Сучасні підходи до розгортання інфраструктури мобільних інтелектуальних систем
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.2.033Ключові слова:
точкова хмара; глибинне навчання; графова нейронна мережа; автоматичне доповнення точкових хмар; кодування графів; 3D-реконструкція графових моделей.Анотація
Предмет дослідження – інфраструктура мобільних інтелектуальних систем (МІС) для моніторингу критичних об’єктів із застосуванням груп безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що поєднує крайові та хмарні обчислення, методи балансування навантаження та кібербезпеки. Мета роботи – аналіз методів розгортання інфраструктури МІС моніторингу критичних об’єктів, орієнтованих на використання груп БПЛА. Основну увагу зосереджено на підвищенні ефективності, надійності та адаптивності таких систем унаслідок інтеграції хмарних і крайових обчислень, розроблення механізмів автоматизованого керування ресурсами, кіберзахисту та адаптації до умов експлуатації. Завдання: розробити архітектуру МІС з гібридним розподілом обчислень між Edge- та Cloud-компонентами; дослідити вплив механізмів балансування ресурсів на продуктивність за умови змінного навантаження; оцінити ефективність мультиканальних технологій зв’язку в разі втрати основного каналу; впровадити методи кіберзахисту для забезпечення безперебійної роботи системи. Методи: теоретичний аналіз наявних підходів, моделювання та симуляція для оцінювання їх продуктивності й надійності. Дослідження передбачає використання генетичних алгоритмів, ройових алгоритмів і штучних потенційних полів для управління траєкторіями ботів. Результати дослідження. Експериментальні випробування в середовищах Microsoft Azure та CoppeliaSim EDU підтвердили ефективність запропонованих підходів. Досягнуто зменшення середньої затримки на 35%, покращено енергоспоживання, забезпечено безперервність передачі даних у 92% сценаріїв втрати зв’язку. Аналіз надійності показав доцільність резервування компонентів і впровадження методів прогнозування, що дало змогу знизити ймовірність критичних відмов на 22% та скоротити середній час відновлення на 42%. Висновки. Використання автоматизованого управління ресурсами в МІС забезпечує стабільність і безперервність роботи груп БПЛА навіть у змінних умовах експлуатації. Оптимізація обчислень і адаптивне масштабування сприяють підвищенню продуктивності системи, зменшенню затримки передачі інформації та покращенню енергоспоживання. Розроблені підходи до кібербезпеки гарантують захист даних і надійність функціювання інфраструктури в разі зовнішніх загроз та мережевих атак.
Посилання
Список літератури
Журавська І. Гетерогенні комп’ютерні мережі критичного застосування: монографія. Миколаїв, 2019. 193 с. URL: https://dspace.chmnu.edu.ua
Zhao X., Wang L., Zhang Y., Han X., Deveci M., Parmar M. A review of convolutional neural networks in computer vision. Artificial Intelligence Review. 2024. Vol. 57. 99 р. DOI: 10.1007/s10462-024-10721-6
Бондар Д.В., Гурник А.В., Литовченко А.О., Хижняк В.В., Шевченко В.Л., Ядченко Д.М. Застосування безпілотних авіаційних систем у сфері цивільного захисту: монографія. За заг. ред. П.Б. Волянського. Київ: Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту, 2022. 312 с. ISBN 978-617-8015-16-9
Комаров М.Ю. Метод та засоби захисту інформації від кібервпливів у комп’ютерних системах та мережах об’єктів критичної інфраструктури: дис. канд. техн. наук. Київ: Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, 2021. 200 с.
Loutfi S.I., Shayea I., Tureli U., El-Saleh A.A., Tashan W. An overview of mobility awareness with mobile edge computing over 6G network: Challenges and future research directions. Results in Engineering. 2024. Т. 23. DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102601
Hoang T.V. Impact of Integrated Artificial Intelligence and Internet of Things Technologies on Smart City Transformation. Journal of Technical Education Science. Р. 64–73. 2024. DOI: 10.54644/jte.2024.1532
Rahmani A.M., Tanveer J., Gharehchopogh F.S., Rajabi S., Hosseinzadeh M. A novel offloading strategy for multi-user optimization in blockchain-enabled Mobile Edge Computing networks for improved Internet of Things performance. Computers and Electrical Engineering. 2024. Т. 119, Part A. DOI: 10.1016/j.compeleceng.2024.109514
Zuo Y., Guo J., Sheng B., Dai C., Xiao F., Jin S. Fluid antenna for mobile edge computing. IEEE Communications Letters. 2024. Vol. 28, Issue 7. P. 1728-1732. DOI: 10.1109/LCOMM.2024.3399407
Firoozi A.A., Firoozi A.A. Impact of integrating artificial intelligence and the internet of things in urban system management. Deep Science Publishing. P.180-191. 2024. DOI: 10.70593/978-93-49307-08-7_7
Guo S., Zhao C., Yang S., Liang Y., Wang Y., Han Q. Edge-Cloud Collaborative Real-Time Video Object Detection for Industrial Surveillance Systems. IEEE Intelligent Systems. 2025. DOI: 10.1109/MIS.2025.3539221
Selvam A. P., Al-Humairi S. N. S. Environmental impact evaluation using smart real-time weather monitoring systems: a systematic review. Innovative Infrastructure Solutions. 2025. Т. 10. №. 1. Р. 1-24.
