bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Development of an algorithm for resource allocation in distributed systems based on two-criteria process assessment
Authors: Бондаренко Ю.В. , Азиз А.И.
Published: July 2024

Одним из важнейших факторов, влияющих на качество обслуживания процессов в распределенной системе, является механизм управления общими ресурсами. При этом необходимо учесть, что каждый процесс (задача) обладает набором характеристик, комплексный учет которых позволяет повысить эффективность обработки процессов. Среди наиболее важных характеристик можно отметить время выполнения процесса и его значимость для решения общесистемных задач. Настоящая статья посвящена разработке алгоритма распределения ресурсов на основе двухкритериальной оценки процессов. Приоритет и порядок выполнения задач определяется на основе весов важности, сформированных методом принятия многокритериальных решений PROMETHEE II. В работе описаны особенности применения данного метода для решения поставленной задачи и сформирован алгоритм распределения ресурсов на основе двухкритериальной оценки процессов. В алгоритме предусмотрена возможность прерывания обслуживания процессов и формирования очереди на основе весов важности. Для автоматизации процесса планирования ресурсов разработан программный продукт, реализующий этапы работы алгоритма. Проведенные расчеты показали, что предложенный алгоритм позволяет повысить качество управления распределенными системами, делая процесс планирования ресурсов более гибким и эффективным. Описанный в работе подход является универсальным и может быть расширен для случая произвольного числа критериев оценки процессов.

One of the most important factors that are affecting of quality of processes service in a distributed system is the way of managing shared resources. At the same time, it is necessary to take into account that each process (task) has a set of characteristics, the complex accounting of which makes it possible to increase the efficiency of executing processes. Among the most important characteristics are the execution time of the process and its significance for solving system-wide tasks. This article is devoted to the development of a resource allocation algorithm based on a two-criteria process assessment. The priority and order of tasks execution is determined based on the importance weights formed by the PROMETHEE II multicriteria decision-making method. The paper describes the features of the application of this method to solve the problem and design an algorithm for the resource’s allocation based on a two-criteria assessment of processes. The algorithm provides for the possibility of interrupting the service of processes and forming a queue based on the importance weights. To automate the resource planning process, a software product has been developed that implements the stages of the algorithm. The calculations have shown that the proposed algorithm improves the quality of management of distributed systems, making the resource planning process more flexible and efficient. The approach described in the work is universal and can be extended for the case of an arbitrary number of criteria for evaluating processes.
Features of building a decision-making system with multivariate optimization of the logistics process digital control structure in a simulation-based organizational system
Authors: Борзова А.С. , Муха В.В.
Published: July 2024

В статье рассматриваются особенности построения системы принятия решений при многовариантной оптимизации структуры цифрового управления логистическим процессом. Ключевой особенностью является интеграция процесса перемещения результатов деятельности объектов организационной системы, участвующих в логистическом процессе, и информационного обмена между цифровыми платформами управляющего центра и объектов. Разнообразие структурных взаимосвязей между уровнями цифрового управления определяет необходимость выбора оптимального варианта по двум множествам показателей, характеризующих, с одной стороны, эффективность перемещения материальных потоков, а с другой – эффективность информационного обмена между цифровыми платформами. Исходя из этих особенностей, можно обосновать компоненты системы принятия решений, позволяющей на основе требований, которые определены управляющим центром, выбрать оптимальное структурное решение. Поскольку процесс выбора осуществляется на множестве показателей эффективности, его формализованное описание представляется в форме задач многокритериальной оптимизации. В этом случае для алгоритмизации принятия решений предложено использование имитационной модели многофазной системы массового обслуживания, адекватной цифровому управлению перемещением материальных потоков между объектами организационной системы.

The article discusses the features of building a decision-making system with multivariate optimization of the logistics process digital control structure. The key feature is integrating the transfer of organizational system objects’ activities results, participating in the logistics process, with information exchange between the digital platforms of the control center and objects. The variety of structural relationships between the levels of digital control determines the need to choose the optimal option for two sets of indicators that characterize, on the one hand, the material flows movement efficiency, and on the other, the efficiency of information exchange between digital platforms. Taking these features into consideration, the components of the decision-making system have been substantiated, which allows, on the basis of the requirements determined by the management center, to choose the optimal structural solution. Since the selection process is carried out on a set of performance indicators, its formalized description is presented in the form of multicriteria optimization problems. In this case, it is proposed to use a simulation model of a multiphase queuing system, adequate to digital control of the material flows movement between objects of the organizational system with a view to algorithmization of decision-making.
Analysis of the impact of the project management quality on the state of functional safety of hardware and software systems based on the system archetype “limits to success”
Authors: Гвоздев В.Е. , Гузаиров М.Б. , Бежаева О.Я.
Published: July 2024

