Проведен сравнительный анализ разработанной нити с коммерческими аналогами, показавший ее преимущества в возможности точной настройки срока деградации и высоких прочностных характеристик. Результаты работы могут быть использованы для производства новых высокоэффективных шовных материалов для пластической, детской и общей хирургии.

Об оптимальности квазиособых управлений в одной задаче управления нелинейными разностными уравнениями дробного порядка

2025-09-02T10:54:10+00:00

Рассматривается задача оптимального управления объектом, описываемого системой нелинейных разностных уравнений дробного порядка. При предположении выпуклости области управления установлено линеаризованное необходимое условие оптимальности. Отдельно изучен случай вырождения (квазиособый случай) линеаризованного условия максимума. Получены квадратичные (т.е. второго порядка) необходимые условия оптимальности квазиособых управлений.

Необходимое и достаточное условие в одной линейной дробной задаче оптимального управления

2025-09-02T11:01:26+00:00

Рассматривается задача оптимального управления динамической системой, поведение которой описывается системой линейных интегро-дифференциальных уравнений Вольтерра с дробными производными Капуто. Область управления является ограниченным множеством. Управляющая функция относится к классу кусочно-непрерывных (имеющих конечное число точек разрыва первого рода) функций. А функционал качества является линейным. Доказано необходимое и достаточное условие оптимальности типа принципа максимума Понтрягина. В случае нелинейного дифференцируемого и выпуклого функционала качества доказано достаточное условие оптимальности типа принципа максимума Понтрягина.

Сильно регулярный граф с параметрами (1666, 105, 0, 7) не существует

2026-02-20T11:39:18+00:00

Заметим, что недвудольный сильно регулярный граф без треугольников с μ = 7 имеет параметры k = 49s²+ 49s + 7, s ∈ {1, 2, 7}. В работе доказано, что двудольный дистанционно регулярный граф с массивом пересечений {105, 104, 98, 7, 1; 1, 7, 98, 104, 105} не существует. Как следствие, сильно регулярный граф с параметрами (1666, 105, 0, 7) не существует.

О пирсовских слоях полуколец с нормальной инволюцией

2026-01-09T06:26:29+00:00

В работе исследуется связь локальных и глобальных условий (полу)нормальности инволюций в *-полукольцах. Под нормальной инволюцией понимается такая инволюция, при которой из равенства aa^*= 0 следует a = 0; полунормальная инволюция определяется более слабым условием: aSa^*= 0 влечет a = 0. Установлено, что в риккартовых *-полукольцах любая инволюция является нормальной, а в pq-бэровских – полунормальной. Доказано, что при наличии полунормальной инволюции множество центральных дополняемых идемпотентов совпадает с множеством центральных проекций, что может быть использовано при изучении пирсовского пучка *-полуколец. Основной результат работы – доказательство следующих результатов: 1) инволюция в *-полукольце S является нормальной тогда и только тогда, когда она нормальна во всех слоях пирсовского пучка *-полукольца S; 2) инволюция в *-полукольце S, булева алгебра центральных проекций которого конечна, является полунормальной тогда и только тогда, когда она полунормальна во всех слоях пирсовского пучка *-полукольца S.

Оценка оператора Чезаро в линейно-инвариантных семействах аналитических функций в круге

2025-11-05T07:19:32+00:00