Pull to refresh
  • by relevance
  • by date
  • by rating

Машинное обучение и нейросети позволили сократить время моделирования крупномасштабной структуры Вселенной в 1000 раз

Machine learningPhysicsAstronomy

По мере того, как телескопы стали более совершенными, данные наблюдений за галактиками, квазарами и материей в межгалактическом пространстве стали более подробными и способными охватить все большие диапазон эпох Вселенной. Но ничего не возникает из практических наблюдений — для начала нужна гипотеза. Космологические симуляции — важная часть исследования природы Вселенной, та самая гипотеза, рождаемая в ходе наблюдения за моделью. Моделирование формирования галактик помогает предсказать поведение вселенной и ее компонентов в различных сценариях и решить проблемы темной материи как одну из задач современной космологии.

Проблема заключается в том, что любое моделирование ограничено конечными вычислительными ресурсами — исследователям приходится находить компромисс между степенью разрешения (количеством частиц) в модели и размерами пространства (box), в котором будет совершаться моделирование. Для ее решения профессорами университета Карнеги-Меллона, института Флэтайрон и Калифорнийского университета была создана программа, которая в связке с нейронными сетями и применением технологии Deep Learning на базе моделей низкого разрешения (LR) путем предсказания того, как гравитация влияет на частицы с течением времени, создает модели сверхвысокого разрешения (SR). Обучается она этому по уже имеющимся моделям высокого разрешения (HR). В результате создается SR-модель с количеством частиц, в 512 раз превышающим количество частиц в LR-версии модели, предсказывая их смещение от начальных позиций. Кроме того, процесс генерации является стохастическим, что позволяет исследовать мелкомасштабные моделирования.

Читать далее
Total votes 8: ↑8 and ↓0+8
Views3.1K
Comments 0

Факультатив «Компьютерное моделирование физических процессов»

Self Promo
Пост актуален для петербургских школьников 8-11 классов и их родителей.

Я, параллельно с организацией Центра технического творчества молодежи в СПбГПУ и кружка «Сделай Сам!» в ФМЛ №239, занимаюсь научной деятельностью, которая связана с компьютерным моделированием различных физических процессов: бразильский тест, вибрационное сверление, искусственная керамика, пару месяцев назад я защитил магистерскую по данной тематике (постер).

Несмотря на сложность и наукоемкость компьютерного моделирования, многие его аспекты могут быть освоены школьниками. Это открывает для школьников новый путь решения физических задач (используя программирование); учит грамотно реализовывать физические модели в своем программистком творчестве (к примеру, пригодится при создании своих игрушек); а для кого-то компьютерное моделирование может стать будущей специальностью.



На данный момент существует нехватка образовательных курсов, посвященных основам компьютерного моделирования. Чтобы устранить пустоту было решено провести в Академии Информатики для Школьников краткосрочный образовательный факультатив на весенних каникулах (март 2012г.), который являлся бы вводной в тему компьютерного моделирования физических процессов.

Подробнее о факультативе


Читать дальше →
Total votes 42: ↑31 and ↓11+20
Views2.2K
Comments 23

Опыт использования Freefem++ и NetGen в программе моделирования аэродинамических процессов

Website developmentProgrammingMathematics
Sandbox

Введение


Авторам данной статьи довелось выполнить довольно редкий по своему характеру проект. Требовалось разработать коммерческую программу моделирования процессов движения воздушной среды в чистом помещении. Чистое помещение — это производственное помещение, отвечающее определенным требованиям по чистоте воздуха, температуре и скорости его движения. Основной показатель чистоты — это класс чистоты, который определяется ГОСТом по концентрации частиц в воздухе. Потоки воздуха в чистом помещении направляются так, чтобы обеспечить эффективное удаление пыли и аэрозолей из помещения. Требования могут также ограничивать градиенты температуры в пространстве и во времени. Программа Cleanroom предназначена для использования в качестве инструмента проектировщика чистых помещений. С ее помощью проектировщик должен выполнять размещение оборудования и элементов вентиляции, а по результатам моделирования процессов в воздушной среде определять степень соответствия варианта размещения предъявляемым требованиям по чистоте.
Читать дальше →
Total votes 12: ↑12 and ↓0+12
Views12K
Comments 0

Моделирование физических процессов при разработке электроники: почему и для чего?

