načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: SCIENTIFIC RESEARCH – 2016: Proceedings of articles the international scientific conference - konferenční materiály

SCIENTIFIC RESEARCH – 2016: Proceedings of articles the international scientific conference

Elektronická kniha: SCIENTIFIC RESEARCH – 2016: Proceedings of articles the international scientific conference
Autor:

Proceedings includes materials of the international scientific conference « SCIENTIFIC RESEARCH – 2016», held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 September 2016. The main ... (celý popis)
Titul je skladem - ke stažení ihned
Jazyk: ru
Médium: e-kniha
Vaše cena s DPH:  52
+
-
1,7
bo za nákup

hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%   celkové hodnocení
0 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: » Skleněný můstek s.r.o.
Dostupné formáty
ke stažení:
PDF
Upozornění: většina e-knih je zabezpečena proti tisku
Médium: e-book
Počet stran: 291
Jazyk: ru
ADOBE DRM: bez
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

Proceedings includes materials of the international scientific conference « SCIENTIFIC RESEARCH – 2016», held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 September 2016. The main objective of the conference - the development community of scholars and practitioners in various fields of science. Conference was attended by scientists and experts from Kazakhstan, Russia. International scientific conference was supported by the publishing house of the International Centre of research projects. Sborník obsahuje materiály z mezinárodní vědecké konference «vědecký výzkum - 2016», která se konala v České republice - Karlovy Vary a v Rusku - Moskva, 29.-30. září 2016. Hlavním cílem konference - vývojářská komunita vědců a odborníků v různých oblastech vědy. Konference se zúčastnili vědci a odborníci z Kazachstánu, Ruska. Mezinárodní vědecká konference byla podpořena nakladatelstvím Mezinárodního střediska výzkumných projektů.

Zařazeno v kategoriích
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

SCIENTIFIC RESEARCH - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Kirov, 2016


UDC 001

BBK 72

N 76

Scientific editors:

Barmashov Konstantin Sergeevich, PHD, Head of the Department "Innovation management and social entrepreneurship" Russian Economic University named G.V. Plehanov

Dalgat Fatima Magomedovna, Ph.D., Associate Professor of "History of Russia of XX - XXI centuries." Dagestan State University

Ivanova Galina Viktorovna, Ph.D., assistant professor of "Elementary and preschool education" State SocioHumanitarian University

SCIENTIFIC RESEARCH – 2016: Proceedings of articles the international scientific conference. Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016 [Electronic resource] / Editors K.S.Barmashov, F.M.Dalgat, G.V.Ivanova. – Electron. txt. d. (1 файл 4.7 MB). – Czech Republic, Karlovy Vary: Skleněný Můstek – Russia, Kirov: MCNIP, 2016. - ISBN 978-80-7534-083-2 + ISBN 978-5-00090-107-6.

Proceedings includes materials of the international scientific conference « SCIENTIFIC RESEARCH – 2016», held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 September 2016. The main objective of the conference - the development community of scholars and practitioners in various fields of science. Conference was attended by scientists and experts from Kazakhstan, Russia. International scientific conference was supported by the publishing house of the International Centre of research projects. ISBN 978-80-7534-083-2 (Skleněný Můstek, Karlovy Vary, Czech Republic) ISBN 978-5-00090-107-6 (MCNIP LLC, Kirov, Russian Federation)

Articles are published in author's edition. Editorial opinion may not coincide with the views of the

authors

Reproduction of any materials collection is carried out to resolve the editorial board

© Skleněný Můstek, 2016

© MCNIP LLC, 2016

N 76


4

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Table of Contents

Section 1. Physics and Mathematics ..............................................................7

Bolotin E.I., Zenkevich S.L. A Certain Problem of Clusterization of Distributed

Systems ......................................................................................................... 8

Section 2. Chemistry ................................................................................... 24

Курбатова Л.Д. Экстракция ванадия в кислой области ............................ 25

Section 3. Biology ....................................................................................... 30

Хацаева Р.М. Исследование ультраструктуры эпителиальной

поверхности слизистой оболочки и симбионтов уголков рта

представителей Bovinae Bоs taurus taurus ................................................ 31

Section 4. Technology ................................................................................. 41

Биштаков Р.Б., Заиченко Н.В. Сравнение перемешивания двухфазных

смесей в центробежном насосе и статическом смесителе ..................... 42

Section 5. History and Archeology ............................................................... 46

