https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/52350 2026-09-13T22:45:27Z https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/52366 Data compression algorithms in modern web technologies: An analysis of Gzip, Brotli and Zstandard methods for optimising content delivery Lutsak, D.; Луцак, Д. The study aimed to provide a theoretical justification for and a comparative evaluation of the lossless compression algorithms Gzip, Brotli and Zstandard in modern web technologies for optimising content delivery. The methodological framework encompassed a theoretical generalisation of the principles of lossless compression, an analysis of technical specifications and software implementations, the construction of a comparative matrix, structural and functional modelling of the web pipeline, and a formalised assessment of the algorithms’ suitability for different types of web resources. As a result, the study established that the efficiency of web content compression was determined not only by the properties of a specific algorithm, but also by the structure of the resource, the level of data redundancy, the response formation mode under the Hypertext Transfer Protocol, content encoding support, CPU overhead, memory requirements, and the capabilities of the client-server infrastructure. The study demonstrated that Hypertext Markup Language (HTML), Cascading Style Sheets (CSS), JavaScript and JavaScript Object Notation (JSON) are suitable for lossless compression due to the repetitiveness of syntactic constructs, service characters, tags, ors, code fragments, keys and nested structures. A comparative analysis identified the functional profiles of the algorithms: Gzip – a basic, compatible solution for static and dynamic responses over the Hypertext Transfer Protocol; Brotli – an option for pre-compressed static text resources; Zstandard – a solution for high-speed, streaming and scalable scenarios, provided there is infrastructure support. The structural-functional model of the web compression pipeline were used for the ion of a method to be presented as a sequence of technical decisions: “resource type → generation mode → structural repeatability → encoding support → latency and resource requirements → algorithm ion → transmission of the compressed stream → clientside decompression”. The practical significance of the results lies in the ability of web developers, system architects and performance optimisation specialists to use the proposed scheme to Gzip, Brotli or Zstandard according to the resource type, compression mode and capabilities of the web infrastructure.; Метою дослідження було теоретично обґрунтувати та порівняльно оцінити алгоритми безвтратного стиснення Gzip, Brotli та Zstandard у сучасних веб-технологіях для оптимізації передавання контенту. Методологічна база охоплювала теоретичне узагальнення принципів безвтратної компресії, аналіз технічних специфікацій і програмних реалізацій, побудову порівняльної матриці, структурнофункціональне моделювання вебконвеєра та формалізовану оцінку придатності алгоритмів до різних типів вебресурсів. У результаті встановлено, що ефективність стиснення веб-контенту визначалася не лише властивостями конкретного алгоритму, а й структурою ресурсу, рівнем повторюваності даних, режимом формування відповіді за протоколом передавання гіпертексту, підтримкою кодування вмісту, витратами центрального процесора, вимогами до пам’яті та можливостями клієнт-серверної інфраструктури. Показано, що мова розмітки гіпертексту, каскадні таблиці стилів, JavaScript і об’єктна нотація JavaScript є придатними до безвтратної компресії завдяки повторюваності синтаксичних конструкцій, службових символів, тегів, селекторів, фрагментів коду, ключів і вкладених структур. Порівняльний аналіз дав змогу визначити функціональні профілі алгоритмів: Gzip – базове сумісне рішення для статичних і динамічних відповідей за протоколом передавання гіпертексту; Brotli – варіант для попередньо стиснених статичних текстових ресурсів; Zstandard – рішення для швидкісних, потокових і масштабованих сценаріїв за умови інфраструктурної підтримки. Структурно-функціональна модель вебконвеєра компресії дала змогу подати вибір методу як послідовність технічних рішень «тип ресурсу → режим формування → повторюваність структури → підтримка encoding → вимоги до затримки й ресурсів → вибір алгоритму → передавання стисненого потоку → клієнтська декомпресія». Практична значимість результатів полягає у можливості використання запропонованої схеми веброзробниками, системними архітекторами та фахівцями з оптимізації продуктивності для вибору Gzip, Brotli або Zstandard відповідно до типу ресурсу, режиму компресії та можливостей вебінфраструктури. 