Mardanshahi A., Sreekumar A., Yang X., Barman S.K., Chronopoulos D. Sensing Techniques for Structural Health Monitoring: A State-of-the-Art Review on Performance Criteria and New-Generation Technologies. Sensors. 2025. Т. 25, №5. 1424 р. DOI: 10.3390/s25051424
Погудіна О.К., Крицький Д.М., Биков А.М., Пластун Т.А., Пивовар М.В. Методологія формування інтелектуальної складової агентної системи рою безпілотних літальних апаратів: монографія. Харків, 2021. 220 с. URL: https://www.researchgate.net/publication/365797766.
Артюшин Л.М., Кононов О.А., Кир’янов А.Ю. Архітектура програмного забезпечення для керування групою безпілотних літальних апаратів. Збірник наукових праць Державного науково-дослідного інституту авіації. 2024. Вип. № 20 (27). DOI: 10.54858/dndia.2024-20-5
Pozdniakova A. Analysis of Smart City Architecture Models. Regional development problems. 2024. DOI: 10.32383/2523-4803/69-4_43
Yang T.; Shen X.S. Mission-Critical Search and Rescue Networking Based on Multi-Agent Cooperative Communication. Springer Singapore Pte. Limited: Singapore, 2020; Р. 55–76. DOI: 10.1007/978-981-15-4412-5_5
Gupta A., Gupta S.K. A survey on green unmanned aerial vehicles-based fog computing: Challenges and future perspective. Wiley. 2022. DOI: 10.1002/etl.4603
Mohsan S.A.H., Othman N.Q.H., Li Y., Alsharif M.H., Khan M.A. Unmanned aerial vehicles (UAVs): practical aspects, applications, open challenges, security issues, and future trends. Intelligent Service Robotics. 2023. Vol. 16. P. 109–137. DOI: 10.1007/s11370-022-00452-4
Molokomme D. N., Onumanyi A. J., Abu-Mahfouz A. M. Edge Intelligence in Smart Grids: A Survey on Architectures, Offloading Models, Cyber Security Measures, and Challenges. Journal of Sensor and Actuator Networks. 2022. Vol. 11, No. 3. 47 р. DOI: 10.3390/jsan11030047
References
Zhuravska, I. (2019), "Heterogeneous Computer Networks for Critical Applications: A Monograph" ["Heterohennі kompyuternі merezhі krytychnoho zastosuvannya: monohrafiya"], Mykolaiv, 193 p., available at: https://dspace.chmnu.edu.ua
Zhao, X., Wang, L., Zhang, Y., Han, X., Deveci, M., Parmar, M. (2024), "A review of convolutional neural networks in computer vision", Artificial Intelligence Review, Vol. 57, 99 р. DOI: 10.1007/s10462-024-10721-6
Bondar, D.V., Gurnik, A.V., Lytovchenko, A.O., Khizhnyak, V.V., Shevchenko, V.L., Yadchenko, D.M. (2022), "Application of Unmanned Aerial Systems in Civil Protection" ["Zastosuvannya bezpilotnykh aviatsiynykh system u sferi tsyvilʹnoho zakhystu"], edited by Volianskyi, P.B., Kyiv: Institute of Public Administration and Scientific Research in Civil Protection, 312 p., ISBN 978-617-8015-16-9
Komarov, M.Y. (2021), "Methods and Means of Protecting Information from Cyber Influence in Computer Systems and Networks of Critical Infrastructure Objects" ["Metody ta zasoby zakhystu informatsiyi vid kibervplyviv u kompyuternykh systemakh ta merezhakh ob'iektiv krytychnoi infrastruktury"], PhD thesis, Kyiv: Institute of Energy Modeling Problems, National Academy of Sciences of Ukraine, 200 p.
