https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9920 2026-08-08T04:40:46Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9930 Title: Optimisation of 3D models for visualisation in virtual reality systems Authors: Havryliuk, Yurii; Гаврилюк, Юрій Abstract: The relevance of the study is conditioned by the growing use of virtual reality in education, medicine, design and engineering systems, where traditional 3D models are often too resource-intensive for stable interactive reproduction. The purpose of the study was to identify and test the effectiveness of complex adaptation of digital objects to interactive spatial reproduction in conditions of limited hardware resources. The research methodology combined theoretical analysis with experimental testing in Unity 2022.3 on the Meta Quest 2 platform with performance and visual quality assessment. The results of the study showed that direct use of traditional 3D models in virtual reality is ineffective due to excessive load on hardware resources and instability of scene reproduction. It was established that the highest efficiency is provided by complex adaptation, which combines simplification of the polygonal grid, reduction of the volume of texture data, simplification of materials, application of detail levels, and stage optimisation. After adaptation, the number of polygons in the studied models decreased by 95-96%, and the volume of texture data – by 85-88%. In the test virtual environment, the average frame rate increased from 42 to 85 frames per second, which confirmed a significant increase in scene performance. However, the increase in performance was not accompanied by a critical loss of visual quality, since the overall shape of objects remained at the level of 98-99%, and the level of visual immersion remained high. The results of the study can be used by developers of virtual reality applications, computer graphics specialists, teachers, designers, and engineers to create training simulators, architectural visualisation, medical simulators, and technical virtual reality systems with increased performance and visual realism.; Актуальність дослідження зумовлена зростанням використання віртуальної реальності в освіті, медицині, проєктуванні та інженерних системах, де традиційні 3D-моделі часто виявляються надто ресурсоємними для стабільного інтерактивного відтворення. Метою дослідження було виявлення й перевірка ефективності комплексної адаптації цифрових об’єктів до інтерактивного просторового відтворення за умов обмежених апаратних ресурсів. Методологія дослідження поєднувала теоретичний аналіз із експериментальним тестуванням у Unity 2022.3 на платформі Meta Quest 2 з оцінюванням продуктивності та візуальної якості. Результати дослідження показали, що пряме використання традиційних тривимірних моделей у віртуальній реальності є малоефективним через надмірне навантаження на апаратні ресурси та нестабільність відтворення сцени. Встановлено, що найвищу ефективність забезпечує комплексна адаптація, яка поєднує спрощення полігональної сітки, скорочення обсягу текстурних даних, спрощення матеріалів, застосування рівнів деталізації та сценову оптимізацію. Після адаптації кількість полігонів у досліджених моделях зменшилася на 95-96 %, а обсяг текстурних даних – на 85-88 %. У тестовому віртуальному середовищі середня частота кадрів зросла з 42 до 85 кадрів за секунду, що підтвердило істотне підвищення продуктивності сцени. Водночас підвищення швидкодії не супроводжувалося критичною втратою візуальної якості, оскільки загальна форма об’єктів збереглася на рівні 98-99 %, а рівень візуального занурення залишився високим. Результати дослідження можуть бути використані розробниками додатків віртуальної реальності, фахівцями з комп’ютерної графіки, викладачами, проєктувальниками та інженерами для створення навчальних симуляторів, архітектурної візуалізації, медичних тренажерів і технічних систем віртуальної реальності із підвищеною продуктивністю та збереженням візуальної переконливості. 2026-01-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9929 Title: Method for determining intentional interference type in conditions of uncertainty of interference environment based on known models Authors: Radzivilov, Hryhorii; Pavliuk, Dmytro; Радзівілов, Григорій; Павлюк, Дмитро Abstract: The study aimed to theoretically substantiate a method for the identification of intentional interference types in an uncertain interference environment for software-defined radio systems by using known interference models and formalised analysis of the communication channel state vector. The methodological basis included window calculation of the matched feature vector, their normalisation, signature coding, metric and probabilistic comparison with a template library, threshold rejection of uncertain cases, and model-simulation verification in the streaming architecture of software-defined radio. As a result, a formalised feature space and signature profiles of five basic classes of interference were formed: impulse, broadband noise, harmonic, modulation, and lowvisibility – as stable multi-parameter patterns of common signal indicator changes that ensure class separation in different signal-to-noise ratio modes, bit error probability variability, and spectral power density morphology, and are reproduced in repeated runs with unchanged parameters. The method is implemented in the form of a computational pipeline with a sequence of stages “state vector → event detection → segmentation → signature description → dimensionality reduction → comparison → decision”, where resource-intensive operations are activated only in the presence of an event trigger, and the interfaces between the blocks record a transition from observations to a compact impact signature. The resulting classification rules with membership thresholds and a controlled rejection procedure have been formulated, which transfers new signatures to the accumulation mode and incremental supplementation of the database with subsequent confirmation of profile stability on repeated observations. Simulation testing