Научной идеей настоящей работы является формализация известного положения о том, что существует прямая зависимость между качеством управления проектом и потребительскими свойствами получаемого продукта. Аппаратно-программные комплексы (АПК) являются разновидностью сложных систем, что обосновывает возможность научной адаптации известных подходов, применявшихся при исследовании сложных систем иной природы, в область обеспечения функциональной безопасности АПК. Одним из признаков такого «родства» аппаратно-программных комплексов со сложными системами иной природы являются типовые проблемные ситуации, возникающие при реализации проектов. В литературе на декларативном уровне описаны типовые проблемные ситуации, возникающие при управлении сложными системами разной природы, и именуемые системными архетипами. В настоящей работе на примере системного архетипа «пределы роста» предложен формальный подход к анализу соответствия качества управления проектом создания АПК состоянию объекта управления. В работе предложено новое системное сочетание известных в системном анализе моделей и подходов, что позволило повысить степень формализации исследований, ориентированных на оценку влияния качества управления проектом на функциональную безопасность аппаратно-программных комплексов.

The scientific idea of this work is the formalization of the known thesis that there is a direct relationship between the quality of project management and consumer properties of the resulting product. Hardware and software complexes are a kind of complex systems, which proves the possibility of scientific adaptation of well-known approaches used in the research of complex systems of a different nature to the field of ensuring the functional safety of the hardware and software systems. One sign of this "relationship" of software and hardware systems with complex systems of different nature are typical problem situations arising in the implementation of projects. In the publications, at the declarative level, typical problem situations that occurs in managing of complex systems of different nature are described, and are called system archetypes. In this paper, on the example of the system archetype “limits of success’, a formal approach to the analysis of the compliance of the quality of hardware and software complex project management a with the state of the control object is proposed. The paper proposes a new systemic combination of models and approaches known in system analysis, which made it possible to increase the degree of formalization of research focused on assessing the impact of project management quality on the functional safety of hardware and software systems.
Modeling of automated system's functioning processes during security assessment activities
Authors: Королев И.Д. , Маркин Д.И. , Литвинов Е.С.
Published: July 2024

Актуальность исследования обусловлена необходимостью минимизации негативного влияния на целостность и конфиденциальность данных, обрабатываемых автоматизированной системой, а также на состояние компонентов системы в ходе осуществления тестирования на проникновение в рамках мероприятия контроля защищенности. В связи с этим данная статья направлена на выявление методики создания и применения виртуальных макетов систем для их последующего использования в рамках тестирования. Ведущим подходом к исследованию данной проблемы является моделирование реальных процессов функционирования пользователей системы, злоумышленников и должностных лиц, ответственных за обеспечение безопасности информации, обрабатываемой в системе на основе теории массового обслуживания, позволяющее комплексно рассмотреть функционирование автоматизированных систем в терминах обработки пользовательских запросов и запросов злоумышленника. В статье представлена абстрактная модель функционирования автоматизированных систем, позволяющая осуществить оценку защищенности системы за счет анализа значений вероятности обработки системой запросов пользователей на доступ к информационным ресурсам и запросов злоумышленников, направленных на нарушение конфиденциальности, целостности и доступности компонентов системы и обрабатываемых информационных ресурсов. Материалы статьи представляют практическую ценность для создания виртуального стенда для тестирования на проникновение, имитирующего функционирование автоматизированной системы и позволяющего минимизировать влияние на реальную систему.

The study is relevant due to the need for minimization of the negative impact on the integrity and confidentiality of data processed by the automated system, as well as on the state of the system components during penetration testing as part of the security control measure. In this regard, this article is aimed to identify methods for creating and using virtual system layouts for their subsequent use in testing. The leading research approach is the modeling of real-world processes of system users functioning: malicious users, officials, responsible for ensuring the security of information processed in the system based on the queuing theory, which makes it possible to comprehensively consider the functioning of automated systems in terms of processing user and attacker requests. The article presents an abstract model of the automated systems functioning. It makes it possible to assess the system security by analyzing the values of the probability that the system will process user requests for access to information resources and inquiry from intruders aimed at violating the confidentiality, integrity, and availability of system components and processed information resources. The article materials are of practical value for creating a virtual test bench for penetration testing, simulating the functioning of an automated circuit, and minimizing the impact on a real system.
Experimental study of the automatic troubleshooting system in the database
Authors: Синюков Д.С. , Потудинский А.В.
Published: July 2024

Современные приложения ориентированы на облачные сервисы для достижения лучшей производительности, географической репликации и снижения стоимости владения. Следуя существующим концепциям облачных сервисов, данное исследование использует богатые телеметрические данные и отображает рабочую нагрузку, выполняемую с использованием базы данных SQLкомпании Azure. Основной целью данного исследования является потенциальное улучшение как сервиса, так и обслуживания клиентов с помощью контролируемой платформы. Автоматическая система поиска неисправностей в базе данных предназначена для обнаружения проблем в реляционной облачной базе данных и обеспечения соответствующего анализа причин возникновения неполадок с целью сокращения времени и затрат на ручной поиск и решение данных проблем. Эта система была внедрена поверх платформы Microsoft Azure. Она основана на научных моделях общих и категориальных статистических данных, которые были разработаны и построены после тщательного анализа собранных телеметрических данных. Окончательная первопричина каждого текущего вопроса в сервисе Azure собирается после анализа результатов моделей с помощью экспертной системы. Результаты оценки показывают, что постоянное совершенствование инфраструктуры сократило время обработки примерно в 2 раза, в то время как количество интервалов увеличилось в два раза, что можно считать общим улучшением примерно в 4 раза.