Далгат Ф.М. Вклад русского населения в промышленное развитие

Дагестана в пореформенный период (1861-1917 гг.) .............................. 47

Section 6. Economics .................................................................................. 57

Аракельянц Э.С. Трехуровневый интеграционный механизм

стратегического учета, контроля и анализа ............................................. 58

Бочкарева Н.В. Роль АСЕАН в развитии регионального туризма ............ 69

Бармашов К.С. Управление инновационным развитием бизнеса в

условиях ограничения ............................................................................... 76

Кулешова В.П., Фаррахетдинова А.Р. Проблемы инвестирования в

общественное питание социальной направленности ............................. 88

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Лесняк В.В., Аракельянц Э.С. Интеграционная модель учетноконтрольного и аналитического обеспечения стратегии развития

организации ............................................................................................... 99

Лесняк В.В. Методологические аспекты адаптивной информационной

архитектуры коммерческой организации .............................................. 111

Шидловский И.Г. Оптимизация транспортного обеспечения

многономенклатурных поставок при учете грузовместимости и ВЦД . 121

Трифонов С.В. Работоголизм как субъективный элемент корпоративной

культуры аддиктивной организации ...................................................... 131

Янченко Е.В. Социально-трудовые отношения в современном обществе:

естественная эволюция и государственное регулирование ................. 142

Section 7. Philosophy ............................................................................... 151

Крюков В.В. Модусы ценностей политики ............................................. 152

Мочалов К.С. Естественнонаучное исследование философской проблемы

«Знак и время» ........................................................................................ 158

Section 8. Philology .................................................................................. 163

Анохина С.П. Синтетические речевые акты ........................................... 164

Румянцева Н.М., Гарцова Д.А., Кужаков В.Е. Электронные средства

обучения как эффективный инструмент интенсификации процесса

обучения китайских учащихся русской фонетике (этнометодический

аспект) ...................................................................................................... 175

Румянцева Н.М., Рубцова Д.Н., Арсеньева И.А., Гарцова Д.А.

Формирование культурологической компетенции иностранных

учащихся на базе учебно-методического комплекса «Окно в мир»

(довузовский этап обучения) .................................................................. 184

Section 9. Pedagogy ................................................................................. 194

Иванова Г.В., Смирнова О.М. Краеведение в патриотическом воспитании

дошкольников и младших школьников ................................................. 195

Кузнецов А.Р. Непрерывное образование специалистов: новые вызовы,

подходы, модели, субъекты ................................................................... 202

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Растоскуев В.В. Компетентностный подход при преподавании

информационных технологий ................................................................. 209

Сосина Н.А. Воспитание интуитивного и логического мышления у

студентов прикладников на примере исследования рисков возможных

инвестиций ............................................................................................... 216

Темняткина О.В. Интеграционная модель формирующего оценивания в

процессе освоения общеобразовательной дисциплины ...................... 224

Section 10. Medicine ................................................................................ 236

Игнатко И.В., Родионова А.М. Нарушение сердечного ритма плода:

принятие решения ................................................................................... 237

Майстренко Н.А., Ромащенко П.Н., Криволапов Д.С.

Дифференцированный подход к отбору больных для

минимальноинвазивных вмешательств на щитовидной железе ......... 245

Соколова В.В. Анализ структуры обращений населения г. СанктПетербурга в страховую компанию по вопросам удовлетворенности

качеством медицинской помощи, оказываемой детям ........................ 256

Шрейдер Т.Ф., Федорова Г.В., Ткаченко Е.С. Анализ результатов

социологического опроса врачей по проблеме медицинской

реабилитации детей ................................................................................ 263

Section 11. Psychology ............................................................................. 274

Романова Е.А. Арт-терапия и ритуал: к исследованию коммуникации 275

Суслова Т.Ф. Трудности социализации и адаптации подростков -

мигрантов ................................................................................................. 284


7

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

SECTION 1.

PHYSICS AND

MATHEMATICS


8

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

A CERTAIN PROBLEM OF CLUSTERIZATION OF

DISTRIBUTED SYSTEMS

BOLOTIN E.I., ZENKEVICH S.L.

RUSSIA, MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY NAMED N.JE.BAUMAN

Abstract. A problem of multi-level clusterization of distributed systems is considered in

this paper. The problem is to find the multi-level, hierarchically organized partition of

the system, which minimizes the total number of connections between objects in the

system. We describe two partitioning strategies, and deduce the analytical recurrent

equations allowing to find the number of the objects in each subsystem given the level

of partitioning. We also conduct a number of computational experiments.