on a series of parameterised scenarios showed the reproducibility of signature profiles and classification decisions under fixed settings. The practical significance of the study results is determined by the possibility of implementing the method by developers and integrators of embedded software-controlled radio systems and radio monitoring systems for streaming determination of the type of intentional interference based on signature profiles with threshold rejection of unknown cases and controlled replenishment of the signature library.; Метою дослідження було теоретично обґрунтувати метод ідентифікації типу навмисних завад у невизначеній завадовій обстановці для програмно-визначуваних радіосистем шляхом використання відомих моделей завад і формалізованого аналізу вектора стану каналу зв’язку. Методологічна база включила віконне обчислення узгодженого вектора ознак, їх нормалізацію, сигнатурне кодування, метрикне та ймовірнісне порівняння з бібліотекою шаблонів, порогове відторгнення невизначених випадків і модельно-симуляційну перевірку в потоковій архітектурі програмно-визначуваного радіо. У результаті сформовано формалізований ознаковий простір і сигнатурні профілі п’яти базових класів завад – імпульсних, широкосмугових шумових, гармонічних, модуляційних і малопомітних – як стійкі багатопараметричні патерни спільної зміни показників сигналу, що забезпечують роздільність класів у різних режимах співвідношення сигналу до шуму, варіативності ймовірності бітової помилки та морфології спектральної густини потужності і відтворюються при повторних прогонах за незмінних параметрів. Метод реалізовано у вигляді обчислювального конвеєра з послідовністю етапів «вектор стану → детекція події → сегментація → сигнатурний опис → зниження розмірності → порівняння → рішення», де ресурсоємні операції активуються лише за наявності подієвого тригера, а інтерфейси між блоками фіксують однозначний перехід від поточних спостережень до компактної сигнатури впливу. Сформульовано результатні правила класифікації з порогами належності та процедурою керованого відторгнення, що переводить нові сигнатури в режим накопичення та інкрементального доповнення бази із подальшим підтвердженням стабільності профілю на повторних спостереженнях. Симуляційна перевірка на серії параметризованих сценаріїв показала відтворюваність сигнатурних профілів і класифікаційних рішень за фіксованих налаштувань. Практична значущість результатів полягає у можливості впровадження методу розробниками та інтеграторами вбудованих програмно-керованих радіосистем і систем радіомоніторингу для потокового визначення типу навмисної завади за сигнатурними профілями з пороговим відторгненням невідомих випадків та керованим поповненням бібліотеки сигнатур. 2026-01-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9928 Title: Physical aspects of the IT industry: From software architectures to cyber-physical systems Authors: Liashuk, Taras; Лящук, Тарас Abstract: he functioning of modern computing systems is based on a complex interconnection of hardware and applied physical phenomena. The relevance of the study was determined by the fundamental dependence of technological innovations in the IT industry on the laws of physics, which simultaneously defined both limits (e.g. quantum tunnelling in nanometre-scale transistors) and new opportunities (e.g. quantum superposition in qubits). The aim of the work was to analyse the interconnection of fundamental physical laws with the hardware-software architecture of computing systems and to determine directions for future development. The methodology of the study was based on a systematic approach, including content analysis of high-quality scientific data, structural-functional analysis of physical clusters, and theoretical synthesis of interdisciplinary connections, supported by logical-graphical modelling. The main results of the study revealed that quantum mechanics and thermodynamics set the physical limits for transistor miniaturisation and managed the thermal regime of microchips, while optics was the foundation for high-speed data transmission and microchip lithography. Classical mechanics and electrodynamics ensured the functioning of cyber-physical systems, including automated control systems, robotic complexes, and wireless communication infrastructure. It was analysed that molecular physics and the modelling of nanoscale structures played a crucial role in the design of new semiconductor materials and the prediction of component durability based on appropriate computerphysical models. It was shown that nuclear and atomic physics played a key role in ensuring the radiation hardness of electronics and were considered a potential power source for highly autonomous computing complexes. Particular attention was paid to promising areas, specifically superconductivity, quantum computing, and quantum cryptography. The practical value of the work lies in forming a comprehensive perspective on the physical foundations of computing systems, which was critically important for computer and software engineers, and scientists when developing new materials, designing high-performance and energy-efficient microchips, and creating reliable autonomous and quantum computing systems; Функціонування сучасних обчислювальних систем базується на складному взаємозв’язку апаратного забезпечення та прикладних фізичних явищ. Актуальність дослідження визначається фундаментальною залежністю технологічних інновацій в ІТ-індустрії від законів фізики, які водночас визначають як межі (наприклад, квантове тунелювання в нанометрових транзисторах), так і нові можливості (наприклад, квантова суперпозиція у кубітах). Метою роботи було проаналізувати взаємозв’язок фундаментальних фізичних законів з апаратно-програмною архітектурою обчислювальних систем та визначати напрямки майбутнього розвитку. Методологія дослідження базувалася на системному підході, що включав контент-аналіз високоякісних наукових даних, структурно-функціональний аналіз фізичних кластерів та теоретичний синтез міждисциплінарних зв’язків, підкріплених логіко-графічним моделюванням. Основні