Оглавление (стр. 4 )

Объектом управления в системе организации дорожного движения является транспортный поток, состоящий из технических средств (автомобилей, мотоциклов, автобусов и так далее, ТС) и имеющий ряд важных характеристик: средняя скорость движения, плотность и т. д. В то же время ТС обладают различными характеристиками, используют различное топливо, что в свою очередь влияет на вредные выбросы, их количество и содержание.

Поскольку организация управления транспортными потоками относится к такой области, где проведение натурного эксперимента затруднительно или невозможно, имитационное моделирование во многих случаях становится единственным инструментом эффективного принятия решений в данной области. Одним из основных достоинств этого метода является то, что в отличие от аналитического имитационное моделирование транспортных потоков позволяет многократно воспроизводить исследуемую систему и определять оптимальное ее состояние.

На основании известных из литературы подходов [1] имитационная модель городской транспортной сети в зависимости от уровня детализации моделируемого процесса должна содержать:

·  подмодели макро-уровня для описания транспортного потока в целом, как совокупности всех транспортных средств.

·  подмодели микро-уровня для описания отдельных транспортных средств и взаимодействия между ними.

В настоящее время согласно поставленной задаче разрабатываются алгоритмы перемещения ТС и распределения вредных выбросов в условиях города, обосновываются входные параметры (в частности: пропускная способность узлов и магистралей) и выходные (средняя скорость на участке, длина очередей на узлах, уровень концентрации загрязнений). Необходимо также математически рассчитать число прогонов имитационной модели с целью обеспечения достоверности полученных результатов и рассмотреть граничные условия (допустимая скорость ТС на участке, интервалы изменения состояния узла).

Таким образом, создание достоверной имитационной модели городской транспортной сети позволит определить участки с различным уровнем загрязнения, а также прогнозировать экологическую ситуацию для того или иного решения в масштабах региона, в дальнейшем и всей страны.

-------

[1] Швецов моделирование транспортных потоков // «Автоматика и телемеханика». 2003. №11, с.3-46

Лабораторная установка электростимулированнного культивирования клеток на наноструктурированных поверхностях

, С.
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Москва, Россия
e-mail: *****@***ru

Проект представляет собой лабораторную установку электростимулированного культивирования клеток на наноструктурированных поверхностях для задач биологии и медицины.

Данное устройство представляет собой структуру для электрического управления процессом роста клеток и тканей путем непосредственного приложения к тканям и клеткам электрического поля или тока на нанометровом уровне. Наноструктурированные поверхности в установке включают в себя углеродные нанотрубки высокой степени очистки, использование которых обеспечивает высокую проводимость, высокую удельную поверхность, биосовместимость и биодеградацию. Установка представляет собой систему, состоящую из генератора электрических сигналов стимуляции, осциллографа, модифицированного культурального планшета и ПК. Данная система позволяет обеспечить непосредственное подведение электрического тока к подложке, а также локализовать электрического поле с помощью нанотрубочных носителей в области контакта с клетками.

Назначение установки электростимулированного культивирования клеток:

· ускорения пролиферации клеток

· образования клеточных монослоев и клеточных мембран, что актуально для производства вакцин и регенеративной медицины.

Области применения установки электростимулированного культивирования клеток :

· Выращивание вирусов в культурах клеток, необходимых для получения чистого вирусного материала для производства вакцин.

· Формирование клеточных монослоёв и матриксов для восстановления сердечной мышцы, спинного мозга, периферической нервной ткани, хрящевой ткани, а также для лечения сахарного диабета, сложных переломов костей и т. д.

РАЗРАБОТКА ПРАВИЛ ЭКСТРАКЦИИ ПАРАЗИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ САПР

, начальник лаборатории (СГК)
и Микрон», *****@***com

,
инженер-конструктор 3 категории (СГК)
и Микрон» , *****@***com

Тенденции развития микроэлектроники непосредственно связаны с уменьшением технологических норм. Следствием этого является уменьшение конструктивных размеров элементов. Так, уменьшение ширины проводников приводит к увеличению сопротивления, уменьшение расстояния между ними приводит к увеличению емкости, т. е. возникают паразитные элементы и связи.