Keywords: clustering, distributed system, communication, connection.

1. Introduction

In our opinion, clusterization problems are not discussed in theory of distributed

systems. However, there are some applications where certain grouping of

objects constituting the system becomes quite important.

For example, [1] describes a problem of cooperation among the groups of

quadro-copters, who solve the task of catching the ball. Part of the net is

attached to each of the robot in the group. By solving that problem by a group

of quadro-copters, they can use larger net, and increase the efficiency of a

solution.

Paper [2] describes a problem of locating the moving objects inside the room, by

teams of mobile robots equipped with laser rangefinders. By cooperating, the

robots synchronize their idea about the environment. This allows to decrease

the complexity and volume of data gathered, and more efficiently detect the

moving objects.


9

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

The problem of calculating the optimal topological structure also arises in the

field of constructing local and global computer networks [3]. The problems of

decreasing the latency between network segments is considered, and

decreasing the number of intermediate nodes.

One of the applications where clusterization issues have a great impact is the

following: consider N objects which solve the common task. They need to

communicate to each other using some communication channel [4]. Efficient

and reliable operation of such channels, and decreasing the number of such

channels, is quite an important task. This problem is especially challenging for

the “swarm”-type systems which contain hundreds of objects. By partitioning

this distributed system to subgroups we could approach such problem.

A problem of minimization of a number of links also arises when a group of

objects constitutes a multi-agent system, that is it includes a number of agents

which could make some decisions independently. In this situation, however,

there is a an additional problem of choosing the structurization strategy.

Similar problem arises in social groups: it is complicated to ensure the normal

functioning of large unstructured groups of people. We always use some kind of

hierarchy, which provide some structurization of such groups. This is particularly

true for scientific, administrative and industrial collaborations, where the first

priority is concerned with an effective management structure.

2. Preliminary discussion

Before we define the problem formally, let us consider some illuminating

examples.

2.1 Example 1

Given the group of 12 objects, for an unstructured case(“peer-toeer”) we have

the number of links  12 12 1 / 2 66L     . Let us divide that group into two

halves containing 6 objects each. Communication inside the subgroups ispeer

to-peer, while communication between the groups is via chosen nodes

(“switches”). Then the number of links is  2 6 6 1 / 2 1 31L       . Let us now

divide the group into 3 subgroups with 4 objects each. We have


10

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

   3 4 4 1 / 2 3 3 1 / 2 21L         . Finally, if we partition the group into

12 subgroups (that is, each of the nodes is a switch), then we have the same

result as for no partitioning:  12 12 1 / 2 66L     . It is clear that there is an

optimal partitioning, where the number of links is minimum.

Notes:

1) We divide the group for the subgroups of the same size. Let us show that

this is the best case. Let

i

x be the size of ith subgroup. Then given the

number k of subgroups the number of links for partitioning the N objects

is

1

( 1) / 2 ( 1) / 2

k

ii

i

L x x k k

   

, given that

1

k

i

i

xN

. Solving this

simple equation for the conditional extremum of L function, we get

12

/

k

x x x N k    . (All the expressions are symmetrical in

i

x .)

2) It is obvious that for the general case where

i

x is an integer number, this

requirement could become invalid: for example, we could try to divide

10 objects into 3 groups. In that case we would have to search some

rounded numbers as a solution.

3) We do not take into consideration the bandwidth for the communication

links. It is clear that for the faulty partitioning inter-group channels could

be used too much. This problem is not discussed in this paper, however it

is rather important.

2.2 Example 2

Let us increase the partitioning depth, that is divide each of the subgroups into

a number of sub-subgroups. Let us look at a simple example.

Consider a group of 12 objects divided into 3 subgroups of 4 objects each.

Number of links equals 21. (See Example 1). Let us divide each of the subgroups

into two sub-subgroups of 2 objects each. It is easy to see that the number of

links becomes 6 3 3 12L     . So, the number of links decreased.

This observation allows to deduce that iterative partitioning of system of objects

into smaller clusters can lead to decrease of the number of links. Note that we

do not consider the possibility of increasing bandwidth requirement.


11

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Let us look into that problem in more detail.