Modern applications are focused on cloud services to achieve better performance, geographic replication and lower cost of ownership. Following the modern concepts of cloud services, this study draws on rich telemetry data and displays the workload performed using the Azure SQL database. The main purpose of this research is the potential improvement both of service and customer assistance employing a controlled platform. The automatic database troubleshooting system is designed to detect problems in a relational cloud database and analyze appropriately the sources of problems in order to reduce the time and cost of manual search and solution of these problems. This system was implemented on top of the Microsoft Azure platform. It is based on scientific models of general and categorical statistical data, which were developed and constructed after a thorough examination of the collected telemetry data. The final root cause of each current issue in the Azure service is gathered after analyzing the results of the models by means of an expert system. The evaluation results show that the continuous enhancement of the infrastructure has reduced the processing time, approximately, by 2 times while the number of intervals has doubled, which can be considered an overall improvement of 4 times, approximately.
Methods of user identification in the information and telecommunication environment based on the analysis of account attributes
Authors: Романов А.Г.
Published: July 2024

Актуальность исследования обусловлена проблемой роста числа неустановленных лиц, совершивших преступления в сети Интернет и не только. В связи с этим, данная статья направлена на раскрытие способов установления лиц путем идентификации пользователей виртуального пространства, с целью привлечения последних к уголовной ответственности. Совершенствование информационных технологий и развитие услуг в информационно-телекоммуникационном пространстве представляют возможность анализа многочисленных данных, в том числе оставленных пользователями о себе в социальных сетях. Таким образом, ведущими методами к исследованию поставленной проблемы являются техники определения сходства буквенно-символьных объектов, созданных пользователями в атрибутах профилей социальных сетей. В настоящей статье представлен возможный алгоритм действий, направленный на деанонимизацию личности преступника. Разработка и применение методов идентификации пользователей в виртуальном пространстве позволят комплексно рассмотреть имеющуюся проблему и решить одну из основных задач, поставленных перед органами внутренних дел, связанную с раскрытием преступлений и привлечением виновных лиц к уголовной ответственности. Материалы статьи могут представлять практическую ценность для органов внутренних дел в разрезе повышения эффективности и результативности правоохранительной деятельности.

The relevance of the study is due to the problem of the growing number of unidentified persons who have committed crimes on the Internet and beyond. In this regard, the aim of the article is to demonstrate the means for personal identification by identifying users in the virtual space in order to convict them of criminal offence. The improvement of information technologies and the development of services in the information and telecommunications space provide an opportunity to analyze numerous data, including those left by users about themselves in social networks. Thus, the leading method to investigate the problem is the techniques to determine the similarity of alphanumeric objects created by users in the attributes of social network profiles. This article presents a possible algorithm of actions to deanonymize the identity of a criminal. The development and application of methods for identifying users in the virtual space will allow us to comprehensively consider the existing problem and accomplish one of the main tasks assigned to the internal affairs bodies and related to crime solving and charging perpetrators with a criminal offence. The materials of the article may be of practical value to the internal affairs bodies in the terms of enhancing the efficiency and effectiveness of law enforcement activities.
Unification of automated systems for military purposes by means of special software implemented using microservice architecture
Authors: Малышев В.А. , Толстых А.В. , Алейников С.А.
Published: July 2024

В работе авторы предлагают перечень задач, которые должны решаться при унификации специального программного обеспечения автоматизированных систем военного назначения. По результатам анализа функциональных возможностей автоматизированных рабочих мест должностных лиц расчетов авиационного соединения из состава известных программно-технических комплексов, развернутых для эксплуатации в штабе и на повседневном пункте управления (командном пункте), сделаны выводы в виде некоторых требований, предъявляемых к специальному программному обеспечению. Выработаны предложения по решению поставленных задач унификации автоматизированных систем военного назначения за счет изменения архитектуры построения специального программного обеспечения с монолитной на микросервисную. Рассмотрен вариант общей структуры специального программного обеспечения контейнерно-модульного типа, позволяющий использовать данное программное обеспечение на любых программно-технических комплексах, развернутых для работы должностных лиц воинских формирований. Предложен состав специального программного обеспечения, основой которого является первичный модуль (модуль-контейнер), предназначенный для развертывания (запуска) вторичных модулей, а также для организации сетевого обмена и хранения информации внутри него. Первичный и вторичные модули являются микросервисами, которые могут работать независимо друг от друга и применяться пользователем для решения различных задач автономно.