Loutfi, S.I., Shayea, I., Tureli, U., El-Saleh, A.A., Tashan, W. (2024), "An overview of mobility awareness with mobile edge computing over 6G network: Challenges and future research directions", Results in Engineering, Vol. 23, DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102601
Hoang, T.V. (2024), "Impact of Integrated Artificial Intelligence and Internet of Things Technologies on Smart City Transformation", Journal of Technical Education Science, Р. 64–73. DOI: 10.54644/jte.2024.1532
Rahmani, A.M., Tanveer, J., Gharehchopogh, F.S., Rajabi, S., Hosseinzadeh, M. (2024), "A novel offloading strategy for multi-user optimization in blockchain-enabled Mobile Edge Computing networks for improved Internet of Things performance", Computers and Electrical Engineering, Vol. 119, Part A, DOI: 10.1016/j.compeleceng.2024.109514
Zuo, Y., Guo, J., Sheng, B., Dai, C., Xiao, F., Jin, S. (2024), "Fluid antenna for mobile edge computing", IEEE Communications Letters, Vol. 28, Issue 7, P. 1728-1732. DOI: 10.1109/LCOMM.2024.3399407
Firoozi, A.A., Firoozi, A.A. (2024), "Impact of integrating artificial intelligence and the Internet of Things in urban system management", Deep Science Publishing, P.180-191. DOI: 10.70593/978-93-49307-08-7_7
Guo, S., Zhao, C., Yang, S., Liang, Y., Wang, Y., Han, Q. (2025), "Edge-Cloud Collaborative Real-Time Video Object Detection for Industrial Surveillance Systems", IEEE Intelligent Systems. DOI: 10.1109/MIS.2025.3539221
Selvam, A.P., Al-Humairi, S.N.S. (2025), "Environmental impact evaluation using smart real-time weather monitoring systems: a systematic review", Innovative Infrastructure Solutions, Vol. 10, No. 1, P. 1-24.
Mardanshahi, A., Sreekumar, A., Yang, X., Barman, S.K., Chronopoulos, D. (2025), "Sensing Techniques for Structural Health Monitoring: A State-of-the-Art Review on Performance Criteria and New-Generation Technologies", Sensors, Vol. 25, No. 5, 1424 р. DOI: 10.3390/s25051424
Pogudina, O.K., Krytskyi, D.M., Bykov, A.M., Plastun, T.A., Pivovar, M.V. (2021), "Methodology for Forming the Intelligent Component of an Agent System of a UAV Swarm" ["Metodolohiya formuvannya intelektualʹnoyi skladovoyi ahentnoyi systemy royiv BPLA"], Kharkiv, 220 p., available at: https://www.researchgate.net/publication/365797766
Artyushin, L.M., Kononov, O.A., Kiryanov, A.Y. (2024), "Software Architecture for Group Control of Unmanned Aerial Vehicles", Collection of Scientific Papers of the State Research Institute of Aviation, Issue No. 20 (27). DOI: 10.54858/dndia.2024-20-5
Pozdnyakova, A.M. (2024), "Analysis of Smart City Architecture Models", Development of Productive Forces and Regional Economy, DOI: 10.32383/2523-4803/69-4_43
Yang, T., Shen, X.S. (2020), "Mission-Critical Search and Rescue Networking Based on Multi-Agent Cooperative Communication", Springer Singapore Pte. Limited: Singapore, P. 55–76. DOI: 10.1007/978-981-15-4412-5_5
Gupta, A., Gupta, S.K. (2022), "A survey on green unmanned aerial vehicles-based fog computing: Challenges and future perspective", Wiley, DOI: 10.1002/etl.4603
Mohsan, S.A.H., Othman, N.Q.H., Li, Y., Alsharif, M.H., Khan, M.A. (2023), "Unmanned aerial vehicles (UAVs): practical aspects, applications, open challenges, security issues, and future trends", Intelligent Service Robotics, Vol. 16. P. 109–137. DOI: 10.1007/s11370-022-00452-4
Molokomme, D.N., Onumanyi, A.J., Abu-Mahfouz, A.M. (2022), "Edge Intelligence in Smart Grids: A Survey on Architectures, Offloading Models, Cyber Security Measures, and Challenges", Journal of Sensor and Actuator Networks, Vol. 11, No. 3. P. 47. DOI: 10.3390/jsan11030047
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