System Analysis and DesignWorking with 3D-graphicsCAD/CAMManufacture and development of electronicsDesign

Разработка корпусов для электроники — одна из наших любимых тем на Хабре. Мы уже рассказывали о роли промдизайна, разработке конструкции и производстве прототипов, но пока не затрагивали одну из самых интересных и важных тем — испытания спроектированных устройств, как виртуальные, так и реальные.

Выдержит ли корпус удар в трех плоскостях? Деформируется при экстремальных температурах? Хорошо ли продумана внутренняя система охлаждения электроники? Ответить на эти вопросы можно двумя способами. Первый: провести испытания готового устройства (прототипа) в реальной жизни и по результатам отправить его на доработку. Второй: провести виртуальное моделирование физических процессов и скорректировать проблемные места на этапе разработки. Это гораздо быстрее и эффективнее, так можно получить рабочие прототипы уже на первой итерации. Давайте рассмотрим оба варианта на реальных проектах…
Читать дальше →
Total votes 50: ↑48 and ↓2+46
Views22K
Comments 48

«Технология» получения уравнений динамики ТАУ. И почему System Identification is sucks, а рулит «честная физика»

AlgorithmsCAD/CAMMathematicsSCADAMatlab
Tutorial
При обсуждении предыдущей статьи про модельно-ориентированное проектирование возник резонный вопрос: если мы используем данные эксперимента, а можно ли поступить еще проще, засунуть данные в System Identification и получить модель объекта, не заморачиваясь с физикой вообще? Не изучая всякие многоэтажные формулы Навье-Стокса, Бернулли и прочих Штангель циркулей с Рабиновичами? Испытали объект – получили результат.

image

Мы же представляли модель ракеты ФАУ2 в виде одной передаточной функции, можно посмотреть здесь… И, вроде, все работало. Зачем же нам нужно сначала изучать математический анализ и дифференциальные исчисления, когда есть волшебная кнопка, получающая модель из испытаний?
Читать дальше →
Total votes 17: ↑14 and ↓3+11
Views5K
Comments 20

Математики на примере «пятнашек» вычисляют, как возникает случайность

MathematicsPopular science
Translation
image

Задача головоломки «пятнашки» — упорядочить пронумерованные плитки. Сегодня математики решили обратную задачу — как перепутать головоломку.

Вероятно, вы играли в «пятнашки». Это расстраивающая, но аддиктивная игра, состоящая из 15 плиток и одного пустого пространства, выстроенных в сетку 4 на 4. Задача заключается в перемещении плиток и выстраивании их в порядке возрастания чисел или, в некоторых версиях, сборке из них изображения.

После своего появления в 1870-х годов она вошла в стандартный набор игр. Кроме того, она привлекла внимание математиков, которые больше века изучали решения головоломок различного размера и начальных конфигураций.

Сегодня появилось новое доказательство решения «игры в 15», но в обратном порядке. Математики Юн Чу и Роберт Хоу из Университета Стони Брук определили количество ходов, необходимое для превращения упорядоченного поля в случайное.
Читать дальше →
Total votes 16: ↑15 and ↓1+14
Views3.8K
Comments 10

Моделирование работы георадара

PythonPopular sciencePhysics
Tutorial
Георадар (радиотехнический прибор подповерхностного зондирования, GPR, Ground Penetrating Radar), применяющийся в настоящее время весьма широко — от картирования нор кроликов и изучения ящериц до поиска мин, остается достаточно дорогим удовольствием.

image

Дисплей георадара (кадр из британской телепередачи «Команда времени»)