Уже при использовании технологии менее 250нм быстродействие схемы начинают определять задержки на межсоединениях, а не на активных элементах. Зачастую, проектируемые схемы, демонстрирующие при моделировании заданные характеристики, после изготовления оказываются неработоспособными. Поэтому, необходимо учитывать влияние паразитных элементов на работу схемы при компьютерном моделировании.

Для этого существуют специальные САПР, которые проводят экстракцию паразитных элементов из схемы и создают ее нетлист с учетом паразитных связей. Например, такими инструментами являются Calibre Mentor Graphics и StarRC Synopsys. В своей работе они используют схожий маршрут, но различные форматы файлов.

Правила экстракции паразитных элементов – это текстовые файлы, содержащие необходимую информацию и инструкции для определения и расчета значений паразитных элементов. Создание правил разделяется на несколько этапов и носит итерационный характер:

1) Сбор необходимой технологической информации. Технологическая информация включает в себя значения геометрических и физических параметров элементов технологического процесса.

2) Создание технологического файла. Технологический файл – это текстовый файл, который состоит из послойного описания всех проводящих и диэлектрических слоев. Для описания слоя необходимо задать значения основных параметров слоя из технологической информации. Технологический файл отвечает определенному синтаксису и правилам написания. У вышеупомянутых программных продуктов технологический файл имеет свой формат. У Calibre Mentor Graphics таким файлом является. mipt файл, у StarRC Synopsys – itf файл.

3) Генерация правил экстракции паразитных элементов. В специальной программе, на основе созданного технологического файла, запускается генерация правил экстракции паразитных элементов.

4) Тестирование созданных правил. Созданные правила необходимо проверить и аттестовать. Для этого создаются квалификационные ячейки по данной технологии. Тестирование проводится в два этапа:

-теоретический расчет;

-измерения на пластине.

5) Корректировка технологического файла (при необходимости). Если разработанные правила не отвечают достаточной точности экстракции, то необходимо внести изменения в параметры слоев в технологическом файле и сгенерировать новые правила.

Система автоматизированного регрессионного тестирования комплектов средств проектирования

, начальник лаборатории (СГК) и Микрон», *****@***com

, инженер-конструктор 2-й категории (СГК) и Микрон», *****@***com

Современные средства проектирования подвержены постоянным изменениям. Доработка эксплуатируемого программного обеспечения, изменения правил проектирования – это далеко не полный перечень причин, по которым используемые системы нуждаются в обновлении. При введении в эксплуатацию модернизированной информационной системы перед разработчиками встают вопросы -  как отразится внедрение новой функциональности на её работоспособности, как сохранить работоспособность уже существующих функций? Ответ на них можно получить, проведя регрессионное тестирование.

Целью регрессионного тестирования является получение ответа на вопрос - как отразится на разрабатываемой системе внедрение новой функциональности. Данное тестирование - это итерационный процесс проверки эксплуатируемой системы в ходе каждого внесения изменений.

Целью внедрения автоматизированного тестирования является увеличение скорости тестирования без ущерба для результата, уменьшение затрат на тестирование, управляемость и прозрачность процесса тестирования, оптимальное использование человеческих ресурсов и рабочего времени специалистов.

Система автоматизированного регрессионного тестирования Комплекта Средств Проектирования (КСП) – это набор программных средств, основанный на иерархическом принципе и обеспечивающий возможность запуска динамически сформированного набора тестов, охватывающих основные аспекты функционирования КСП.

В связи с неоднородностью рассматриваемых объектов тестирования была проведена работа по унификации и систематизации требований, предъявляемых к процессу тестирования. В основе системы лежит модульный принцип, позволяющий разделять данные, относящиеся тестированию различных функций КСП.

Разработанная система позволяет проводить автоматизированное тестирование компонентов КСП на следующих этапах:

·  Проверка конструктивно-технологических ограничений (КТО, англоязычное название Design Rule Check - DRC)

·  Проверка соответствия электрической схемы и её топологии (Layout versus Schematic - LVS).

