Програмне забезпечення для моделювання поширення епідемій у віртуальній реальності з використанням тривимірних клітинних автоматів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЗалевська, Ольга Валеріївна
dc.contributor.authorШалак, Данило Володимирович
dc.date.accessioned2026-09-24T12:32:23Z
dc.date.available2026-09-24T12:32:23Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractМагістерська дисертація за темою «Програмне забезпечення для моделювання поширення епідемій у віртуальній реальності з використанням тривимірних клітинних автоматів» виконана студентом кафедри інженерії програмного забезпечення в енергетиці НН ІАТЕ Шалаком Данило Володимировичем зі спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення» за освітньо-професійною програмою «Інженерія програмного забезпечення інтелектуальних кібер-фізичних систем в енергетиці» і складається зі: вступу; 5 розділів («Теоретичні основи моделювання динаміки об’єктів віртуальної реальності», «Створення математичних моделей та алгоритмів», «Програмна реалізація та інтеграція», «Експериментальні дослідження та аналіз результатів», «Перспективи розвитку та практичне застосування»), висновків до кожного з цих розділів; загальних висновків; списку використаних джерел, який налічує 25 джерел; 25 ілюстрацій; 3 додатки. Загальний обсяг роботи 127 сторінок. Актуальність теми. Сучасні виклики біобезпеки вимагають переходу від абстрактних математичних моделей до імітаційних систем, що здатні враховувати архітектурну складність та тривимірну конфігурацію реальних об’єктів. Використання гібридного підходу на основі 3D клітинних автоматів та VR-технологій дозволяє проводити предиктивний аналіз поширення інфекцій, мінімізуючи похибки, характерні для традиційних статичних симуляцій. Мета роботи і завдання дослідження. Метою роботи є розробка програмного комплексу для імітаційного моделювання та візуалізації поширення епідемій, що використовує тривимірні клітинні автомати. Для досягнення мети визначені наступні задачі: Проаналізувати існуючі методи моделювання та виявити їхні обмеження. Обґрунтувати гібридну модель на базі 3D-клітинних автоматів та агентного підходу. Реалізувати підтримку епідеміологічних стратегій з гнучким налаштуванням параметрів. Розробити програмний комплекс для моделювання поширення епідемій. Дослідити вплив щільності населення, геометрії простору та біологічних характеристик вірусу на динаміку епідемії. Об’єкт дослідження – процес просторово-часової динаміки поширення інфекційних захворювань у тривимірних середовищах зі складною геометрією. Предмет дослідження – моделі, алгоритми та програмні засоби гібридного моделювання для аналізу епідеміологічних ризиків у віртуальному середовищі. Наукова новизна одержаних результатів полягає у розробці методу моделювання епідемій, який вперше поєднує математичний апарат тривимірних клітинних автоматів із технологіями віртуальної реальності для дослідження поширення інфекцій. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості проведення швидких імітаційних експериментів для верифікації епідеміологічних сценаріїв у контрольованому цифровому середовищі.
dc.description.abstractotherThe master’s thesis entitled “Software for Simulation of Epidemic Spreading in Virtual Reality Using Three-Dimensional Cellular Automata” was executed by Danylo Volodymyrovych Shalak, a student of the Department of Software Engineering in Energy at the Educational and Scientific Institute of Nuclear and Energy Technologies (ESI NET), majoring in 121 “Software Engineering” under the educational and professional program “Software Engineering of Intelligent Cyber-Physical Systems in Energy”. The thesis consists of: an introduction; 5 chapters (“Theoretical Foundations of Simulating the Dynamics of Virtual Reality Objects”, “Creation of Mathematical Models and Algorithms”, “Software Implementation and Integration”, “Experimental Research and Analysis of Results”, “Development Prospects and Practical Application”), conclusions for each of these chapters; general conclusions; a reference list containing 25 sources; 25 illustrations; and 3 appendices. The total volume of the work is 127 pages. Relevance of the Topic. Modern biosecurity challenges require a transition from abstract mathematical models to simulation systems capable of accounting for the architectural complexity and three-dimensional configuration of real-world objects. The use of a hybrid approach based on 3D cellular automata and VR technologies allows for predictive analysis of infection spreading, minimizing errors typical of traditional static simulations. Purpose and Objectives of the Study. The purpose of the work is to develop a software suite for the simulation and visualization of epidemic spreading using three-dimensional cellular automata. To achieve this goal, the following objectives have been defined: To analyze existing simulation methods and identify their limitations. To substantiate a hybrid model based on 3D cellular automata and an agent-based approach. To implement support for epidemiological strategies with flexible parameter configuration. To develop a software suite for simulating epidemic spreading. To investigate the impact of population density, spatial geometry, and biological characteristics of the virus on epidemic dynamics. Object of the study is the process of spatial-temporal dynamics of infectious disease spreading in three-dimensional environments with complex geometry. Subject of the study is the models, algorithms, and software tools of hybrid simulation for analyzing epidemiological risks in a virtual environment. Scientific Novelty of the Obtained Results. The scientific novelty lies in the development of an epidemic simulation method that, for the first time, combines the mathematical apparatus of three-dimensional cellular automata with virtual reality technologies to study the spread of infections. Practical Significance of the Obtained Results. The practical significance lies in the feasibility of conducting rapid simulation experiments to verify epidemiological scenarios within a controlled digital environment.
dc.format.extent127 c.
dc.identifier.citationШалак, Д. В. Програмне забезпечення для моделювання поширення епідемій у віртуальній реальності з використанням тривимірних клітинних автоматів : магістерська дис. : 121 Інженерія програмного забезпечення / Шалак Данило Володимирович. – Київ, 2026. – 127 c.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/83454
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectтривимірні клітинні автомати
dc.subjectвіртуальна реальність
dc.subjectмоделювання поширення епідемій
dc.subjectмоделі поширення епідемій
dc.subjectматематичне моделювання
dc.subjectкомп’ютерна симуляція
dc.subject3D cellular automata
dc.subjectvirtual reality
dc.subjectepidemic spread modeling
dc.subjectepidemic spread models
dc.subjectmathematical modeling
dc.subjectcomputer simulation
dc.titleПрограмне забезпечення для моделювання поширення епідемій у віртуальній реальності з використанням тривимірних клітинних автоматів
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Shalak_magistr.pdf
Розмір:
3.84 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ІПЗЕ)
Магістерські роботи