Пресс-релизы // » Добавить пресс-релиз

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.

Контактное лицо: Ольга Колпашникова
Компания: Тольяттинский государственный университет
Добавлен: 22:42, 12.01.2024 Количество просмотров: 572
Страна: Россия


Более 1500 первокурсников приняли участие в торжественной линейке, посвященной Дню знаний в Алтайском ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 09:54, 01.09.2025, Россия108
1 сентября в Алтайском государственном аграрном университете состоится несколько мероприятий, посвященных Дню знаний.


Проректор Алтайского ГАУ принял участие в рабочем совещании «Ключевые векторы и задачи на 2025-2026 год» в Москве, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 17:26, 28.08.2025, Россия76
В Национальном центре «Россия» прошло Всероссийское рабочее совещание «Ключевые векторы и задачи на 2025-2026 учебный год», в котором приняли участие более 600 представителей российских вузов, ответственных за реализацию молодежной политики и воспитательной деятельности.


Более 50 учителей агротехкласов из Алтайского края и Новосибирской области повышают свою квалификацию в АГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:19, 25.08.2025, Россия155
Сегодня, 25 августа, в Алтайском государственном аграрном университете стартовали курсы повышения квалификации «Содержание и методика преподавания профильных агротехнологических предметов» для учителей химии, биологии, математики и физики из школ Алтайского края и Новосибирской области.


Более 1000 барнаульцев посетили площадку АГАУ на семейном гастрофестивале «Алтайские бренды. Продукты для здоровья», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:17, 24.08.2025, Россия277
Сегодня, 23 августа, в барнаульском парке «Изумрудный» прошел IV семейный фестиваль «Алтайские бренды. Продукты для здоровья», участие в котором по традиции принял Алтайский государственный аграрный университет


Резиденты молодежной инженерной школы «Импульс» Алтайского ГАУ приняли участие в межрайонном форуме «PROдвижение», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:15, 24.08.2025, Россия225
Сегодня студенты Алтайского государственного аграрного университета приняли участие в межрайонном форуме «PROдвижение», который проходит 21-23 августа на базе детского оздоровительного лагеря «Дружба»


Ученые Алтайского ГАУ запатентовали технологию бережного земледелия под сезонно-мерзлотные почвы, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:07, 17.08.2025, Россия418
Ученые Алтайского государственного аграрного университета адаптировали технологию возделывания без обработки почвы No-Till под сезонно-мерзлотные почвы.


Ученый Алтайского ГАУ стал участником «Архипелага 2025» по развитию беспилотных систем, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:06, 17.08.2025, Россия253
Руководитель «Лётной школы» Алтайского государственного аграрного университета Владимир Чернышков принял участие в проектно-образовательном интенсиве «Архипелаг 2025», проходящем в Сколковском институте науки и технологий (Сколтех) с 7 по 17 августа.


Российские семена готовы к выходу на мировой рынок: «Щелково Агрохим» представит прорывные гибриды и сорта на форуме в Казани, АО ЩЕЛКОВО АГРОХИМ, 23:03, 14.08.2025, Россия376
20–23 августа 2025 года в Казани пройдет Второй Всероссийский форум селекционеров и семеноводов *«Русское поле-2025»*. Ключевые темы: презентация конкурентоспособных российских сортов и гибридов с/х культур, выступления министра сельского хозяйства Оксаны Лут, ученых и топ-менеджеров агрохолдингов. Организатор — ЩЕЛКОВО АГРОХИМ , НСА при поддержке Минсельхоза России.


Бойцы СЭО «Рысь» АГАУ работают в одном из плодоводческих хозяйств Ростовской области, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:57, 07.08.2025, Россия248
Студенческий экологический отряд «Рысь» Алтайского государственного аграрного университета третий трудовой семестр проводит в плодоводческом хозяйстве в с. Куйбышево Ростовской области


Более 800 школьников посетили мастер-классы молодежной инженерной школы «Импульс» Алтайского ГАУ на «Дне сибирского поля-2025», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 19:23, 03.08.2025, Россия117
В рамках завершающего сегодня работу межрегионального аграрного форума «День сибирского поля» на площадке Алтайского государственного аграрного университета особой популярностью посетителей пользуется локация молодежной инженерной школы 3D-моделирования «Импульс»


Магистрант Алтайского ГАУ повысил компетенции в области селекции сорговых культур в ведущем научном центре России, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 17:56, 31.07.2025, Россия351
Магистрант Алтайского государственного аграрного университета Анатолий Чеботарев успешно прошел курс стажировки в лаборатории селекции и семеноводства крупяных и сорговых культур Поволжского научно-исследовательского института селекции и семеноводства им П.Н. Константинова, филиале Самарского научного центра РАН.


"Россия и соседние страны": приглашаем к участию в стратегической сессии по КИП, Московский государственный психолого-педагогический университет, 13:38, 30.07.2025, Россия399
Стратегическfzая сессия "Россия и соседние страны" по развитию региональной секции Международного общества Культурно-исторической психологии и теории деятельности (International Society for Cultural-Historical Activity Research – ISCAR), которая пройдет в рамках IX Международного Летнего Университета ISCAR для аспирантов и молодых ученых «Практики, основанные на культурно-исторической психологии и теории деятельности».


Аспирант Алтайского ГАУ приняла участие в Российско-китайском форуме по селекции и технологиям возделывания сои, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 09:35, 30.07.2025, Россия109
В Благовещенске завершил работу Российско-Китайский форум по селекции и технологиям возделывания сои, участие в котором приняла аспирант кафедры общего земледелия, растениеводства и защиты растений Алтайского ГАУ Дарья Денисова


Союз Инженеров Живой Воды завершил второй этап проекта «Водный код будущего», Союз Инженеров Живой Воды, 00:00, 26.07.2025, Россия147
17 июля 2025 года в формате онлайн-конференции прошло второе мероприятие масштабного стратегического проекта «Водный код будущего: кадры, технологии, решения», посвященного разработке долгосрочной программы развития отрасли водоснабжения и водоотведения. Мероприятие объединило ведущих специалистов, ученых и представителей бизнеса для формирования дорожной карты, направленной на обеспечение водного суверенитета и устойчивого управления ресурсами.


Проект молодых ученых Алтайского ГАУ в области биотехнологии поможет повысить продуктивность отечественных сортов малины и картофеля, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 09:06, 15.07.2025, Россия519
В 2025 году преподаватели кафедры ботаники, плодоовощеводства и лесного хозяйства Алтайского государственного аграрного университета Кристина Суслова и Мария Мишустина получили грант Ученого совета вуза в размере 400000 рублей на реализацию проекта «Разработка технологии получения оздоровленного посадочного материала отдельных садовых культур».


  © 2003-2025 inthepress.ru