·  Схемотехническое моделирование (проверка подключения моделей устройств и генерации списка цепей).

В качестве эталонов для тестирования используются проекты, разработанные и производимые и Микрон», а также квалификационные ячейки(англоязычное наименование QA-cells – Quality Assurance Cells) для проектных норм 180-90 нм.

ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕПЕСТКООБРАЗНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ ОКСИДА ЦИНКА С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДЬЮ ПОВЕРХНОСТИ

, ,
,

Научный исследовательский университет «МИЭТ»

e-mail: *****@***ru

Оксид цинка является полупроводниковым материалом с большой шириной запрещенной зоны (3,37 эВ). Обладает высоким коэффициентом пропускания в видимом диапазоне света, большим пьезоэлектрическим откликом, высокими адсорбционными способностями к различным веществам и газам. Его разнообразие геометрических форм (от отдельных нанонитей до упорядоченных массивов нанокристаллов), а также несложная технология формирования позволяет использовать оксид цинка в различных приборах и устройствах. На его основе созданы преобразователи солнечной энергии, прозрачные транзисторы, сенсоры механических и акустических колебаний, химические сенсоры, микроприводы высокоточных устройств и других. В данной работе показана технология формирования лепесткообразных нанокристаллов оксида цинка с высокой удельной поверхностью, которая позволит использовать их в качестве слоя акцептора электронов в солнечных батареях и химических сенсорах.

В качестве подложек для роста оксида цинка использовали кремниевые пластины с нанесенной пленкой алюминия толщиной 2 мкм. Модифицирование поверхности Al проводили путем двойного электрохимического анодирования пленки алюминия и последующим травлением полученного оксида алюминия в растворе хромового ангидрида с ортофосфорной кислотой. В качестве рабочих электролитов для анодирования использовали водные растворы ортофосфорной, серной и щавелевой кислоты, таким образом, варьировали период структуры Al в пределах от 25 до 200 нм. После этого на модифицированную поверхность Al методом магнетронного распыления наносили затравочный слой оксида цинка толщиной 7 нм. Столь малая толщина пленки оксида цинка позволила сохранить заданную в процессе электрохимического окисления морфологию поверхности структуры. Для маскирования поверхности и формирования четкой границы роста оксида цинка использовали химически-стойкий лак (ХСЛ).

Для формирования нанокристаллического оксида цинка использовали метод низкотемпературного химического осаждения из водных растворов. В качестве раствора для роста оксида цинка использовали водный раствор 0,01 М гексагидрата нитрата цинка Zn(NO3)2*6H2O и 0,01 М уротропина (С6H12N4), рН-6,87. Подложку погружали в раствор, заранее нагретый до 80ºС и выдерживали в течение 1 часа. Полученные образцы промывали в деионизованной воде и сушили на воздухе. Исследование подложек проводили с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ), сканирующего зондового микроскопа (СЗМ), дисперсионного анализа рентгеновских лучей (EDX) и рентгеноструктурного анализа (РСА). Высота полученных лепестков ZnO составила от 1 до 3 мкм, а толщина от 5 до 20 нм.

ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ И СВОЙСТВ ПЛЕНОК ШЕРОХОВАТОГО КРЕМНИЯ ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ С ПОВЫШЕННОЙ ЕМКОСТЬЮ

, аспирант,

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»,

инженер – технолог второй категории ,

*****@***ru

При разработке элементов интегральных схем, с увеличением степени интеграции, возникает проблема увеличения емкости единицы площади в конденсаторных структурах, в частности в конденсаторах хранения динамической памяти. Одним из возможных решений данной проблемы является использование в конденсаторных структурах в качестве нижнего электрода слоев поликремния с шероховатой поверхностью, имеющих большую эффективную площадь поверхности. Использование таких пленок позволяет получить увеличение емкости единицы площади в 2.5-3 раза по сравнению с гладким электродом [1, 2]. Пленки шероховатого кремния с большой эффективной площадью поверхности состоят из зерен полусферической формы, переходящей в столбчатую форму, размеры которых составляют несколько десятков нанометров. Такие пленки получают на основе метода LPCVD. Возможность образования пленок шероховатого кремния зависит от условий получения: температуры, давления, времени осаждения, температуры и времени отжига. Несмотря на наличие работ, в которых проведено изучение условий формирования пленок шероховатого кремния, опубликованных данных, к сожалению недостаточно, чтобы без дополнительных исследований воспроизвести процесс получения таких пленок.