2026-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/52364 3D modelling of warehouse logistics in FlexSim software: Optimisation of logistics processes and resource management Slipenkyy, E.; Сліпенький, Є. The purpose of the study was to theoretically substantiate the potential of FlexSim software for threedimensional modelling of warehouse logistics, improving warehouse processes, and providing analytical support for resource management in warehouse logistics systems. The study was theoretical and analytical in nature and was based on the systematisation of structural components of the composition, areas of three-dimensional modelling, FlexSim functionality, and resource balancing methods. The results showed that a warehouse should be viewed not as a static space for storing goods, but as a process-based system in which goods receipt, identification, storage, replenishment of picking zones, order picking, internal transport, packaging, dispatch, and stock control form a single operational chain. It was established that the three-dimensional model in FlexSim should combine the physical components of the warehouse – zones, racks, routes, workstations, equipment, conveyors, and automated vehicles – with logical components: queues, buffers, routing rules, service priorities and resource usage modes. Systematisation of 3D modelling areas has shown that optimisation of warehouse processes was formed at the spatial, process, and resource levels. The spatial level was estimated through average storage capacity utilisation ≥90% and peak capacity utilisation ≥100%; process level through time product acceptance to placement <3.5 h, internal order processing cycle <3.36 h, and full order processing cycle <6 h; resource level through ion and shipment performance ≥70 order lines/man-hour, overtime share <1.88%, average waiting time, maximum queue length, and resource utilisation level. The practical significance of the study is to form an integral conceptual model that is valuable for logistics managers, warehouse managers, and supply chain analysts, as it allows them to pre-identify bottlenecks, queues, downtime, resource imbalances, and risks of disrupting the rhythm of warehouse operations.; Мета дослідження полягала в теоретичному обґрунтуванні потенціалу програмного забезпечення FlexSim для тривимірного моделювання складської логістики, удосконалення складських процесів і забезпечення аналітичної підтримки управління ресурсами в складських логістичних системах. Дослідження мало теоретико-аналітичний характер і ґрунтувалося на систематизації структурних компонентів складу, напрямів тривимірного моделювання, функціональних можливостей FlexSim та методів ресурсного балансування. Результати показали, що склад доцільно розглядати не як статичний простір для зберігання товарів, а як процесну систему, у якій приймання, ідентифікація вантажів, розміщення, поповнення зон відбору, комплектування, внутрішньоскладське транспортування, пакування, відвантаження та контроль запасів утворюють єдиний операційний ланцюг. Встановлено, що тривимірна модель у FlexSim має поєднувати фізичні компоненти складу – зони, стелажі, маршрути, робочі станції, техніку, конвеєри й автоматизовані транспортні засоби – з логічними компонентами: чергами, буферами, правилами маршрутизації, пріоритетами обслуговування та режимами використання ресурсів. Систематизація напрямів 3D-моделювання засвідчила, що оптимізація складських процесів формується на просторовому, процесному та ресурсному рівнях. Просторовий рівень оцінено через середній рівень використання складської місткості ≥90 % і пікове використання місткості ≥100 %; процесний рівень – через час від приймання товару до його розміщення <3.5 год, внутрішній цикл обробки замовлення <3.36 год і повний цикл обробки замовлення <6 год; ресурсний рівень – через продуктивність відбору й відвантаження ≥70 рядків замовлень/людиногод, частку понаднормових годин <1.88 %, середній час очікування, максимальну довжину черги та рівень використання ресурсів. Практичне значення дослідження полягає у формуванні інтегральної концептуальної моделі, цінної для логістичних менеджерів, керівників складів та аналітиків ланцюгів постачання, оскільки вона дає змогу попередньо виявляти вузькі місця, черги, простої, ресурсні дисбаланси й ризики порушення ритмічності складських операцій. 