In this paper, the authors propose a list of objectives that should be accomplished when unifying special software for automated military systems. Conclusions are drawn from the analysis of the functionality of automated workplaces of air force formation crew from the well-known software and hardware complexes deployed for operation at the headquarters and at the daily control point (command post) in the form of the requirements for special software. Based on the findings, the proposals to solve the tasks of automated military system unification by changing the architecture of building special software from monolithic to microservice were developed. A version of the general structure of the container-modular type special software, which enables the use of this software with any software and hardware complex deployed for the work of military formation officials, is considered. The configuration of special software is suggested. The basis is the primary module (container module) designed for the deployment (launch) of secondary modules and the organization of network exchange and storage of information inside it. The primary and secondary modules are microservices that can work independently of each other, being utilized by the operator autonomously to achieve various goals.
Ensemble methods for detecting outliers in the preparation of a training data set
Authors: Дорофеев В.С. , Волосатова Т.М.
Published: July 2024

Большинство методов машинного обучения показывают наибольшую эффективность при работе с данными, удовлетворяющими нормальному распределению. С другой стороны, обучающая выборка часто содержит «выбросы» различной природы, способные значительно снизить точность методов машинного обучения. Таким образом, в любой задаче машинного обучения возникает проблема обнаружения выбросов. В статье приведена классификация основных типов выбросов. Рассмотрены различные методы обнаружения одномерных выбросов: метод, использующий критерий Граббса; метод Z-оценки; метод надежной Z-оценки (RZ-оценки); метод межквартильного размаха (IQR); метод процентильного уплотнения (Winsorization). Выполнено сравнение методов обнаружения одномерных выбросов. Для автоматизированного обнаружения выбросов предложен ансамблевый метод, объединяющий различные методы обнаружения одномерных выбросов. Ансамблирование позволяет настроить автоматизированную процедуру обнаружения выбросов по правилу требуемой строгости. Предложенный метод применен для анализа и обнаружения выбросов в данных по продажам товаров в период акции в крупной розничной сети. Показана возможность применения ансамблирования методов обнаружения выбросов для стратификации обучающей выборки. При этом абсолютная и относительная ошибка прогнозирования итоговой модели была снижена на 5 % по сравнению с исходной.

Most machine learning methods are most effective when working with data that satisfies a normal distribution. On the other hand, the training set often contains “outliers” of various nature, which can significantly reduce the accuracy of machine learning methods. Thus, in any machine learning task, there is a problem of detecting outliers. The article provides a classification of the main types of emissions. Various methods for detecting one-dimensional outliers are considered: the method using the Grubbs criterion; Z-score method; robust Z-score (RZ-score) method; interquartile range (IQR) method; Winsorization method. The methods for detecting one-dimensional outliers are compared. For the automated detection of outliers, an ensemble method has been proposed that combines various methods for detecting one-dimensional outliers. The ensemble method helps to configure an automated outlier detection procedure according to the rule of the required severity. The suggested method is applied to analyze and detect outliers in data on sales of goods during the promotion in a large retail network. The applicability of using outlier detection method ensemble to stratification of the training sample is shown. At the same time, the absolute and relative forecasting error of the final model decreased by 5% compared to the initial one.
The high-level structure of modules for building special computer-aided design systems
Authors: Троценко А.С. , Успехов А.А. , Чижов М.И.
Published: July 2024

В современном производстве существует потребность в проектировании специализированных изделий, заданных определенным набором изменяющихся параметров. Повторное проектирование изделия, связанное с изменением некоторых из этих параметров, становится одной из задач инженера. Использование тяжелых систем автоматизированного проектирования в таких случаях может приводить к значительному повышению трудозатрат. Создание истории построений твердотельной модели изделия, сбалансированной относительно заданного набора ее параметров, оказывает существенное влияние на общую сложность процесса проектирования. Повысить эффективность этого процесса позволяет применение специальных систем автоматизированного проектирования, направленных на создание параметризированной модели определенного изделия. В данной работе представлена структура высокоуровневых модулей, обеспечивающих быструю разработку специальных систем автоматизированного проектирования. Одним из методов, обеспечивающих быструю разработку, является сокращение большого объема знаний классов и методов используемого геометрического ядра. Наличие отдельных функциональных блоков позволяет строить системы твердотельного моделирования различной наполненности: от простых линейных систем до систем с расширенными возможностями моделирования, анализа и импорта/экспорта данных. Для снижения зависимости разрабатываемых систем от конкретных геометрических ядер предложенная структура обеспечивает сокрытие используемого геометрического ядра с помощью шаблона проектирования закрытой реализации.