В работе проведено детальное изучение зависимости морфологии пленок шероховатого кремния полученных методом LPCVD (в трубчатом горизонтальном реакторе с горячими стенками (ASM-LPCVD)) от условий получения. На основе метода измерения топографических изображений поверхности, посредством атомно-силовой микроскопии, и последующего компьютерного анализа полученных изображений, проведено детальное изучение зависимости таких характеристик пленок шероховатого кремния, как: плотность зерен, средний размер зерен, величина относительного приращения площади поверхности от температуры осаждения, толщины осажденной пленки, времени отжига.

Найдено, что пленки шероховатого кремния со значительным увеличением поверхности образуются в узком температурном интервале, границы температурного интервала образования этих пленок зависят от толщины пленок, причем величина температурного интервала уменьшается с увеличением толщины (для толщины пленки 60 нм температурный интервал составляет от 577°C до 584°C; для толщины пленки 100 нм – от 577.5°C до 583°C; для толщины пленки 150 нм – от 578°C до 582°C).

Найдено, что средний размер зерен и плотность зерен зависит от толщины пленок и составляет: для пленки толщиной 60 нм - 68,4 нм и 194 зерен на 1 мкм2, для пленки толщиной 100 нм - 110,3 нм и 55 зерен на 1 мкм2, для пленки толщиной 150 нм - 128,6 нм и 43 зерна на 1 мкм2. Наибольшее приращение площади поверхности наблюдается для пленок толщиной 100 нм, и составляет не менее 34% в интервале температур от 577.5°C до 583°C.

--

1. Huang, Method of forming an isolated-grain rugged polysilicon surface via a temperature ramping step, US Patent 6,723,613 B2, (2004).

2. Banerjee A., Crenshaw D. L., Wise R. L., Khamankar R. B., Mid M. F. Pas, Morphology and Integration of Rough Polycrystalline Silicon Films for DRAM Storage Cell Applications, Journal of The Electrochemical Society, V.146, No 6, p.2289-2

Особенности реализации микропроцессора
недвоичной логики на БМК

, аспирант,

, аспирант,

Национальный исследовательский университет «МИЭТ», *****@***ru

Микропроцессор недвоичной логики для систем реального времени специального назначения требует определённой структуры его реализации и освоенной технологической базы.

Применение недвоичной логии позволяет определить методы реализации микропроцессора, обеспечивающего требуемую достоверность информации, исключающего увеличение потребляемой энергии, исключающего появления вирусов.

Микропроцессор реализуется на БМК и состоит из следующих функциональных узлов: арифметико-логическое устройство (АЛУ), процессор управления командами, устройство обмена, схемы контроля. В связи с тем, что схема микропроцессора реализуется на отечественных БМК, емкость которых невелика (100 000 вентилей), необходимо применять приемы реализации функциональных узлов микропроцессора для уменьшения площади.

Основной особенностью реализации микропроцессора является структура блока АЛУ. АЛУ выполняет все необходимые арифметические и логические операции, но применяемая система кодирования информации 1 из Р с активным нулем. Рациональным кодом в системе 1 из Р является код 1 из 4 с активным нулем[1], при этом:

«0» = «0001» в коде 1-4 и «00» в двоичном;

«1» = «0010» в коде 1-4 и «01» в двоичном;

«2» = «0100» в коде 1-4 и «10» в двоичном;

«3» = «1000» в коде 1-4 и «11» в двоичном.

Т. к. информация внутри микропроцессора находится в декодированном виде (в коде 1-4), то реализация всех арифметических операций сводиться к применению простых схем. К примеру, операция суммирования сводиться к мультиплексированию со сдвигом в соответствующем четверичном разряде. Это приводит к значительному уменьшению площади с приемлемым быстродействием для БМК.