2026-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/52363 Practical IT/OT integration of an edge-cloud hybrid digital twin for ship power plants Vychuzhanin, V.; Vychuzhanin, A.; Вичужанін, В.; Вичужанін, О. The increasing complexity and stringent real-time reliability requirements of modern ship power plants (SPPs) render conventional digital twins insufficient when relying solely on either physics-based or data-driven models. Furthermore, the lack of unified IT/OT integration and semantic consistency limits their practical deployment in operational maritime environments. The aim of this study was to develop and validate a hybrid digital twin (HDT) framework that ensures adaptive modelling, semantic interoperability, and secure real-time integration within the ship’s cyber-physical infrastructure. To achieve this, a cognitively adaptive HDT architecture was proposed. It merged physicsbased thermodynamic models with data-driven CNN-LSTM components via a dynamic authority-shift mechanism governed by real-time uncertainty. The framework incorporated a cognitive simulation model (CSM) based on OWL 2.0 ontologies and SWRL rules for the semantic validation of physical constraints directly within the operational loop. Additionally, a semantic-functional dual exchange (SFDX) protocol was introduced to unify physical telemetry and ontological descriptors. This integration of cognitive validation and dynamic model balancing ensured robust operation under sensor degradation and cyber-physical disturbances. Experimental validation was performed using a Hardware-inthe-Loop testbed simulating real SPP conditions. The results demonstrated stable operation exceeding 10⁴ messages per second, with end-to-end latency below 0.25 seconds and data loss under 0.3%. The hybrid model reduced mean remaining useful life prediction error by 20-25% compared to standalone approaches, maintaining physical-semantic consistency below a 3% deviation threshold. Architectural evaluation confirmed the effectiveness of a distributed onboard-edge-cloud paradigm, executing real-time control locally while delegating computationally intensive retraining to higher tiers. The proposed framework established a scalable foundation for trustworthy and cognitively integrated SPP digital twins (DTs).; Зростаюча складність та жорсткі вимоги до надійності в режимі реального часу сучасних суднових енергетичних установок (СЕУ) роблять традиційні цифрові двійники недостатньо ефективними, якщо вони спираються виключно на фізико-математичні моделі або моделі на основі даних. Крім того, відсутність уніфікованої інтеграції ІТ/ОТ та семантичної узгодженості обмежує їх практичне впровадження в реальних умовах морської експлуатації. Метою даного дослідження були розробка та валідація фреймворку гібридного цифрового двійника (ГЦД), який забезпечує адаптивне моделювання, семантичну інтероперабельність та безпечну інтеграцію в режимі реального часу в межах кіберфізичної інфраструктури судна. Для досягнення цієї мети було запропоновано когнітивно-адаптивну архітектуру ГЦД. Вона поєднала фізичні термодинамічні моделі з компонентами CNN-LSTM на основі даних за допомогою механізму динамічного перерозподілу довіри (authority-shift), що керується невизначеністю в режимі реального часу. Фреймворк включав когнітивну імітаційну модель (CSM) на базі онтологій OWL 2.0 та правил SWRL для семантичної валідації фізичних обмежень безпосередньо в контурі управління. Додатково було впроваджено протокол семантико-функціонального подвійного обміну (SFDX) для уніфікації фізичної телеметрії та онтологічних дескрипторів. Така інтеграція когнітивної валідації та динамічного балансування моделей забезпечила стійку роботу в умовах деградації сенсорів та кіберфізичних збурень. Експериментальна валідація була проведена з використанням апаратно-програмного стенду (Hardware-in-the-Loop), що імітує реальні умови експлуатації СЕУ. Результати продемонстрували стабільну роботу при швидкості обміну даними понад 10⁴ повідомлень на секунду, з наскрізною затримкою менше 0,25 секунди та втратою даних менше 0,3 %. Гібридна модель знизила середню похибку прогнозування залишкового корисного ресурсу на 20-25 % порівняно з ізольованими підходами, підтримуючи фізико-семантичну узгодженість на рівні відхилення менше 3 %. Оцінка архітектури підтвердила ефективність розподіленої парадигми «борт-межа-хмара» (onboard-edge-cloud), де управління в реальному часі виконується локально, тоді як обчислювально складні задачі перенавчання моделей делегуються на вищі рівні. Запропонований фреймворк створив масштабовану основу для надійних та когнітивно інтегрованих цифрових двійників СЕУ. 2026-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/52362 Methods of functional and formal verification of digital systems: Theoretical analysis and experimental