In modern production, there is a need to design specialized products predetermined by a certain set of changing parameters. Re-designing of a product associated with adjusting some of these parameters becomes one of the tasks for an engineer to complete. Using of heavy computer-aided design systems in such cases can lead to a significant increase in labor costs. Creating a history of building a solid model of a product balanced according to a given set of its parameters has a significant impact on the overall complexity of the design process. Increasing the efficiency of this process allows the use of special computer-aided design systems aimed at creating a parameterized model of a particular product. This paper presents the structure of high-level modules that ensures the rapid development of special computer-aided design systems. One of the methods that provide rapid development is the reduction of a large amount of knowledge of the classes and methods of the geometric core being used. The presence of separate functional blocks helps to build various solid-state modeling systems: from simple linear systems to systems with advanced modeling, analysis and data import/export capabilities. To reduce the dependency of the developed systems on a specific geometric core, the high-level structure that is being proposed provides the hiding of the geometric core being used by means of the private implementation design pattern.
Methods of expert evaluation of construction projects according to qualitative criteria
Authors: Серебрякова Е.А.
Published: July 2024

В статье рассмотрены методы индивидуального и группового экспертного оценивания строительных проектов с целью выбора из них наиболее привлекательного для реализации. В основе предлагаемой модели получения обобщенной оценки качества строительных проектов одним экспертом лежит математическая модель экспертного оценивания по одному или нескольким критериям, отражающим требования к строительным проектам. Кроме традиционного метода анализа иерархий предложены альтернативные методы, основанные на методе латентных переменных и корреляционном анализе. Для группового экспертного оценивания предлагается метод обработки экспертной информации, учитывающий компетентность экспертов. В основе метода лежит предположение, что компетентность эксперта пропорциональна тому факту, насколько сильно будет совпадать мнение эксперта по всем проектам с усредненным мнением всех экспертов по тому же набору проектов. Таким образом будет уменьшено влияние недобросовестных или некомпетентных экспертов на результаты оценивания строительных проектов. Кроме этого, предложена методика обработки групповой экспертизы на основе теории латентных переменных. В основе предлагаемого метода лежит модель Раша оценивания латентных переменных. Предложенные модели позволят повысить эффективность принятия решений при выборе строительных проектов.

The article discusses methods of individual and group expert assessment of construction projects in order to select the most promising for implementation. The proposed model for obtaining a generalized assessment of the quality of construction projects by one expert is based on a mathematical model of expert assessment using one or more criteria reflecting the requirements for construction projects. In addition to the traditional method of analyzing hierarchies, alternative methods based on the method of latent variables and correlation analysis have been proposed. For group expert assessment, a method for processing expert information is suggested with the competence of experts accounted for. The method is based on the assumption that the expert’s competence is proportional to how closely the expert’s opinion on all projects coincides with the average opinion of all experts on the same set of projects. In this way, the influence of unscrupulous or incompetent experts on the results of evaluating construction projects will be reduced. In addition, a method for processing group expertise based on the theory of latent variables has been proposed. The method being suggested is based on the Rasch model for estimating latent variables. The proposed models make it possible to increase the efficiency of decision-making when choosing construction projects.
Model study of electromagnetic wave scattering on electrodynamic structures with the application of dielectric materials
Authors: Аветисян Т.В. , Львович Я.Е. , Преображенский А.П. , Преображенский Ю.П.
Published: July 2024

Рассеиватели радиолокационных сигналов (радиолокационные цели космического, воздушного, наземного и водного базирования) и преобразователи энергии электромагнитных волн (транспаранты, средства уменьшения заметности в радиодиапазоне волн, антенные устройства в сверхвысокочастотном диапазоне волн) имеют сложную геометрию и большие электрические размеры, а также содержат поглощающие и нелинейные элементы. Анализ и синтез указанной электродинамической техники на базе грубых знаний о физических процессах, происходящих в этих объектах, может привести к существенным и трудно контролируемым погрешностям в оценке их основных характеристик, которые быстро изменяются при изменении частоты, вида поляризации и угла падения электромагнитных волн. В данной работе исследуется методический подход, направленный на оценку и оптимизацию характеристик рассеяния электромагнитных волн, которые возникают при взаимодействии электромагнитных полей с электродинамическими структурами, содержащими диэлектрические включения. Для расчета этих характеристик используется метод интегральных уравнений, а для их оптимизации применяется генетический алгоритм. Результаты исследования демонстрируют работоспособность предлагаемых подходов. Рассмотренный в работе методический подход может быть использован для улучшения электромагнитной совместимости устройств, уменьшения их радиолокационной заметности.

Radar signal scatterers (space, air, ground and water-based radar targets) and electromagnetic wave energy converters (spatial light modulators, means of reducing visibility in the radio wave range, antenna devices in the ultra-high frequency wave range) have complex geometry and large electrical dimensions and also contain absorbing and nonlinear elements. The analysis and synthesis of this electrodynamic technique based on rough knowledge of the physical processes occurring in these objects can cause significant and difficult-to-control errors in the assessment of their main characteristics, which change rapidly with changes in frequency, type of polarization and angle of incidence of electromagnetic waves. This paper examines a methodological approach aimed at evaluating and optimizing the scattering characteristics of electromagnetic waves that occur when electromagnetic fields interact with electrodynamic structures containing dielectric inclusions. To calculate these characteristics, the method of integral equations is used, and a genetic algorithm is employed to optimize them. The results of the study demonstrate the efficiency of the proposed approaches. The methodological approach considered in the paper can be used to improve the electromagnetic compatibility of devices, reduce their radar visibility.
Using the laser-induced spectroscopy method to analyze electrolytes in blood serum
Authors: Магомедова С.В. , Магомедсаидова С.З.
Published: July 2024