Применение в такой схемотехнике дополнительного контроля нуля (переключается всегда только один бит в четверке), значительно снижает дребезг и токовое потребление.

Помимо схемотехнических решений имеются также команды, обеспечивающие более эффективную работу в случае решения частной задачи, к примеру, использование многократного суммирования.

Также к особенностям структуры микропроцессора недвоичной логики следует отнести наличие дополнительных средств контроля: проверка принадлежности программного обеспечения (ПО) конкретной вычислительной машине, проверка ПО на полноту, невозможность модификации памяти команд.

Таким образом, были показаны основные особенности реализации микропроцессора недвоичной логики, позволяющие значительно снизить дребезг и токовое потребление, а также уменьшить площадь схемы микропроцессора с приемлемым быстродействием для БМК.

[1] Надежный, защищённый экономичный микропроцессор недвоичного кодирования для вычислительных систем реального времени, - ISSN . Промышленные АСУ и Контроллеры. 2008. №07.

Обмен цифровыми данными в беспроводных системах портативных электронных устройств с использованием тела человека в качестве ПЕРЕДАЮЩЕЙ СРЕДЫ

,
инженер, »,

*****@***ru

Актуальным направлением научных исследований в области радиоэлектроники является совершенствование способов информационного обмена цифровыми данными в беспроводных системах портативных электронных устройств, носимых на теле человека, с целью повышения эффективности их функционирования. Для обмена данными между элементами этих систем обычно используются либо проводные каналы связи, либо беспроводные с передачей электромагнитных сигналов через окружающее свободное пространство. Первый способ дискомфортен для человека, второй – подвержен влиянию помех от других систем, использующих тот же частотный ресурс.

В настоящее время рабочей группой Института инженеров в области электроники и электротехники (IEEE) 802.15.6 ведется разработка стандарта для технологии передачи цифровых данных в беспроводных системах портативных электронных устройств, носимых на теле человека, Body Area Network (BAN). По сравнению с технологиями ближней радиосвязи Bluetooth, ZigBee и др., широко применяемыми в различных сферах техники, технология BAN позволяет снизить энергопотребление и мощность излучения устройств. Несмотря на большой интерес к технологии BAN, механизмы передачи электромагнитных сигналов через тело человека остаются не достаточно исследованными.

Предложена методика исследования особенностей прохождения электромагнитных волн через тело человека в диапазоне частот от сотен кГц до нескольких ГГц, позволяющая оптимизировать параметры системы беспроводной передачи данных через тело человека. Исследование пространственного распределения электрического поля, создаваемого портативным передающим устройством, вблизи тела человека проводилось с помощью компьютерного моделирования Методом конечных разностей во временной области (англ. Finite Difference Time Domain, FDTD). Для математического моделирования использовалась трёхмерная модель тела человека, состоящая из набора прямоугольных блоков с диэлектрическими параметрами идентичными мышечной ткани. Такая упрощённая однородная модель позволяет получить достаточно точные данные о распределении поля и в тоже время является более удобной с точки зрения минимизации вычислительных затрат.

В результате были выявлены следующие особенности распределения электрического поля, создаваемого носимым устройством, вблизи тела человека. При частотах от нескольких сотен кГц до нескольких десятков МГц распределение электрического поля практически идентично: электрическое поле, ослабленное приблизительно на 50-60 дБ, довольно равномерно распределено вдоль всей поверхности тела человека. Связано это с тем, что в данном диапазоне частот длина волны гораздо больше размеров человека. При частотах от 300 до 600 МГц система, состоящая из передающего устройства и тела человека, излучает наиболее интенсивно, т. к. длина волны сопоставима с размерами тела человека и вероятно тело при определённых условиях становится частью излучающей системы. При частотах выше 800 МГц тело в значительной степени экранирует сигнал передатчика. Экспериментальное исследование на частотах 455 кГц и 433 МГц подтвердило результаты компьютерного моделирования.