результати дослідження виявили, що квантова механіка і термодинаміка задають фізичні межі для мініатюризації транзисторів та керують тепловим режимом мікросхем, а оптика є основою для високошвидкісної передачі даних і літографії мікрочипів. Класична механіка та електродинаміка забезпечують функціонування кіберфізичних систем, включаючи автоматизовані систем керування, роботизовані комплекси та інфраструктуру бездротового зв’язку. Проаналізовано, що молекулярна фізика та моделювання нанорозмірних структур відіграють вирішальну роль у проєктуванні нових напівпровідникових матеріалів і прогнозуванні довговічності компонентів на основі відповідних комп’ютерно-фізичних моделей. Показано, що ядерна та атомна фізика відіграють ключову роль у забезпеченні радіаційної стійкості електроніки і розглядаються як потенційне джерело живлення для високоавтономних обчислювальних комплексів. Особлива увага приділена перспективним напрямам, зокрема надпровідності, квантовим обчисленням та квантовій криптографії. Практична цінність роботи полягає у формуванні комплексного погляду на фізичні основи обчислювальних систем, що є критично важливим для комп’ютерних та програмних інженерів, науковців при розробці нових матеріалів, проєктуванні високопродуктивних і енергоефективних мікросхем, а також для створення надійних автономних та квантових обчислювальних систем. 2026-01-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9927 Title: Application of linear algebra methods for optimising data processing and storage in modern information systems Authors: Kraychuk, Olexandr; Kraychuk, Serhii; Ostapchuk, Nataliia; Крайчук, Олександр; Крайчук, Сергій; Остапчук, Наталія Abstract: The aim of the study was to generalise approaches to coordinating decisions at the stages of planning, execution, and physical level of data representation in information systems under the dominance of resource constraints when operating with massive sets. The methodology was based on system-analytical formalisation, comparative-analytical generalisation and typology, comparative analysis, systematisation and integrative synthesis. It was established that linear algebra formalises the representation of data as matrices/vectors and calculations as a sequence of transformations. The generalisation of operations (semirings) extends these primitives to graph and Boolean problems, and Graph Basic Linear Algebra Subprograms standardises the implementation for sparse structures. Efficiency is determined by the consistent chain of “rewrite→cost model→physical execution”: rewrite reduces intermediate data, and the cost model chooses a plan based on data input/output, memory, sparsity, and parallelism, without it, heuristics remain. Factorised representations have been found to reduce redundancy and pressure on memory and data input/output (for joins/groups) with system support. Randomised Numerical Linear Algebra and sketching reduce costs and manage the “accuracy-resources” trade-off in streaming processing. Matrix compression (low-rank representation, reduced precision) reduces memory and traffic and speeds up computations with a controlled loss of precision. In vector database management systems and distributed systems, the bottleneck is data input/output and redistribution between nodes, so DShuffle moves some processing closer to the data, emphasising the role of infrastructure optimisation. The linear algebraic representation of computations provides a basis for consistent optimisation of rewriting, plan selection, and execution, reducing materialisation and data movement under input/output, memory, and bandwidth constraints. The practical significance of the results lies in the possibility of the application by information-systems developers and engineers for the consistent selection of data formats, execution plans, and computational primitives to reduce materialisation and I/O, memory, and network overhead.; Метою дослідження було узагальнити підходи до узгодження рішень на етапах планування, виконання та фізичного рівня подання даних в інформаційних системах за домінування ресурсних обмежень під час оперування масивними наборами. Методологія базувалася на системно-аналітичній формалізації, порівняльноаналітичному узагальненні та типологізації, порівнянному аналізі, систематизації та інтегративному синтезі. Встановлено, що лінійна алгебра формалізує подання даних як матриць/векторів і обчислення як послідовність перетворень. Узагальнення операцій (напівкільця) поширює ці примітиви на графові та булеві задачі, а Graph Basic Linear Algebra Subprograms стандартизує їх виконання для розріджених структур. Ефективність визначається узгодженим ланцюгом “переписування → вартісна модель → фізичне” виконання: переписування зменшує проміжні дані, а вартісна модель обирає план за введення/виведення даних, пам’яттю, розрідженістю та паралелізмом, без неї лишаються евристики. Виявлено, що факторизовані подання зменшують надлишковість і тиск на пам’ять та введення/виведення даних (для приєднань/групувань) за підтримки системою. Randomized Numerical Linear Algebra і скетчинг знижують витрати та керують компромісом “точність-ресурси” в потоковій обробці. Компресія матриць (низькорангове подання, знижена точність) зменшує пам’ять і трафік та прискорює обчислення за контрольованої втрати точності. У векторних системах керування базами даних і розподілених системах вузьким місцем є введення/виведення даних і перерозподіл між вузлами, тому DShuffle переносить частину обробки ближче до даних, підкреслюючи роль інфраструктурної оптимізації. Лінійно-алгебраїчне подання обчислень створює основу для узгодженої оптимізації переписування, вибір планів і виконання, зменшуючи матеріалізацію та переміщення даних за обмежень введення/виведення, пам’яті й пропускної здатності. Практична значимість результатів полягає у можливості їх застосування розробниками та інженерами інформаційних систем для узгодженого вибору форматів даних, планів виконання й обчислювальних примітивів, щоб зменшити матеріалізацію та витрати на введення/виведення, пам’ять і мережевий обмін. 2026-01-01T00:00:00Z