Ж. М. Адилов академик, доктор экономических наук, профессор

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
145
электростанции  способны  работать  и  ночью  на  запасенных  днем  излишках  тепла,  однако  разница в 
генерируемых  мощностях,  конечно,  существенна.  В  случае  если  потребитель  может  находиться  в 
другом часовом поясе, вероятна ситуация, когда пик нагрузки на электростанцию придется, если и не 
в  ночные  часы,  то  во  всяком  случае  не  в  самые  оптимальные  для  станции  часы.  Известно,  что 
суточные пики потребления электроэнергии приходятся на утренние и вечерние часы. Это те часы в 
которых  работа  электростанции  на  солнечном  свете  не  самая  эффективная.  Такие  пики  создают 
проблему  даже  для  традиционных  электростанций,  для  гелиостанций  проблема  хоть  и  преодолима, 
но  требует  больших  накладных  расходов.  Покрыть  повышенное  потребление  энергии  в  условиях 
пониженной  освещенности  можно  либо  увеличив  площадь  электростанции  либо  построив  какие  то 
аккумуляторы.  Это  лишние  капитальные  и  эксплуатационные  расходы.  В  предлагаемой  схеме 
электрически  развязаны  с  потребителем  и  имеется  возможность  в  любой  момент  времени  наиболее 
эффективно использовать как генерирующие мощности так и отдавать электроэнергию потребителю 
в необходимые для него часы не зависимо от освещения. 
Приведем содержание технологического цикла по реализации предлагаемого подхода. 
1.  Восстановление  оксида  алюминия  до  металла  путем  электролиза.  В  настоящее  время 
известен  промышленный  способ  получения  алюминия.  Введем  важные  уточнения  в  предлагаемой 
схеме  получения  алюминия:  а)  поскольку  нет  необходимости  получать  сам  оксид  алюминия  (в 
предложенной схеме  он является  отходом ТЭС), отсутствует наиболее экологически «грязный» этап 
так  называемый  процесс  Байера.  б)  замена  угольных  электродов  инертными  позволит  не  только 
избежать  выбросов  CO  и  CO2,  но  и  позволит  за  счет  электролитического  разложения  оксида 
алюминия вырабатывать кислород. Один электролизер с инертными анодами вырабатывает кислород 
в  объемах,  сопоставимых  с  теми,  которые  производят  70  гектаров  леса.  Данная  технология  уже 
проходит промышленные испытания на заводах компании «РусАл»[4]. 
2.  Транспортировка и хранение алюминия от места производства до места потребления проста 
и  не  заслуживала  бы  внимания  за  одним  исключением:  в  случае  транспортной  катастрофы,  ущерб 
природе  исключен,  так  как  и  сам  металл  и  его  оксид  являются  веществами  инертными.  Алюминий 
безопасен  настолько,  что  из  него  делают  упаковку  для  пищевых  продуктов  и  напитков,  а  так  же 
кухонную посуду. В то же время мы знаем, какие катастрофические последствия для экологии имеет 
авария с участием, например, нефтеналивного танкера. 
3.  Наиболее  интересен  процесс  сжигания  алюминия  в  топках  модифицированных 
теплоэлектростанций (ТЭС). И хотя сам факт горения алюминия (алюминотермия) известен полтора 
века (реакция открыта русским учёным Н. Н. Бекетовым в 1859 году) и даже применятся с успехом в 
промышленности  (для  сварки  рельсов,  стальных  труб,  металлических  конструкций  и  получения 
некоторых  металлов),  а  также  и  в  военном  деле  (зажигательные  снаряды)  использование  этой 
реакции  для  нужд  энергетики  ново  и  заслуживает  самого  пристального  изучения.  Помимо 
перечисленных достоинств, существует  еще  один интересный аспект, а именно горение алюминия в 
воде.  Такое  горение  происходит  по  реакции  2AL  +  3H2O  =AL2О3  +  3H2  из  которой  видно,  что  на 
каждые  2  атома  сгоревшего  алюминия  возможно  получение  6  атомов  водорода.  Этот  водород,  как 
товарный продукт обладает следующими особенностями: как побочный продукт он заведомо дешев, 
и кроме того,  обладает достаточной чистотой для  использования его в любых технических целях.  В 
частности,  в  топливных  элементах  автомобилей.  А  такие  автомобили  скоро  перестанут  быть 
экзотикой, так как концерн “Hyundai”  уже начал серийный выпуск автомобиля на водороде (модель 