Таким образом, использование особенностей прохождения электромагнитных волн через тело человека позволяет оптимизировать параметры системы беспроводной передачи данных через тело человека, а именно минимизировать потери в канале передачи данных, сократить мощность излучения устройств и, соответственно, уменьшить влияние излучения на здоровье человека по сравнению с другими широко применяемыми технологиями радиосвязи.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО

,

студент кафедры биомедицинских систем,

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»,

alexey. *****@***com

Основным методом математического описания прохождения импульсного оптического излучения через сильнорассеивающие среды (СРС) является уравнение переноса излучения (УПИ). УПИ в общем случае не имеет аналитического решения, поэтому используют приближенные модели, основанные на дополнительных предположениях. В настоящее время наиболее используемой моделью описания прохождения через СРС является диффузионная. В данной работе исследованы 2 модификации диффузионной модели: классическая диффузионная модель (КДМ) и уточненная диффузионная модель (УДМ). Для получения более точного решения УПИ используют метод Монте-Карло (ММК). При моделировании прохождения излучения через СРС ММК основным предположением является предположение о виде фазовой функции. Хотя метод обладает статистической погрешностью, его применение связано с гибкостью и универсальностью алгоритма в отличие от аналитических решений уравнения переноса излучения.

Была разработана программа, позволяющая моделировать временные распределения прошедших через однородный слой СРС лазерных импульсов с помощью ММК.

В диффузионных моделях от индикатрисы рассеяния остаётся только редуцированный коэффициент рассеяния, а остальные свойства фазовой функции теряются. Сравнение результатов моделирования, полученных с помощью ММК и диффузионных моделей, показало, что диффузионные модельные временные распределения существенно отличаются от временных распределений ММК.

Был исследован случай прохождения короткого лазерного импульса через различные среды при одинаковых значениях толщины слоя , коэффициента поглощения и редуцированного коэффициента рассеяния . Т. е. фактор анизотропии и коэффициент рассеяния изменялись так, что редуцированный коэффициент рассеяния оставался неизменным. Было установлено, что полученные нормированные временные распределения практически совпадают.

Было установлено, что зависимость количества фотонов, приходящих на круглый детектор, от радиуса детектора оказалась различной для разных значений фактора анизотропии. Это означает, что плотность потока фотонов зависит от расстояния до центра детектора. Таким образом, задавая коэффициент рассеяния и фактор анизотропии, можно подобрать зависимость плотности потока фотонов от расстояния до центра детектора наиболее близкую к экспериментальной, что определит значения коэффициента рассеяния и фактора анизотропии, соответствующие исследуемому образцу.

Таким образом, при помощи разработанной программы показана неточность временных распределений, полученных с помощью классической и уточнённой диффузионных моделей, обусловленная заменой индикатрисы рассеяния, как функции угла рассеяния, одним числовым параметром – редуцированным коэффициентом рассеяния. Также предложен метод определения оптических характеристик СРС, включая фактор анизотропии, с помощью метода Монте-Карло.

программная реализация сервиса обработки, хранения и предоставления данных экологического мониторинга

,
аспирантка первого курса

кафедры Промышленная экология,

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»,

e-mail: olga. *****@***com

Ранее нами была предложена концепция широкомасштабной системы дистанционного мониторинга окружающей среды, состоящей из сервиса сбора первичных данных, сервиса передачи информации, сервиса обработки, хранения и предоставления информации. Продолжением работы стало программное исполнение и пилотные испытания уровней предлагаемой системы.

Сервис обработки, хранения и предоставления данных на различных уровнях реализуется с помощью аппаратно-программного комплекса, в состав которого входят автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей и центральный пункт мониторинга, оснащенный концентратором данных, осуществляющим сбор, обработку, формирование общей базы данных о состоянии окружающей среды и контроль работы системы дистанционного экологического мониторинга.

Для создания общей базы данных о состоянии окружающей среды в качестве платформы используется серверная СУБД, при администрировании которой регламентируется доступ пользователей к единому хранилищу данных. Само же хранилище формируется за счет поступающей измеренной информации и репликации данных между пространственно распределенными постами мониторинга и АРМ пользователей различного уровня доступа. Механизм репликации позволил участникам мониторинга оперативно обмениваться данными с помощью современных средств связи — объем передаваемых данных ограничивается только массивом изменений, который генерируется автоматически.