3. Problem statement

Let

()n

C be the degree of the system clusterization. That is,

(0)

C means no

further structure,

(1)

C means partitioning the group into subgroups,

(2)

C means

further partitioning of subgroups into sub-subgroups, etc. Let

1

,

ii

xx

be a

number of objects in each cluster for the i-th level of clusterization. Let

()n

L and

()n

NN be the total number of links between the objects and full number of

objects in a system using the rank-n clusterization (here N is the total number of

objects in a system). Then we need to solve the problem of finding

, 1,2, , 1

i

x i n   , which minimizes the number of links, where n is the given

level of clusterization.

We will use the usual method of induction and Lagrange method of constrained

optimization.

Let us consider two strategies of partitioning.

4. Strategy 1

This strategy consists of partitioning the group of objects into subgroups and

appointing one of the objects for the role of “switch”. This object does the same

as the other objects, but it also provides the communication between objects of

its own subgroup with objects from other subgroups.

The problem is to find such

i

x that the number of links between the objects is

minimum for the given level of clusterization.

Let us look at several initial induction steps.

4.1 Step

(0)

C (no structurization)

This step is needed for the following induction steps and of course it does not

include the minimization procedure. The following obvious equations hold:


12

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

(0) (0)

1

( 1)

,

2

ii

xx

x N L



4.2 Step

(1)

C (partitioning into subgroups)

Structurization discipline for this case is shown in Figure Ошибка! Источник

ссылки не найден..

Figure 1. Structurization discipline for the case С

(1)

Let

1

x be the number of objects in subgroup, and

2

x the number of subgroups.

It is easy to see then, that the following equations hold:

(1) (0)

1 2 2 2 2

2 1 2

1 ( 1) ( 1)

2 2 2

x x x x x

L x x x L

  

   

(1) (0)

1 2 2

x x N x N

The function to be minimized looks like this:

(1) (1) (1)

()J L N N  

Taking into account the necessary extremum conditions, we get the following

equations:

1

1

2

x 


13

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

2

21

12

11

22

xx

x x N



(1)

Let us introduce the additional parameter which we’ll need in the following text:

(1) (1) (1) (0) (0) (0) 2

2 2 2 2

2 2 2 2

( 1) ( 1) 1

2 2 2

x x x x

I L N L x x N x I x



        

It could be seen that searching for

12

,xx with given N requires, according to (1),

to solve cubic equation for

1

x or

2

x . We, however, will not discuss this simple

problem, because the subsequent increase in level of clusterization will lead the

equations of higher order, which could not be solved analytically. However,

found relations allow to find

2

x and N given

1

x , that is to solve the inverse

problem.

Note:

Let us find the integer solutions of (1). From first equation it follows that

2

1

x is

odd, and so

1

x is odd. Then integer solutions of 1 are as follows:

1

2

21

12

21

11

22

xk

xx

N x x







where 0,1,2,k 

4.3 Example

Let us find first several integer solutions:

Table 1

k

1

x

2

x N

0 1 1 1

1 3 5 15

2 5 13 65

3 7 25 175


14

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

4 9 41 369

For example, for the N=65 objects the optimal partitioning with regard of the

number of links is 13 groups by 5 objects each.

4.4 Step

(2)

C (partitioning subgroups into sub-subgroups)

In this case we need to minimize the function

(2) (1)

33

3

( 1)

2

xx

L x L



given that

(2) (1)

1 2 3 3

N x x x x N N  

which requires minimizing function

(2) (2) (2)

()J L N N  

Calculations lead to the following result:

1

1

2

x 

2

21

2

32

1 2 3

11

22

11

22

xx

xx

x x x N







(2)

Let us calculate the additional parameter:

(2) (2) (2) (1) (1) 2

33

3 3 3

( 1) 1

22

xx

I L N x I x N x

      


15

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Note: It is easy to see that the integer solutions of system (2) look like this:

1

2

21

2

32

1 2 3

21

11

22

11

22

xk

xx

xx

N x x x







(3)

where 0,1,2,k 

4.5 Example

We now show the example of best partitioning, calculated according to (3):

Table 2

k

1

x

2

x

3

x N

0 1 1 1 1

1 3 5 13 195

2 5 13 85 5525

3 7 25 313 54775

For example, for 195N  the best partitioning with regard to the number of links

is 13 groups by 5 subgroups by 3 objects in each subgroup.

4.6 Step

()n

C (induction step)

By looking at the relations above we notice that analogous relations could hold

for the general case. Let us show that.