Но оценить его возможности и изучить различные аспекты взаимодействия электромагнитного поля георадара со средой можно и без приобретения/аренды «железного» устройства. В этом нам поможет пакет gprMax (gpr — от абреввиатуры GPR, Max — начальные буквы фамилии Джеймса Клерка Максвелла, заложившего основы электродинамики), распространяющийся под лицензией GNU GPL v3.
Авторы этого проекта, начатого в 1996 году — Крэйг Уоррен (Craig Warren) из Нортумбрийского университета и Антонис Джианопулос (Antonis Giannopoulos) из Эдинбургского университета. Пакет был изначально разработан на C, а затем полностью переписан на комбинации Python 3/Cython.

image
Читать дальше →
Total votes 23: ↑23 and ↓0+23
Views7.4K
Comments 15

Процедурная гидрология: динамическая симуляция рек и озёр

Working with 3D-graphicsGame development
Translation
Примечание: полный исходный код проекта выложен на Github [здесь]. В репозитории также содержится подробная информация о том, как читать и использовать код.

После реализации симуляции гидравлической эрозии на основе частиц я решил, что возможно будет расширить эту концепцию для симуляции других аспектов поверхностной гидрологии.

Я исследовал уже существующие методики процедурной генерации рек и озёр, но найденные результаты меня не устроили.

Основной задачей многих методов является создание систем рек (очень красивых) при помощи различных алгоритмов (иногда на основании заранее созданной карты высот или обратной задачи), но им недостаёт сильной реалистичной связи между рельефом и гидрологией.

Кроме того, на некоторых ресурсах рассматривается обработка модели воды на рельефе в целом и используют симуляцию жидкостей высокой сложности.

В этой статье я продемонстрирую свою попытку преодоления этих проблем при помощи техники, расширяющей возможности симуляции гидравлической эрозии на основе частиц. Также я объясню, как в целом решаю задачу «воды на рельефе».

В своём методе я стремлюсь одновременно и к простоте, и к реализму ценой небольшого повышения сложности базовой системы эрозии. Рекомендую прочитать мою предыдущю статью об этой системе [здесь, перевод на Хабре], потому что новая модель строится на её основе.
Читать дальше →
Total votes 22: ↑22 and ↓0+22
Views5.3K
Comments 4

Увидеть своими глазами: вселенная и Большой взрыв

Popular sciencePhysics

Метаматериалы — композиты со структурными элементами, размерами много меньше длины волны излучения, обладают не только необычными свойствами, такими как отрицательный коэффициент преломления, но и способностью имитировать космологические уравнения. Они открывают новые возможности старым добрым аналоговым компьютерам. А чем хороши аналоговые вычисления? Результат виден практически сразу. Итак, на картинке ниже мы видим… Большой взрыв! Читаем, как это получилось.

Читать дальше →
Total votes 14: ↑12 and ↓2+10
Views6.8K
Comments 5

3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического управления. ч. 3.2 Простейшие типовые звенья

System Analysis and DesignMathematicsMatlabSystems engineeringVisual programming
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!


Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.


В предыдущих сериях:
1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ).
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.


Тема сегодняшней статьи:
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.

Хочешь вкусить плодов познания? — Грызи гранит науки!



Читать дальше →
Total votes 16: ↑10 and ↓6+4
Views6.4K
Comments 22

Численное моделирование для разработки новых продуктов и технологий

Северсталь corporate blogCAD/CAM
Привет, Хабр!

Уже более 5 лет мы используем численное моделирование в качестве метода решения различных инженерных задач:

  • определение параметров технологических процессов, которые не могут быть измерены в ходе натурных испытаний;
  • оценка эффективности оборудования и технологий, планируемых к использованию;
  • продвижение новых и уникальных продуктов клиентам;
  • определение требований к механическим характеристикам перспективных материалов в технологиях будущего

Я, Олег Копаев, отвечаю в «Северстали» за численное моделирование, и сегодня я представляю вашему вниманию подборку наиболее интересных проектов, выполненных нами за прошедший год.


Моделирование – возможность изучить потоки жидкой стали в промежуточном ковше установки непрерывной разливки
Читать дальше →
Total votes 10: ↑10 and ↓0+10
Views2.2K
Comments 0