ix35 Fuel Cell), Toyota, Mersedes планируют начать выпуск таких автомобилей в 2013 и последующих 
годах.  Разумеется,  будет  нужна  сеть  заправочных  станций.  Что  строить  в  первую  очередь, 
заправочные станции или заводы по производству водорода? В предлагаемом случае выход простой: 
произведенный  водород  можно  использовать  сколь  угодно  долго,  сжигая  его  на  месте,  с  целью 
повышения  общего  коэффициента  полезного  действия  (КПД)  станции.    Как  только  появится 
необходимость в его продаже переключить режим станции вопрос нескольких часов. 
Прикинем  какое  количество  водорода  может  быть  попутно  произведено.  Для  этого  приведем 
некоторые расчеты. 
Удельная  теплота  сгорания  алюминия  399.09  ккал/моль  или  около  1668.19  кдж  или 
0.46338611111111 kWh (1) 
Атомная масса 13 (2) 
Атомная масса водорода 1 (3) 
Уравнение реакции 2AL + 3H2O =AL2О3 + 3H2 (4) 
Возьмем так же электрический КПД ТЭС равным 20% (5) 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
146 
Для производства 1КВт*ч электроэнергии необходимо: 1/(≈0,5(1)*0,2(5))=10 моль алюминия. 
Согласно уравнению (4) каждые 2 атома сгоревшего алюминия дают 6 атомов водорода, таким 
образом  10  моль  алюминия  дадут  10/2*6=30  моль  водорода  или  же,  согласно  (3)  30  грамм.  То  есть 
1КВт*ч=30 граммам водорода. 
Много  это  или  мало?  По  данным  Агентства  Республики  Казахстан  по  статистике[5]  в    2012 
году в Казахстане было произведено 90,6 млрд Квт*ч электроэнергии, что дало бы нам 2 718 000 тонн 
водорода. При том по данным того же агентства 22 326 000 тонн условного топлива в виде моторного 
бензина  было  использовано  в  РК  непосредственно  в  качестве  топлива  или  энергии  [6].  Необходимо 
учесть,  что  удельная  теплота  сгорания  водорода  (120,9  МДж/кг)  в  четыре  раза  выше  теплоты 
сгорания условного топлива (29 МДж/кг).  
В  процентном  соотношении  получаем:  2 718 000*4/22  326 000*100=48%  потребностей 
автомобильного рынка РК в бензине можно покрыть за счет побочного и практически бесплатного, а 
кроме  того  экологически  чистого  и  неисчерпаемого  топлива.  И  это  самые  скромные  расчеты, 
поскольку не принимаем во внимание более высокий КПД электромобилей и из фразы статагенства 
«в  качестве  топлива  или  энергии»  ясно,  что  не  весь  произведенный  бензин  пошел  на  нужды 
автотранспорта. Тем не менее, даже при всем этом 48% это  очень значительная часть. Достаточная, 
для того, что бы заняться проектом ради одного только водорода (напомним, что производим еще и 
электроэнергию). 
Предложенная  схема,  по  сути  повторяет  процессы  происходящие  в  природе.  С  той  лишь 
разницей,  что  в  природе  солнечная  энергия  аккумулируется  в  процессе  фотосинтеза  в  уголь  (и 
углеводороды),  на  что  тратятся  сотни  миллионов  лет  и  при  использовании  угля  происходит 
загрязнение  атмосферы.  В  предложенной  же  схеме  солнечная  энергия  аккумулируется  в  процессе 
электролиза  в  алюминии  и  этот  процесс  занимает  чуть  менее  суток.  Кроме  того,  отсутствует 
негативное воздействие на окружающую среду. 
Заключение. В работе разработан и предложен инновационный и экологически чистый способ 
производства  (путем  сжигания  алюминия  в  модифицированных  теплоэлектростанциях)  и 
транспортировки электрической энергии с попутным получением промышленного водорода. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Рубиа, К., Nakicenovic, N., Экроуд, С., & Грант, П. “Transporting tens of GWatts of Green Power to the 
Market”. Potsdam. 2011. 
2.  Стребков,  Д.С.,  Рощин,  О.А.,  &  Юферев,  Л.Ю.  Исследование  резонансной  системы  передачи 
электрической энергии. Информационные ресурсы России, 21, 2011 
3.  Бекман,  И.  Н.  (б.д.).  Энергетика.  Получено  19  01  2013  г.,  из  Профессор  Бекман: 
http://profbeckman.narod.ru/Energ.htm#. Водородная_энергетика. 
4.  Инертный 
анод. 
(б.д.). 
Получено 
12 
сентябрь 
2013 
г., 
из 
En+ 
Group: 
http://www.enplus.ru/about/innovations/anod/ 
5.  Агентство Республики Казахстан по статистике, 2013. 
6.  Топливно-энергетический баланс / Статистический сборник, 2012. 
 