The following recurrent relations are true for recursively changing the level of

clusterization:

( ) ( 1) (0)

11 11

1

( ) ( 1) (0)

1

( ) ( ) ( )

( 1) ( 1)

,

22

,

()

nn

nn

n

nn

n

n n n

xx xx

L x L L

N x N N N N

J L N N



 

  

  

  

(4)

Required conditions of function extremum for (4) are as follows:


16

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

( )' ( )' ( )'

()

0; 1;2;

i i i

n n n

x x x

n

J L N i

NN

    

 

(5)

From (4) it follows:

( 1)

1

()

( 1)

1

( 1)

1()

( 1)

, 1,2, ,

1

,1

2

, 1,2, ,

,1

i

i

i

i

n

n

x

n

x

n

n

n

nn

x

x

n

x L i n

L

L x i n

x N i n

N

N i n



    





(6)

Suppose that from relations (5) the following equations over

1 2 1

, , ,

n

x x x

follow:

2

1

1

1

11

; 1;2; ;

22

ii

n

j

j

x x i n

xN

   

(7)

And for the additional parameter the following relation is true:

( ) ( ) ( ) 2

1

1

2

n n n

n

I L N x

    (8)

Let us show that for N+1-level clusterization

( 1)n

C

system of equations over the

needed variables , 1,2, , 2

i

x i n   will look like this:

2

1

2

1

11

; 1;2; ; 1

22

ni

n

j

j

x x i n

xN

    

(9)

The required condition for the minimum in that case is like this:


17

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

( 1)' ( 1)' ( 1)'

i i i

n n n

x x x

J L N

  

  

or, by using the recurrent relations (4):

( )' ( )

11

0, 1,2, ,

ii

nn

nn

xx

x L x N i n



   

where taking into account (4) we get the relations (9) for

1 2 1

, , ,

n

x x x

 . Let us

look at the relation for

2n

x

. Taking into account the relation (6) we have:

( ) ( )

( 2)

1

2

nn

n

L x N

   

where given (8):

()

2

1

2

n

n

Ix

  

or

2

21

11

22

nn

xx





So, the following relations are the necessary extremum conditions for the

problem of n-level clusterization of distributed system, which includes N objects

and minimizes the number of links:

2

21

2

32

2

1

1 2 3 1

11

22

11

22

11

22

nn

nn

xx

xx

xx

x x x x x N







(10)

It is also easy to get the equation for the additional parameter:


18

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

( 1) 2

2

1

2

n

n

Ix



Let us note that the sequence of

i

x is non-decreasing:

22

1

1 1 1

( 1) 0

2 2 2

i i i i i

x x x x x

      

This means that the number of subgroups is not less than the number of objects

in subgroup.

5. Strategy 2

Let us consider another, different strategy.

In previous case the selected objects had a role of communication devices. But

for the advanced systems it is required to appoint some objects to fulfil the

management roles, commanding the clusters which are lower by hierarchy, and

communicating with higher-level objects. Such situations arise, e.g., when

objects are the robots which could make their own decisions, that is they

constitute a multi-agent system. The same situation arises in social collectives.

Let us make several notes:

1) Each of the clusters has its managing node. The set of managing nodes

constitute the next-level cluster, which has its own managing node.

2) Clusters do not contain their managing nodes. So,

i

x is the number of

“employees” in a cluster, but without their “manager”.

2

x is the number

of managers, without their “high-level manager”, and so on. Structure of

such a system is presented in Figure 2.


19

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Figure 2. Structure of the “department”

As before, the problem is to choose such a structure that the number of links is

minimum on a given level of structuring.

Method of solving this problem is mostly the same as in a previous strategy. So

we shall omit all the calculations and present only the final results.

For then n-level clusterization we have the following series of recurrent

relations:

The number of links, that is the function to be minimized, is:

( ) ( 1) (0)

11

1, 1

nn

n

L x N N x

    (11)

The total number of objects:

( ) ( 1) (0)

11

1, 1

nn

n

N x N N x

    (12)

Then then required conditions for the extremum are:

( )' ( )'

()

0; 1;2; ; 1

ii

nn

xx

n

L N i n

NN

    

 

(13)

Relations (13) are n+2 equations with n+2 unknown variables

1 2 1

, , , ,

n

x x x

 .