application to modules of varying complexity Ostrianko, O.; Острянко, О. The study aimed to provide a theoretical justification of the nature of functional and formal verification of digital systems, to compare their methods, and to determine the possibilities for their coordinated application to digital modules of varying structural complexity. Methodology was based on normative-terminological, structural-analytical, functionalverification, formal logical and comparative-analytical methods, which made it possible to distinguish between scenariobased and property-based approaches to verifying hardware logic and to conduct an experimental and demonstrative verification of three test digital modules. The study established that functional verification ensured the verification of a digital module&039;s behavioural compliance with the specification through test inputs, expected output responses, test benches, simulation and analysis of functional mode coverage. Formal verification yielded a different type of verification conclusion, as it was aimed at confirming or refuting correctness properties, invariants, logical and temporal conditions, valid transitions and the unreachability of erroneous states. Experimental and demonstrative verification on a multiplexer, a finite-state machine and a simplified interface controller showed that, as the complexity of the digital module increased, the number of functional scenarios grew, mode coverage became more challenging, and the risk of failing to detect hidden states, deadlocks or rare signal combinations increased. For the multiplexer, both approaches yielded consistent results; for the finite-state machine, the verification of resets, states and transitions was enhanced; for the interface controller, formal verification improved the assessment of deadlocks, signal conflicts and erroneous modes. The feasibility of a combined strategy, in which functional scenarios, coverage analysis, formal properties and the interpretation of possible counterexamples complement one another, has been demonstrated. The practical significance of the results is determined by their application in digital design, hardware verification and educational and research environments for planning the verification of digital modules, refining specifications, conducting coverage analysis, interpreting counterexamples and making decisions regarding the correctness of hardware logic.; Метою дослідження було теоретичне обґрунтування сутності функціональної та формальної верифікації цифрових систем, порівняння їхніх методів і визначення можливостей узгодженого застосування до цифрових модулів різної структурної складності. Методологія ґрунтувалася на нормативно-термінологічному, структурно-аналітичному, функціонально-верифікаційному, формально-логічному та порівняльноаналітичному методах, що дало змогу розмежувати сценарний і властивісний підходи до перевірки апаратної логіки та здійснити експериментально-демонстраційну перевірку трьох тестових цифрових модулів. Установлено, що функціональна верифікація забезпечувала перевірку поведінкової відповідності цифрового модуля специфікації через тестові впливи, очікувані вихідні реакції, тестбенчі, симуляцію та аналіз покриття функціональних режимів. Формальна верифікація формувала інший тип перевірочного висновку, оскільки була спрямована на підтвердження або спростування властивостей коректності, інваріантів, логічних і часових умов, допустимих переходів та недосяжності помилкових станів. Експериментально-демонстраційна перевірка на мультиплексорі, скінченному автоматі та спрощеному інтерфейсному контролері показала, що зі зростанням складності цифрового модуля збільшувалася кількість функціональних сценаріїв, ускладнювалося покриття режимів і зростав ризик невиявлення прихованих станів, блокувань або рідкісних комбінацій сигналів. Для мультиплексора обидва підходи дали узгоджений результат; для скінченного автомата зросло значення перевірки скидання, станів і переходів; для інтерфейсного контролера формальна перевірка посилила оцінку блокувань, конфліктів сигналів і помилкових режимів. Обґрунтовано доцільність комбінованої стратегії, у якій функціональні сценарії, аналіз покриття, формальні властивості та інтерпретація можливих контрприкладів взаємно доповнюють один одного. Практичне значення результатів полягає в їх використанні в цифровому проєктуванні, апаратній верифікації та навчально-дослідних середовищах для планування перевірки цифрових модулів, уточнення специфікацій, аналізу покриття, інтерпретації контрприкладів і прийняття рішення щодо коректності апаратної логіки. 2026-01-01T00:00:00Z