REFERENCES 
1.  Rubia , K., Nakicenovic, N., Ekroud, S., & Grant, P. "Transporting tens of GWatts of Green Power to the 
Market". Potsdam. 2011. 
2.  Strebkov,  DS,  Roschin,  OA  &  Yuferev,  LY  Investigation  of  the  resonant  system  of  electric  power 
transmission . Information Resources of Russia, 21, 2011. 
3.  Beckman,  JH  (  nd).  Energy.  Retrieved  January  19,  2013,  from  Professor  Beckmann: 
http://profbeckman.narod.ru/Energ.htm #. Vodorodnaya_energetika. 
4.  The  inert  anode.  (nd).  Retrieved  September  12,  2013,  of  En+  Group:  http://www.enplus.ru/about/ 
innovations/anod/. 
5.  Kazakhstan Agency for Statistics, 2013. 
6.  Energy balance / Statistical Compendium, 2012. 
 
 Казиев Ғ.З., Ахметов Р.М., Набиева Г.С., Файзрахманова К.Ж. 
Ілеспе сутекті алумен электроэнергияны тасмалдау және өндірістің жаңа тәсілі 
Түйіндеме.    Өнеркәсіптік  сутекті  ұзақ  арақашықтықтан  жолай  алу  арқылы  электроэнергияны  өндіру 
және  тасмалдау  жаңартпашыл  әдіс  қарастырылады.  Бар  жүйелерде  электроэнерияны  өндіру  және  тасмалдау 
әдістерін талдау негізінде осындай жүйелердің негізгі кемшіліктері анықталды. Алюминийді қолдану негізінде 
экологиялық  таза  электроэнергияны  өндіру  мен  тасмалдау  мәселесіне  идея  және  қойылым  құрылды. 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
147
Электроэнергияны тасмалдау мен сақтауға технологиялық цикл ұсынылды және өңделді. Алюминийді қолдану 
негізі бойынша кейбір есептеулер келтірілді. 
Кілттік сөздер: жүйелер, электроэнергия, тәсіл, электроэнергияны өндіру және тасмалдау. 
 
Kaziev G.Z., Akhmetov R.M., Nabiyeva G.S., Fajzrahmanova K..Zh. 
Innovative ways of production and transportation of electric energy producing hydrogen fair 
Summary.  Considered an innovative method of production and transportation elekroenergii long distances with 
a  fair  yield  of  industrial  hydrogen.  Based  on  the  analysis  of  existing  systems  and  methods  of  production  and 
transportation of electricity identified major shortcomings of such systems. Formulated the idea and problem statement 
cleaner  production  and  transportation  of  electricity  through  the  use  of  aluminum.  Developed  and  proposed  a  process 
cycle of the electricity storage and transportation. Are some calculations to substantiate the use of aluminum. 
Key words: systems, elekroenergii, method, electricity storage and transportation. 
 
 
ӘОЖ 004.8.032.26; 004.89 
 
Б.С. Ахметов
1
, А.И. Иванов
2
, Т.С. Картбаев
1 
(
1
Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті, Алматы, Қазақстан) 
(
2
Пенза ғылыми-зерттеу электротехникалық институты, Ресей, Пенза) 
 
НЕЙРОЖЕЛІЛЕРДІҢ АРТЫҚ БАЙЛАНЫСТАРЫ БОЛУЫНАН БИОМЕТРИЯЛЫҚ-
КОДТЫҢ ІШІНАРА ӘШКЕРЕЛЕНУ ҚАУПІ МЕН ОЛАРҒА ҚАРСЫ ТҰРУ ӘДІСІ 
 
Аңдатпа.  Ұсынылып  отырған  мақалада,  нейрожелілердің  артық  байланыстары  болуынан  био-кодтың 
ішінара әшкерелену қаупі, яғни Маршалко шабуылы сияқты ақпараттарды нейрожелілік биометриялық қорғау 
құралдарына төнетін қауіптер және оларға қарсы тұру әдісі қарастырылған. 
Түйін  сөздер:  ақпаратты  қорғау,  биометрия,  нейрожелі,  ақпаратты  қорғау  құралдарына  төнетін  қауіп, 
Маршалко шабуылы  
 