Taking into account the recurrent relations (11, 12), we get the following

equations:

( 1)' ( 1)'

( 1) ( 1)

1

()

0; 1;2; ;

1

0; 1

2

ii

nn

xx

nn

n

n

L N i n

L x N i n

NN





   

     

(14)

Equivalent system of equations over , 1,2, , 1

i

x i n   looks like this:


20

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

2

2 1 1

2

3 2 1

2

11

11

1

1

2

1

2

1

2

( ) 1

nn

nn

j

i ji

x x x

x x x

x x x

xN



 









 

(15)

Relations (15) are the final solution to the link minization problem using the

Strategy 2.

Note: It is easy to see that the integer solutions to the system (15) have the

following form:

1

2

2 1 1

2

3 2 1

2

11

11

1

2

1

2

1

2

1

2

( ) 1

nn

nn

j

i ji

xk

x x x

x x x

x x x

xN



 









 

(16)

where k=1,2,3,...

5.1 Example

For example, here are the best integer partitions for structurization level n=3,

using the Strategy 2:


21

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Table 3

k

1

x

2

x

3

x N

1 2 4 10 131

2 4 12 76 4637

3 6 24 294 49687

4 8 40 808 291689 For example, for the number of objects N=131 the best partitioning with regard to the minimum number of links is 10 groups by 4 subgroups each, with 2 objects in each group. Figure 3 shows the structure of such a system.

Figure 3. Structure for the Strategy 2 (not all objects and links shown)

6. Computational experiment

The experiment consists of calculating the number of links L for the given

number of objects N and for the level of structurization n, using the equations

(4, 9) for Strategy 1 and equations (11, 15) for Strategy 2. Corresponding graphs

are provided in Figure 4.

As you see, the number of links decreases rapidly with initial increase of number

of levels, with insignificant difference of number of links for both strategies.

Further decrease of number of links becomes asymptotical and leads to the chain

of connected single objects. This structure, while providing the minimum

number of connections, is particularly inefficient.


22

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

Figure 4. Function of total number of links L based on level of structurization n

given the number of objects N

7. Conclusion

This paper described one of the problems of multi-level clusterization of a

system consisting of many objects. The goal of clusterization is to find such

partition size that minimizes the number of connections between objects. Two

strategies of clusterization are considered. One of them is to appoint on of the

objects in each group to perform a role of inter-group communicator. Another

stratege is to give one of the objects a command/management function. We

deduced relations allowing to find the number of objects in each cluster,

expressed as the system of algebraic expressions. Results of computational

experiments are also provided.

Note that increasing the level of structurization leads to the increase of required

bandwidth between objects and to the increase of intermediate nodes used for

inter-group communication (which is a trait of systems with increased

“bureaucracy”). To account for that, new terms of minimized functions are

needed. This problem however is a subject for further research. We are grateful


23

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

to A.V. Nazarova, who discussed this paper with us and provided valuable

feedback.

References:

1. Robin Ritz, Mark W. Muller, Markus Hehn, and Raffaello DAndrea, Cooperative

Quadrocopter Ball Throwing and Catching, IEEE/RSJ International Conference on

Intelligent Robots and Systems, pp.4972–4978, 2012.

2. M. Rosencrantz, G. Gordon, and S. Thrun. Locating moving entities in dynamic indoor

environments with teams of mobile robots. In Proceedings of Autonomous Agents and

Multi-Agent Systems, Melbourne, Australia, 2003.

3. V. M. Vishnevskiy. Theoretical foundations of computer networks design. M.,

Tehnosfera, 2003, 512 pp.

4. A. V. Nazarova, T. P. Ryzhova. Methods and algorithms of multi-agent control for the

robotic system. M.: Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. “Instrumentation” series. 2012,

Volume 6. Pp. 93–105.


24

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

SECTION 2.

CHEMISTRY


25

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

ЭКСТРАКЦИЯ ВАНАДИЯ В КИСЛОЙ ОБЛАСТИ

КУРБАТОВА Л.Д.

РОССИЯ, ИНСТИТУТ ХИМИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА УРО РАН

Аннотация Изучена экстракция ванадия(V) N-(2-гидрокси-5-нонил-бензил)-β-

гидроксиэтилметиламином в зависимости от различных факторов: pH среды,

концентрации экстрагента, концентрации ванадия(V), типа растворителя.

Определены оптимальные условия экстракции. Установлено, что при экстракции

ванадия(V) этилфеноламином в слабокислой области в органической фазе

образуется комплекс, в котором катионом является этилфеноламин, анионом -

декаванадат-анион. Экстрагируемый комплекс ванадия(V) с этилфеноламином

отличается высокой устойчивостью.

Ключевые слова: экстракция, ванадий, декаванадат-анион, коэффициент

распределения, органическая фаза, экстрагируемый комплекс, электронная

спектроскопия, инфракрасный спектр. Анализ существующих технологий извлечения ванадия показывает, что ни одна из них в полной мере не отвечает современным требованиям по качеству продукта, полноте извлечения ванадия, экологической чистоте производства. Экономически и экологически целесообразная переработка ванадийсодержащего сырья может быть осуществлена лишь на основе всесторонних физико-химических исследований всех стадий пиро- и гидрометаллургических процессов. На стадии гидрометаллургической переработки ванадийсодержащего сырья наиболее эффективным методом извлечения ванадия из технологических растворов является экстракция. Экстракция является одним из самых перспективных методов получения высокочистых соединений ванадия. Экстракционные процессы имеют ряд преимуществ перед методами сорбции, осаждения и другими процессами очистки и разделения. Они отличаются высокой производительностью, легко автоматизируются, дают возможность создавать непрерывные технологические схемы, что позволяет разрабатывать экологически чистые процессы. В мировой практике ванадий обычно экстрагируют из кислых

26

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

растворов. Так, нейтральные экстрагенты (трибутилфосфат, спирты)

извлекают ванадий в степени окисления пять из концентрированных

растворов хлороводородной кислоты. Однако их применение недостаточно

эффективно, поскольку в концентрированных растворах хлороводородной

кислоты возможна соэкстракция последней и восстановление ванадия(V)

до ванадия(IV), что приводит к уменьшению степени извлечения

ванадия(V). Катионообменный экстрагент ди-2-этилгексилфосфорная

кислота в технологии обычно применяется только для экстракции ванадия

в степени окисления четыре [1-2]. Но её использование для извлечения

ванадия (IV) также связано с определенными трудностями. В

технологических растворах ванадий обычно находится в степени окисления

пять и для его извлечения ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в

технологической схеме необходима предварительная стадия

восстановления ванадия(V) до ванадия (IV). Кроме того, ванадий(IV) может

окисляться кислородом воздуха, поэтому для уменьшения потерь в

окружающую среду в процессе экстракции ванадия (IV) ди-2-

этилгексилфосфорной кислотой необходима инертная или

восстановительная атмосфера. При этом экстракция ванадия(IV) ди-2-

этилгексилфосфорной кислотой проходит с невысоким коэффициентом

распределения (К

рV(IV)

= 6-8), поэтому для извлечения ванадия(IV) требуется

не менее шести ступеней экстракции. Исходя из этого, нахождение

доступного экстрагента, позволяющего осуществлять процесс экстракции

ванадия с высокими коэффициентами распределения является актуальной

задачей. В данной работе приведены результаты исследования экстракции

ванадия(V) из слабокислых растворов амином фенольного типа N-(2-

гидрокси-5-нонилбензил)-β-гидроксиэтилметиламином (этилфеноламин).

Исследована экстракция ванадия(V) амином фенольного типа N-(2-

гидрокси-5-нонилбензил)-β-гидроксиэтилметиламином. Изучено влияние

на экстракцию ванадия(V) различных факторов - pH среды, концентрации

ванадия(V), концентрации экстрагента, температуры, типа растворителя.