Анализ электролитов в сыворотке крови позволяет посредством показателей кальция, натрия и калия выявить патологическое состояние организма человека. Обозначенные показатели представляется возможным количественно измерить посредством спектроскопии (LIBS) для получения впоследствии более точных данных в числовых значениях. Цель исследования – формирование возможности более точного прогнозирования вероятных заболеваний посредством показателей натрия, кальция и калия в крови. Процесс исследования осуществлялся путем использования имеющихся биоматериалов, представленных лабораторией ИНВИТРО г. Махачкалы Республики Дагестан, которые впоследствии использовались в целях анализа электролитов в сыворотке крови на фильтровальной бумаге и предметных стеклах. В целях прогнозирования рассматриваемых концентрация калия, натрия и кальция посредством LIBS был применен метод частичной регрессии наименьших квадратов. Для образцов сыворотки более высокая точность прогнозирования с превосходной линейностью была достигнута как на предметных стеклах, так и на фильтровальной бумаге. Для сыворотки крови на предметных стеклах точность прогнозирования K, Na, Ca составила 1,45 %, 0,61 % и 3,80 %. Более того, для сыворотки крови на фильтровальной бумаге при существующих погрешностях составили 7,47 %, 1,56 % и 0,52 %. Результаты проведенного исследования показали, что портативные инструменты LIBS являются оптимальным инструментом для уточненных показателей калия, натрия и кальция в клинической практике в режиме реального времени.

The analysis of electrolytes in the blood serum helpsto identify the pathological state of the human body by means of indicators of calcium, sodium and potassium. It is possible to quantify the indicated indicators by means of spectroscopy (LIBS), which makes it possible to identify sufficiently accurate data in numerical values. The aim of the study is to form the possibility of a more accurate prediction of probable diseases by means of indicators of sodium, calcium and potassium in the blood. The research process was carried out by using the available biomaterials presented by the INVITRO laboratory of Makhachkala, the Republic of Dagestan, which were subsequently used for the analysis of electrolytes in blood serum on filter paper and slides. In order to predict the concentrations of potassium, sodium and calcium under consideration by means of LIBS, the method of partial least squares regression was applied. For serum samples, higher prediction accuracy with excellent linearity was achieved both on slides and on filter paper. For blood serum on slides, the prediction accuracy of K, Na, Ca was 1,45 %, 0,61 % and 3,80 %. Moreover, for blood serum on filter paper with the existing errors were 7,47 %, 1,56 % and 0,52 %. Results. The results of the study suggest that LIBS portable tools will be an excellent tool for clinical practice in real time.
Reductively Induced Aryl Transmetalation: An Alternative Catalytically Relevant Ni-Catalyzed Biaryl Coupling Mechanism
Authors: Romero-Arenas Antonio , Popescu Mihai , Goetz McKenna , Sanders Kyana , Guzei Ilia , Rafiee Mohammad , Weix Daniel , Paton Robert , Stahl Shannon
Published: July 2024

Ni-catalyzed cross-electrophile coupling reactions have gained increasing prominence for the construction of C–C bonds. Most prior studies of biaryl coupling invoke one of two possible mechanisms to form the key Ni(Ar)2 intermediate: (1) sequential Ni reduction/Ar–X oxidative addition with two Ar–X substrates, or (2) parallel formation of two NiII–Ar intermediates that undergo aryl transmetalation between two NiII centers. Herein, we provide evidence for a reductively induced transmetalation pathway leading to biaryl coupling from NiII–Ar species. Chemical or electrochemical reduction of (bpy)NiII(2-tolyl)Br (bpy = 2,2’-bipyridine) to a (bpy)NiI(2-tolyl) species initiates rapid transmetalation of the 2-tolyl ligand to a second equivalent of (bpy)NiII(2-tolyl)Br to afford (bpy)NiII(2-tolyl)2, which undergoes reductive elimination to afford 2,2’-bitolyl. Cyclic voltammetry studies, analysis of reactions under stoichiometric and catalytic conditions, and computational data provide valuable insights into this NiI-to-NiII transmetalation mechanism, which has important implications for Ni-catalyzed biaryl coupling reactions.
Rational exploration of 2,4-diaminopyrimidines as DHFR inhibitors active against Mycobacterium abscessus and Mycobacterium avium, two emerging human pathogens
Authors: Meirelles Matheus , Almeida Vitor , Sullivan Jaryd , de Toledo Ian , dos Reis Caio , Cunha Micael , Zigweid Rachael , Shim Abraham , Sankaran Banumathi , Woodward Elijah , Seibold Steve , Liu Lijun , Mian Mohammad , Battaile Kevin , Riley Jennifer , Duncan Christina , Simeons Frederick , Ferguson Liam , Read Kevin , Lovell Scott , Staker Bart , Behr Marcel , Pilli Ronaldo , Couñago Rafael
Published: July 2024

Nontuberculous mycobacteria (NTM) are emerging human pathogens linked to severe pulmonary diseases. Current treatments involve the prolonged use of multiple drugs and are often ineffective. Bacterial dihydrofolate reductase (DHFR) is a key enzyme targeted by antibiotics in Gram-negative bacterial infections. However, existing DHFR inhibitors designed for Gram-negative bacteria often fail against mycobacterial DHFRs. Here, we detail the rational design of NTM DHFR inhibitors based on P218, a malarial DHFR inhibitor. We identified 8, a 2,4-diaminopyrimidine exhibiting improved pharmacological properties and activity against purified DHFR and whole cell cultures of two predominant NTM species: Mycobacterium avium and Mycobacterium abscessus. This study underscores the potential of 8 as a promising candidate for the in vivo validation of DHFR as an effective treatment against NTM infections.
Attempted Synthesis of the Pseudomonas aeruginosa Metabolite 2-Benzyl-4(1H)-quinolone and Formation of 3-Methylamino-2-(2-nitrobenzoyl)-4H-naphthalen-1-one as an Unexpected Product
Authors: Angelov Plamen , Mollova-Sapundzhieva Yordanka , Nedialkov Paraskev
Published: July 2024

Unusual reactivity of key enamine intermediates led to formation of 3-Methylamino-2-(2-nitrobenzoyl)-4H-naphthalen-1-one as an unexpected product in an attempted synthesis of the P. aeruginosa metabolite 2-benzyl-4(1H)-quinolone. Although the synthesis of the natural product has not been successful, the methodology allowed easy preparation of novel derivatives carrying a carboxamide moiety at the C3-position.
Photoredox/Pyridine N-oxide Catalyzed Carbohydroxylation and Aminohydroxylation of α-Olefins.
Authors: Ascenzi Pettenuzzo Cristina , Liu Lichuan , Singh Jujhar , Cuffel Gabe , Deng Yongming
Published: July 2024

Anti-Markovnikov carbohydroxylation and aminohydroxylation of α-olefins were developed in this research by photore-dox catalyst and pyridine N-oxide. This approach offers the catalytic and direct conversion of unactivated alkenes to a series of primary alcohols including the ones bearing β-quaternary carbon centers and β-amino alcohols. The anti-Markovnikov selective transformation is enabled by the radical addition of α-olefin from pyridine N-oxy radical, which is generated from readily available pyridine N-oxide via photoredox catalyzed single-electron oxidation. Mechanistic stud-ies reveal that the reaction might occur with an N-alkoxypyridinium intermediate and following nucleophilic substitu-tion. The implications of this method for anti-Markovnikov addition of α-olefins were further demonstrated by the exam-ples of carboetherification, carboesterification, and lactone formation.
In situ observation of topotactic linker reorganisation in the aperiodic metal–organic framework TRUMOF-1
Authors: Greenbaum Guy , Doheny Patrick , Paraoan Robert , Kholina Yevheniia , Michalik Stefan , Cassidy Simon , Yeung Hamish , Goodwin Andrew
Published: July 2024

We use in situ synchrotron X-ray diffraction measurements to monitor the solvothermal crystallisation mechanism of the aperiodic metal–organic framework TRUMOF-1. Following an initial incubation period, TRUMOF-1 forms as a metastable intermediate that subsequently transforms into an ordered product with triclinic crystal symmetry. We determine the structure of this ordered phase, which we call P1-TRUMOF-1, and show that it is related to TRUMOF-1 through topotactic reorganisation of linker occupancies. Our results imply that the degree and nature of correlated disorder in TRUMOF-1 is not fixed, and might be synthetically tuned as required for data storage and manipulation applications.
Facile Access to Hindered Ethers via Photoinduced O-H Bond Insertions
Authors: Zhang Yu , Han Xinyu , Li Dong , Wang Dinggang , Wang Jinxin , Luan Xin , Ni Shao-Fei , Das Shoubhik , Zhang Wei-Dong
Published: July 2024

The synthesis of the hindered and polyfluorinated dialkyl ethers poses challenges owing to the bulkiness of tertiary alcohols and the low nucleophilicity of polyfluorinated alcohols. Additionally, associated competitive side reactions always provide poor reactivities. Although certain strategies, such as the electrocatalytic decarboxylation and hydroalkoxylation, have been explored, a straightforward method for obtaining ethers with structural diversity remains elusive. In this study, we proposed a photoinduced approach that involved the in-situ formation of singlet carbenes followed by O-H insertions to access the hindered and polyfluorinated ethers. This method successfully converted diverse congested alcohols and polyfluorinated alcohols into their corresponding challenging ethers. Moreover, other nucleophiles such as phenols, H2O, thiols, silanols, tributyltin hydride etc. were tolerable to obtain valuable products. The gram-scale synthesis of marketed drugs and the modification of complex molecules demonstrated the practicality of this approach. The detailed mechanistic studies have elucidated the key intermediates and reaction mechanisms.
Nanoparticles of Herbal Extracts in Treatment of Neurodegenerative Disorders
Authors: Aspatwar Ashok , Nath Ranajit , Bhowmik Ratul , Jesudasan Rajesh , Parkkila Seppo
Published: July 2024

One method that has significantly impacted human life is nanotechnology. It is a significant strategy for overcoming the many obstacles posed by many diseases, especially neurological conditions (NDs). Numerous nanomaterials, such as lipid nanoparticles, nanoliposomes, nano-micelles, polymer nanoparticles, and metal nanoparticles, in addition to various means of transportation arrangements, such as poly lactic o-glycolic acid, lactoferrin, and poly butyl cyanoacrylate, have the potential to significantly improve the efficacy, decrease the risk of adverse consequences, increase the constancy, in addition enhance the pharmacokinetics of numerous medicines. Neurological conditions (NDs) are among several bothersome besides crippling illnesses that affect huge numbers of individuals globally. Earlier research showed that numerous preparations related to nano from many indigenous ingredients, including curcumin (Cur), quercetin (QC), Ginkgo Biloba (GB), and nigella sativa (NG), greatly enhanced the health of individuals through neurological conditions. The blood-brain barrier (BBB) is the principal barrier to the transfer of drugs to the central nervous system (CNS), which is a problem aimed at treating NDs. Due to their altered Physicochemical characteristics, engineered nanoparticles containing image-processing compounds and medicinal molecules with sizes around 1 and 100 nm may remain employed to ensure improved effectiveness, cellular acceptance, selective conveyance, and the distribution of certain particles toward the brain. Considering both inherent profusion, potential for precise delivery to the brain, and a lower likelihood of exhibiting adverse effects, the nanoparticles of conjugates besides therapeutic plants and their constituents are acknowledged, such as phytomedicine from nano, have recently become more critical in the progress of innovative neuro-therapeutics. The promising use and current developments of combining phytomedicine with nanotechnology for treating neurological illnesses are discussed in this review. In summary, herbal-based nanosystems, alone or in conjunction with other medications, show promise proficiency in treating NDs.
Direct cationization of citrate-coated gold and silver nanoparticles
Authors: Barbalinardo Marianna , Ori Guido , Lungaro Lisa , Caio Giacomo , Migliori Andrea , Gentili Denis
Published: July 2024

Nanoparticles have emerged as promising materials for a wide range of applications, including biomedicine, energy, and electronics. However, controlling their surface chemistry is essential to fully harness their potential, as it affects their physicochemical properties, stability, and interactions with biological systems. Surface functionalization is a key process enabling the adaptation of nanoparticle properties for specific applications. While introducing ligands during nanoparticle synthesis may not always be feasible, ligand exchange offers versatility in controlling surface chemistry. However, the direct replacement of negatively charged citrate on gold and silver nanoparticles with positive counterparts often leads to particle aggregation. Here, we present a straightforward one-step ligand exchange method to functionalize citrate-coated gold and silver nanoparticles with cationic ligands. By controlling citrate molecule protonation, we prevent nanoparticle aggregation, enabling successful displacement with positively charged alkanethiol ligands. Dynamic light scattering, zeta potential measurement, transmission electron microscopy alongside theoretical models provide comprehensive insights into the mechanism and dynamics of ligand exchange. Furthermore, we demonstrate the impact of surface functionalization of nanoparticles on the cytotoxic activity of nanoparticles in model cell lines, underscoring the significance of surface chemistry of nanoparticles for their biomedical applications.
Quantum nature of reactivity modification in vibrational polariton chemistry
Authors: Ke Yaling , Richardson Jeremy
Published: July 2024

In this work, we present a mixed quantum–classical open quantum system dynamics method for studying rate modifications of ground-state chemical reactions in an optical cavity under vibrational strong-coupling conditions. In this approach, the cavity radiation mode is treated classically with a mean-field nuclear force averaging over the remaining degrees of freedom, both within the system and the environment, which are handled quantum mechanically within the hierarchical equations of motion framework. Using this approach, we conduct a comparative analysis by juxtaposing the mixed quantum–classical results with fully quantum-mechanical simulations. After eliminating spurious peaks which can occur when not using the rigorous definition of the rate constant, we confirm the crucial role of the quantum nature of the cavity radiation mode in reproducing the resonant peak observed in the cavity frequency-dependent rate profile. In other words, it appears necessary to explicitly consider the quantized photonic states in studying reactivity modification in vibrational polariton chemistry (at least for the model systems studied in this work), as these phenomena stem from cavity-induced reaction pathways involving resonant energy exchanges between photons and molecular vibrational transitions.