Информационная энтропия для предсказания разрушений
Фундаментальное исследование учёных Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) может привести к появлению нового способа прогнозирования разрушений ответственных изделий на объектах повышенной опасности. Суть способа в объединении методов количественного рекуррентного анализа и акустической эмиссии. В перспективе для этого может быть создана новая интеллектуальная диагностическая система. Ученые ТГУ установили взаимосвязь между изменением поведения материала на микроуровне при пластической деформации, которая неминуемо заканчивается макроскопической потерей устойчивости и разрушением, и увеличением количества информации, содержащейся в потоке сигналов акустической эмиссии (АЭ) – ультразвукового «крика», который издает материал при его деформировании. Количество информации – это в некотором смысле такая же измеряемая величина как объем или скорость, и она характеризуется информационной энтропией Шеннона. Исследования проводили на образцах серебра и меди, одновременно фиксируя диаграммы растяжения и записывая сигналы акустической эмиссии. Материалы, в том числе металлические, из которых изготовлены все конструкции, при эксплуатации постепенно разрушаются. Это приводит к экономическим потерям, а иногда к техногенным катастрофам. Чтобы избежать этого, учёные всего мира пытаются спрогнозировать момент начала разрушений. В частности, используют метод акустической эмиссии: на металле закрепляют специальные высокочастотные датчики, которые «слышат» ультразвук, издаваемый металлом и фиксируют текущее состояние объекта. Сотрудники научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ – младший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Эйнар Аглетдинов и ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук Игорь Ясников применили сравнительно новый метод статистической обработки сигналов АЭ – количественный рекуррентный анализ (КРА), вычислив как меняется энтропия Шеннона. Ее рост говорит о критическом изменении текущего состояния материала, связанном с резким увеличением количества мало предсказуемых, но масштабных событий. В обычной жизни таким событиям соответствует понятие сенсации – что-то из ряда вон. – Метод КРА широко и успешно применяется для обработки самых разных сигналов не только в физике, но и в экономике, климатологии, океанологии, медицине. А вот применительно к акустической эмиссии метод КРА ранее практически не применялся, – рассказывает Эйнар Аглетдинов. – Ценность нашей работы в том, что мы, применяя эту связку, сначала вычислили критический момент, когда происходят необратимые процессы, приводящие к разрушению материала, а затем смогли подтвердить теорию экспериментально. Запись непрерывного потока сигналов АЭ без специальных методов анализа не позволяет определить начало каких-то серьезных изменений. В описанной работе ученые научились выявлять из анализа потока сигналов АЭ момент взрывного роста энтропии Шеннона, что говорит о многократном усложнении процесса. Также исследователи проанализировали экспериментальные кривые растяжения, одновременно с которыми была записана АЭ. По ним на основании представлений о физике процесса пластической деформации были определены точки, в которых кривые растяжения меняют свой характер. Первая такая точка совпала с моментом взрывного роста энтропии Шеннона. Именно этому моменту, предположительно, соответствует начало деструктивных изменений в материале как предвестниках полного разрушения образца. Важно то, что для определения такой критической точки из кривой растяжения, образец надо довести до разрушения, а соответствующий ей момент резкого изменения энтропии Шеннона можно определить практически одновременно с этим изменением. То есть сочетая методы КРА и АЭ, образец не надо разрушать, чтобы определить момент, когда разрушение только начинается. Пока это фундаментальная работа, но она имеет большой потенциал в будущем стать основой эффективной методики прогнозирования разрушения реальных изделий. Статья учёных ТГУ с результатами экспериментов опубликована на английском языке в издании Physical Review. Самый престижный научный журнал по физике существует с 1893 года. За 130 лет в нём были опубликованы фундаментальные статьи, определившие развитие физической мысли: от измерения заряда электрона до предсказания существования бозона Хиггса за 50 лет до его обнаружения. Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках реализации научного проекта № 22-72-00117.
В конце апреля завершился приём творческих работ для участия в четвертом международном творческом конкурсе «#НеМагия: Биотех». Напомним, что конкурс проводится АНО «Живой город»
Сегодня, 27 апреля, в Алтайском государственном аграрном университете в рамках проекта «Поколение АГРО» прошли два мастер-класса для школьников по правильному приготовлению пельменей и натурального мороженого
26 апреля в Алтайском государственном аграрном университете прошла IV Всероссийская (национальная) заочная научно-практическая конференция «Кадастр недвижимости, геодезия, организация землепользования: Опыт практического применения»
В завершающий день Регионального этапа Чемпионата высоких технологий в компетенции «Агроботы (агророботы) (юниоры)» его участники посетили Алтайский государственный аграрный университет
25 апреля в Алтайском государственном аграрном университете в рамках федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства» состоялся тренинг предпринимательских компетенций для студентов вуза
На базе Алтайского государственного аграрного университета состоялось совещание Всероссийского Совета молодых ученых и специалистов аграрных вузов по Сибирскому и Дальневосточному федеральным округам.
25 апреля в Алтайском государственном аграрном университете состоялась Национальная научно-практическая конференция «Агрострахование, как механизм компенсации ущерба сельхозтоваропроизводителей»
Сегодня, 25 апреля, в Алтайском государственном аграрном университете состоялся научно-консультационный семинар «Правило 4К. Кормозаготовка. Кормление. Комфорт. Кадры», организованный совместно с компанией «SPICA». Семинар прошел в новом коворкинг-пространстве, созданном компанией для студентов университета
25 апреля в Алтайском государственном аграрном университете состоится Национальная научно-практическая конференция «Агрострахование, как механизм компенсации ущерба сельхозтоваропроизводителей»
18 апреля студенты Алтайского государственного аграрного университета приняли участие в прошедшем в Барнауле международном круглом столе для молодых ученых «Роль целины в развитии Алтайского края РФ и северо-восточных регионов Казахстана: история и современность»
Сегодня, 18 апреля, в Алтайском государственном аграрном университете состоялась III Международная научно-практическая конференция «Современные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) вывели на качественно новый уровень технологию плазменно-электролитической обработки. Это позволит управлять её производительностью и свойствами керамических слоёв, формируемых на поверхности изделий, применяемых в энергетическом и химическом машиностроении, медицине и других областях промышленности, а главное, надёжно прогнозировать ожидаемые эффекты от варьирования параметров обработки.
Пандемия COVID-19 вызвала значительные изменения в энергетическом секторе по всему миру. Исследование, проведённое специалистами Тольяттинского государственного университета (ТГУ) выявило усиление роли частных лиц в производстве и распределении энергии, при этом потреблять энергию люди стали более осознанно.
24 апреля на опытном поле Алтайского государственного аграрного университета в окрестностях Барнаула пройдет мероприятие, посвященное демонстрации возможностей беспилотных авиационных систем в сельском хозяйстве – авиасалон «АлтайАгроБАС-2024»