Кіріспе 
Қарқынды  келе  жатқан  заманауи  қоғамды  ақпараттандыру  үрдісі  мен  халықтың  электронды 
үкімет  және  бизнестің  ON-LINE  қызметтерін  қолдануға  белсенді  өтуі,  сонымен  бірге  электронды 
қызметтер  азаматтардың  электрондық  хабарласуын  сенімді  авторизациялау,  ал  азаматтар  Интернет 
желісінде  айналып  жүретін,  өз  жеке  ақпараттарын  сенімді  қорғауды  қажет  етуінен  біздің 
қоғамымызда  күрделі  мәселе  туындады.  Осы  мәселені  шешудің  ең  тиімді  жолдарының  бірі  кодты 
қолданушының биометриясына байланыстыру екені белгілі мәселе [1]. Бірақ, таза күйінде олар теру 
шабуылдарына төмен тұрақтылыққа ие болғандықтан, шектеулі қолданысқа ие [2-6]. 
Қазіргі кездегі қалыптасқан биометриялық куәландыру орталығының жүйесінде биометриялық 
шаблон 
қалыптастырылады. 
Биометриялық 
шаблонды 
шифрлауға 
болмайды, 
себебі 
идентификациялау  жүйесі  оны  қолдануы  қажет.  Мәселені  шешуге  бұл  әдіс  биометриялық 
шаблондарды  жоғалту  қаупі  болғандықтан  қатерлі,  бірақ  полициялық  төлқұжатты-визалық  тексеру 
және ұжымдық биометриялық жүйеге кіруді шектеу қосымшаларында қолдануға толық лайықты [7]. 
Алайда,  қолданушы  саусақ  таңбасы  немесе  көзінің  шатырша  қабығы  суретінің  биометриялық 
шаблоны  тек  оның  биометриялық  картасына  ғана  емес,  сонымен  қатар,  сәйкес  ортақтандырылған 
деректер қорына да түседі. Бұл осы ұйымда жұмыс істейтін, сондай-ақ онымен белсенді әрекеттесетін 
сырттың  адамдарының  үлкен  көлемдегі  жасырын  биометриялық  ақпараттары  жиналатын  ұжымдық 
биометриялық  деректер  қоры  болуы  мүмкін.  Ең  көп  көлемдегі  жасырын  биометриялық  ақпарат 
мемлекеттік  биометриялық деректер қорында жиналуы мүмкін. Адамдардан олардың биометриясын 
алып, үлкен деректер қорында оларды орналастыру өте қауіпті болып есептеледі.     
Биометриялық шаблондарды әшкерелеу қауіпін болдырмау үшін бір жағынан жоғары дәрежелі 
сенімділікпен  аутентификациялауға  мүмкіндік  беретін,  екінші  жағынан  адам  биометриясын 
бақылауға  және  түсінуге  қол  жеткізбейтін  ететін,  жаңа  биометриялық  технологияларды  құру  қажет 
болды.  Бұл  мәселелер  де,  биометриялық  деректерді  ішінара  жасырын  және  иесіздендіруді 
қамтамасыз етудің бір жолы үлкен және өте үлкен өлшемдегі нейрондық желілерді қолдану  арқылы 
шешілді [7-11].  
Нейрожелілік  шешімнің  жағымды  жағы  бұрын  ашық  түрде  сақталған  биометриялық 
шаблонның  болмауы,  ал  оның  орнына  нейрожелілік  биометрия-кодты  түрлендіргіш  пайда  болды. 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
148 
Шын  мәнінде,  бұл  нейрондық  желі  нейрондары  байланысының  кестесі  мен  «Өзім»  нейрондық 
желісін  тануға  үйретілген  синаптикалық  байланыстар  кестесі.  Үйретілген  нейрондық  желі 
байланыстары  кестесі  мен  коэффициенттер  салмағы  кестелері  бойынша  биометриялық  бейнелер 
қорынан  адамды  табу  техникалық  жақтан  өте  қиын  болғандығы  есебінен  биометрия  құпиялылығы 
қамтамасыз  етіледі.  Нейрожелілік  контейнерде  орналастырылған  биометрия  құпиялылығы  шифрлау 
қамтамасыз ететін құпиялылық деңгейімен пара-пар келеді [7, 8,12]. 
Бірақ, осы күнге дейін қолданылып келген бұл шешімдерге де төнетін қауіп-қатерлер табылып 
отыр.  Яғни,  мұндай  жүйелерге  нейрожелілердің  артық  байланыстары  болуынан  био-кодтың  ішінара 
әшкерелену қаупі яғни Маршалко шабуылы сияқты қауіп-қатерлер төнуі мүмкін. Ұсынылып отырған 
мақалада,  осындай  қауіптерлердің  сипаттамалары  мен  қатар  оларға  қарсы  тұру  әдістері  де 
қарастырылған.  
Нейрожелілердің артық байланыстары болуынан биометрия-кодтың ішінара әшкерелену 
қаупі яғни, Маршалко шабуылы. Жасанды нейрондық желілердің «айқын емес экстракторлардан» 
айырмашылығы, олар бастапқы «кедей» биометриялық мәліметтерді байытуға қабілетті және байыта 
отырып,  оларды  кванттауды  іске  асыратыны  белгілі.  Әртүрлі  биометриялық  мәліметтерді  бір-біріне 
біріктіре отырып, нейрондардың үлкен санын алуға болады.  
Осыған  орай,  нейрондардың  біраз  бөлігі  көршілес  нейрондармен  сәйкес  кіріс  байланысқа  ие 
болады. Мұндай нейрондардағы кіріс байланыстарының сәйкес келуі немесе бірінің үстіне бірі сәйкес 
түсуі  биометрия-кодты  әшкерелеу  үшін  қолданылуы  мүмкін.  Шабуылдың  бұл  түрін  алғаш  рет  2013 
жылдың сәуір айында Г.Б. Маршалко [13] сипаттады. Қазіргі кездегі ең қауіпті шабуылдардың бірі – 
Маршалко шабуылының мәні 1-суретте бейнеленген. 
 
 
 
1-сурет. Жасанды нейрондық желілердің кіріс байланыстарының сәйкес келуі немесе бірінің үстіне бірі сәйкес 
түсуіне бағытталған Маршалко шабуылы 
 
1-суретте  нейрон-1  мен  нейрон-32-нің  ортақ  кіріс  байланысының  (барлық  нейрон  желілерінің 
29 кірісі) табылғаны берілген. МЕСТ Р 52633.5 стандарты нақты үйрету алгоритмін бергендіктен, оң 
әсерімен  қатар  (есептеу  тұрақтылығының  өсуі  мен  үйрету  уақытының  қысқаруы)  нейрон-1  және 
нейрон-32  салмақтық  коэффициенттері  модулі  бойынша  тең  болғанына  байланысты  теріс  әсері  де 
туындайды. Сонымен қатар, бұл салмақтық коэффициенттерінің таңбаларын салыстыра отырып, био-
кодтың  разрядының  1  және  32  күйі  туралы  шешім  қабылдауға  болады.  Егер  салмақтық 
коэффициенттерінің таңбалары бірдей болса, онда шығыс разрядтарының 1 және 32 күйлері де бірдей 
болады.  Егер  салмақтық  коэффициенттерінің  таңбалары  әртүрлі  болса,  онда  био-кодтың  1  және  32 
разряды инверсиямен байланысты. 
Сандық  модельдеу  Маршалко  шабуылының  әсері  жоғары  екендігін  көрсетеді.  Оны  жүзеге 
асыра отырып, 256 бит кілттің жалпы санынан 200 битті байланыстыруға болады. Яғни, био-кодтың 
қалған тұрақтылығы небары 56 күшті корреляцияланған битті құрайды. Мұндай қауіпті шабуылға үш 
тәсілмен қарсы тұруға болады: 
1-тәсіл.  Нейрондардың  кіріс  байланыстарының  сәйкестігін  толығымен  болдырмау  (Маршалко 
шабуылына қарсы тұрудың бірінші нұсқасы); 
2-тәсіл.  Қиылысатын  байланыстары  бар  нейрон  мәліметтерін  өзін-өзі  шифрлаумен  қорғау 
(Маршалко шабуылына қарсы тұрудың екінші нұсқасы); 
3-тәсіл. Жалпы байланыстары бар нейрондарды үйретудің итерациялық алгоритміне жиі оралу 
және  анықталған  50%  нейрондардың  жалпы  кірістік  байланыстары  үшін  МЕСТ  Р  52633.5  кері 

жүктеу/скачать 38,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: