2001, volume 5 #1 TTI Journal "Computer Modelling and New Technologies"

Editor's Remarks

I'm happy to announce that The Khaim Kordonsky Charitable Foundation joins in supporting Computer Modelling and New Technologies journal. The introduction of Reliability and Mathematical Statistics field is essential and important contribution the research community.

My father, Professor Khaim Kordonsky, Candidate of Science (Ph.D.), Doctor of Science (SD), developed his life in advancing not only the science of reliability and mathematical statistics, but also the application to the solution of important problems in safety and operation efficiency.

But just as important, he selflessly gave his time and talent to his students and assistants. In supporting your journal I want to continue my father's legacy.

May 28, 2001
President of The Khaim Kordonsky Charitable Foundation
Inna Kordonsky-Frankel

The nature phenomena are accorded and contradict their models at the same time. The problem of scientist to find the best compromise on the way of nature description, and thus, on the complicated way to the truth. This is the way of science.

With this edition (Volume5, No.1), which is sponsored now by The Khaim Kordonsky Charitable Foundation also, we start new activities of our Journal and announce the competition on the best student scientific work presented here for Khaim Kordonsky Prize, open a new division "Mathematical Statistics and Reliability Theory".

This edition is the continuation of our publishing activities and the current step in new science fields. We hope our journal will be interesting for research community, and we are open for collaboration both in research and publishing.

Editors
Yu. N. Shunin
I.V. Kabashkin

Solid State Physics

Adhesion Of Silver On The Al-Terminated Corundum (0001) Surface: Hartree-Fock Simulations O. Sychev, Yu.F.Zhukovskii, E.A.Kotomin, Yu.N.Shunin Ab initio Hartree-Fock calculations on the atomic and electronic structure of the Ag/a-Al₂O₃(0001) (corundum) interface have been performed for a periodic two-dimensional slab model with using a posteriori electron correlation corrections. We have considered only Al-terminated corundum (0001) surface as both chemically and stoichiometrically stable. The dependence of the adhesion energy on the interfacial distance has been analyzed for the two most favorable Ag adsorption positions over corundum and for two different metal coverages: a 1/3 monolayer (ML) of the Ag(111) crystallographic plane and a full Ag(111) monolayer. The small adhesion energies per Ag atom (~0.2 eV for 1 ML and ~0.5 eV for 1/3 ML) are accompanied by a minor interfacial charge transfer, thus indicating a physisorption. The observed difference of Ag adhesion energies for 1/3 ML and 1 ML coverages arises essentially due to a transition from directed Ag-O bonding towards a more delocalized electronic density distribution. The results of our calculations are compared with available experimental studies and theoretical simulations for several Me/Al₂O₃ interfaces.
Keywords: Ab initio Hartree-Fock calculations, electronic structure of the Ag/a-Al₂O₃ (corundum)
A Novel Relation For The Effective Diffusion Coefficient In Inhomogeneous Media J.R. Kalnin And E.A. Kotomin We suggest a modification of the well-known Maxwell-Garnett equation for the mobility (effective diffusion coefficient) in two-phase media (a matrix with inclusions) which permits the description of a wide range of experimental situations. The novel approach correctly treats the partial trapping of a diffusing particle by an inclusion as well as consequences of an energy barrier for the particle penetration into an inclusion. Computer simulations show that the presented mean-field theory reproduces surprisingly well results for square inclusions without concentration limitation. For inclusions with other shapes (e.g., spherical) the theory works well up to concentrations at which mobile particles become trapped in "pockets" between inclusions.
Key words: inhomogeneous media, diffusion, computer simulation, mean-field theory, particle penetration
Ab initio Simulations Of The Cu/MgO(001) Interface Yu.F. Zhukovskii, D. Gryaznov, A. Finogenov, Yu.N. Shunin We present the first ab initio Hartree-Fock simulations on the Cu/MgO interface using CRYSTAL computer code for periodic systems. First, we describe our results for bulk copper and MgO(001) 2D slabs. Then we consider a model of an initial stage of the Cu/MgO(001) interface formation (with 1/4 submonolayer and monolayer substrate coverages). We compare our results with various experimental and theoretical data, in order to clarify the nature of interfacial bonding and its electronic structure. The dominant interfacial effect is found to be physical adhesion of copper associated with polarization and charge redistribution.
Keywords: Ab initio Hartree-Fock calculations, CRYSTAL code, electronic structure, Cu/MgO interfaces, copper adhesion
Electronic Structure And Resistivity Of Copper Yu. N. Shunin And K. Budilov The electronic structure and resistivity calculations of are considered. The main attention is paid to the cluster approach for condensed state.
Keywords: atomic potentials, pseudopotentials, cluster approach, effective media approximation, electronic structure and resistivity of copper
Diffusion Processes Caused By Plasma Immersion Ion Implantation And Deposition (Pi³&D) A.E. Kiv And E.P. Britavskaya Plasmon-activation processes accompanying Pi³&D are considered. It is shown that an interaction of low-energy ions with solid surfaces leads to generation of plasmons, which relax by local transferring to crystal lattice the necessary thermal energy for diffusion activation.
Keywords: plasmons, law energy ion implantation

Mathematical Statistics And Reliability Theory

Reliability Models For Communication Channel Of Air Traffic Control System With Different Test Strategy I.V. Kabashkin Communication is one of the most important domains of air traffic control system from flight safety point of view. The most fundamental and difficult problem is providing reliability and fault tolerance of such systems. Paper investigates reliability of repairable voice communication channels (air/ground and ground/ground) of air traffic control systems with periodical sessions of communications.
Three different test strategies is described:
- Communication channel does not have built-in-test equipment.
- Communication channel has built-in-test equipment with diagnosis procedures during communication sessions.
- Communication channel has periodical test in the pauses between communication sessions.
Marcovian models are studded and communication channel availability is examined for each of above mentioned test strategies. Some numerical examples of real communication systems are presented.
Keywords: communication channels, traffic control systems
Прикладная статистика: методы и проблемы в обучении И.B. Яцкив Рассматриваются методические проблемы преподавания курса "Статистика", некоторые задачи прикладной статистики.
Ключевые слова: STATISTIKA, SSPS, методика преподавания курса Статистика
Chaotic Map Algorithms And Encryption Technology Optimization (In Latvian) O. Naskidajevs Сегодня существует много разнообразных криптосистем и алгоритмов шифрования/расшифрования. В данной работе рассматриваются как традиционные и современные криптосистемы - Цезаря (симметрическая криптосистема с простой вставкой), Винижера (симметрическая криптосистема со сложной вставкой), DES (современная симметрическая криптосистема), RSA (современная асимметрическая криптосистема) и другие, так и криптосистемы, основанные на моделях детерминированных хаотических логических отображений, которые в скором будущем будут популярны. Все вышеупомянутые криптосистемы детально рассмотрены и показаны их преимущества. В зависимости от преимуществ и недостатков криптосистем каждая из них должна применяться в определенной области согласно требованиям о безопасности. DES криптосистемы и криптосистемы с моделями детерминированных хаотических логических отображений наиболее надежны при шифровании данных и аутентификации, RSA - при шифровании данных и обеспечении электронной подписи.
Хаотический характер моделей детерминированных хаотических логических отображений однозначно может быть применим в криптографии с преимуществом по отношению к другим, потому что состояния системы определяется различными уравнениями, а начальное состояние системы выбирается случайным. Обычно система заканчивается состоянием с одним положением или набором положений. Существует три типа атракторов: 1) фиксированная точка, 2) ограниченный цикл или периодичность, 3) детерминированный хаос. Сложность взлома криптосистемы на основе моделей детерминированных хаотических логических отображений обсуждается в данной работе с приведением окончательных выводов. При применении компьютерных систем для взлома вышеупомянутой криптосистемы необходимо перебирать различные параметры - различные начальные итерации, различные значения параметров, различные начальные условия, различную точность, различный набор и расположение чисел и, наконец, различные функции, которые могут моделировать детерминированный хаос. Написанное программное обеспечение, основанное на моделях детерминированных хаотических логических отображений, шифрует и расшифровывает любой вид данных и удовлетворяет всем современным требованиям по защите данных от несанкционированного доступа.
Ключевые слова: криптосистемы, логические отображения, детерминированный хаос, методы шифрования/дешифрования.
Today a lot of different cryptosystems and encryption/decryption methods existы. In this paper both traditional and modern cryptosystems - Ceaser (symmetric cryptosystem with simple insertion), Vinigere (symmetric cryptosystem with complex insertion), DES (modern symmetric cryptosystem), RSA (modern asymmetric cryptosystem) and others, as cryptosystems based on the determinated chaotic logistic growth models, are shown. All mentioned cryptosystems are shown in details and their benefits are also remarked. Depending on the cryptosystem advantages and disadvantages each of these cryptosystems must be used in defined area due to the security requirements. DES and determinated chaotic logistic growth model cryptosystems is more reliable to use for data encryption and authentication, RSA - data encryption and digital signature. The chaotic character of logistic growth models can be used to advantage in cryptography, because the system from one state to another is determined by a different equations, and the initial state of the system is randomly selected. The system often ends up in a state described by one point or a set of points. There are three types of attractors: 1) a fixed-point, 2) a limit cycle or a periodic, 3) a deterministic chaotic. The question of how difficultly it is to break the cryptosystem, where determined chaotic logistic growth models are used, is discussed here and clear remarks are made. Computers should be used to break the system described above by trying out different parameters - different initial iterations, different parameter values, different initial conditions, different precisions, different numbers and positions of decimals and, finally, different functions that can create deterministic chaos should all be tried. The created software, based on determined chaotic logistic growth models, encrypts and decrypts all kind of data and satisfies all necessary modern conditions for data protection from unauthenticated access.
Keywords: cryptosystems, encryption/decryption methods, logistic growth models, determinated chaos
Особенности диагностических систем c элементами искусственного интеллекта Е. Копытов, В. Лабендик, Н. Кабелев При всем многообразии задач, решаемых в современных системах диагностирования авиационной техники, у них имеется один существенный недостаток - жесткость алгоритмов, используемых в компьютерных программах. В результате в таких алгоритмах потеря информации хотя бы по одному измерительному каналу приводит к отказу в решении задачи, в которой использовался ранее потерянный параметр.
Рассматривается задача повышения надежности диагноза путем использования в системе диагностирования таких элементов искусственного интеллекта, как нейронные сети. Предлагается способ обучения искусственных нейронных сетей распознаванию образов-дефектов и неисправностей проточной части двигателя с помощью диагностических матриц на основе физической линейной математической модели двигателя.
Ключевые слова: нейронные сети, надежность, диагностика авиационных двигателей

Applied Electronics

Высокоизбирательные цифровые полифазные фильтры В.П.Еремеев, Э.В. Матосов, С.Г. Тимонин Предложен новый способ построения цифровых многоканальных фильтров на базе цифровых высокоизбирательных рекурсивных ФНЧ. Показана возможность упрощения полифазной структуры. Выбрана оптимальная процедура расщепляющего преобразования. Проведено детальное сопоставление реализаций на основе рекурсивного и нерекурсивного прототипов. Ключевые слова: цифровые многоканальных фильтры
We suggest the new method design of digital multichannel filters that based on digital high selection low-band FIR filters. We showed also possibility for polyphase structure simplification. Filters have optimal procedure of decompose transform. In article we compare in detail the FIR and IIR filter realialization. Keywords: digital multichannel filters
Новые структуры малочувствительных цифровых фильтров В. Еремеев, А. Гуменюк, Т. Мамиров Предложены новые структуры для реализации цифровых фильтров - каскадное соединение субструктур первого порядка. Передаточные функции таких фильтров имеют комплексные коэффициенты. Практически реализуемые полосы пропускания при прочих равных условиях на несколько порядков меньше, чем у биквадных реализаций.
Ключевые слова: цифровые фильтры, передаточные функции
We propose new structures for digital filters realization - cascade combination of first-order substructures. The transfer functions of these filters have complex coefficients. Practically realized pass-bands in equal conditions are some orders lower than biquad realizations passbands.
Keywords: digital filters, transfer functions