Проведенные исследования показали, что экстракцию ванадия(V) амином

фенольного типа, следует проводить в интервале рН 2.0 – 3.5. Полученные

данные, а также проведенное ранее исследование ионного состояния

27

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

ванадия(V) в зависимости от его концентрации и рН раствора показывает,

что в данной области pH ванадий(V) существует в видедипротонирован

ного декаванадат-аниона H

2

V

10

O

28

4-

[3]. Это позволяет предположить, что в

слабокислой области этилфеноламин экстрагирует ванадий(V) в анионной

форме в виде дипротонированного декаванадат-аниона H

2

V

10

O

28

4-

. Для

подтверждения этих выводов нами были зарегистрированы инфракрасные

спектры экстрактов ванадия(V) этилфеноламином. В инфракрасных

спектрах экстрактов ванадия(V) этилфеноламином обнаружены полосы

валентных колебаний свободных ванадий-кислородных связей при 960 см

-

1

и мостиковых связей V-O-V при 750 и 590 см

-1

, которые, согласно [4], могут

относиться к колебаниям V-O связей в декаванадат-анионе. Кроме того, при

экстракции ванадия(V) в слабокислой среде (рН=3,6) происходит смещение,

изменение формы и перераспределение интенсивностей полос N-(2-

гидрокси-5-нонил-бензил)-β-гидроксиэтилметиламина, относящихся к

колебаниям O-H и C-N –связей в области 1020-1100, 1255-1262 см

-1

, а также

к колебаниям бензольного кольца: усиливаются полосы1514 и 1609 и

уменьшается полоса 1495 см

-1

. По-видимому, происходит образование

комплекса декаванадат-аниона с этилфеноламином не только путем

взаимодействия ванадия с азотом и кислородом гидроксильных групп, но и

с электронной системой бензольного кольца. Следует отметить, что в

области валентных колебаний О-Н связей образуется широкое поглощение

в интервале 3590 - 2300 см

-1

, а также появляется слабая полоса при 1720 см

-

1

, что может указывать на образование сильной водородной связи. При

уменьшении рН до 2,97 происходит почти полное исчезновение полосы

1495 см

-1

и дальнейшее изменение формы полос 1262 и 1070 см

-1

, что

может свидетельствовать об образовании более прочного комплекса

ванадия(V) с амином фенольного типа.

Для определения количества молекул экстрагента, которые входят в состав

экстрагируемого комплекса, нами была исследована экстракция ванадия(V)

в зависимости от концентрации экстрагента при постоянном значении рН и

концентрации ванадия(V) в растворе. Анализ зависимости коэффициента

распределения ванадия(V) от концентрации экстрагента показывает, что

тангенс угла наклона логарифмической зависимости коэффициента

28

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

распределения ванадия(V) от концентрации экстрагента соответствует

четырем. На основании этих данных, а также того факта, что ванадий(V) в

слабокислых растворах находится в виде дипротонирован-ного

декаванадат-аниона H

2

V

10

O

28

4-

[3] можно предположить, что извлечение

ванадия(V) этилфеноламином происходит с образованием в органической

фазе комплекса ванадия(V), в котором катионом является этилфеноламин,

а анионом - дипротонированный декаванадат-анион H

2

V

10

O

28

4-

.

Для исследования устойчивости экстрагируемого комплекса ванадия(V) с

этилфеноламином были проведены исследования методом электронной

спектроскопии, которые показали, что в электронном спектре

экстрагируемого комплекса ванадия(V) с этилфеноламином не обнаружены

полосы, характерные для ванадия(IV) в области 600-700 нм

[1].

Экстрагируемый комплекс ванадия(V) с этилфеноламином устойчив более

месяца и не подвергается восстановлению, что имеет большое значение

при выборе режимов экстракции и реэкстракции.

Исследование влияния температуры на экстракцию ванадия(V) амином

фенольного типа проводили при высокой концентрации ванадия(V) в

исходном растворе, равной 0,110

-1

моль/л. при рН 2.5-3.5. Проведенные

исследования показали, что с увеличением температуры от 20 С до 60 С

коэффициент распределения ванадия(V) амином фенольного типа не

изменяется. Понижение температуры также не оказывает влияния на

экстракцию ванадия(V). Это позволяет сделать вывод, что температура не

влияет на экстракцию ванадия(V) амином фенольного типа.

Известно, что соли аминов в малополярных и неполярных растворителях

обладают ограниченной растворимостью [6]. Для увеличения

растворимости солей аминов применяют их сольватацию полярными

растворителями. Обычно в качестве солюбилизирующей добавки к аминам

используют спирты. В связи с этим нами был использован в качестве

солюбилизирующей добавки октанол.

Проведенные исследования экстракции ванадия(V) амином фенольного

типа показали, что в оптимальных условиях при рН = 2.0 – 3.5 и температуре

25С амин фенольного типа экстрагирует ванадий(V) с высокими

Scientific research - 2016

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 29-30 September 2016

коэффициентами распределения (lg D≥2). При этом образуется комплекс

ванадия(V) с этилфеноламином повышенной устойчивости, что позволяет

рекомендовать амин фенольного типа N-(2-гидрокси-5-нонил-бензил)-β-

гидроксиэтилметиламин в качестве эффективного экстрагента ванадия(V)

из слабокислых растворов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда

Фундаментальных исслед



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist