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.
Сегодня, 23 апреля, в Алтайском крае состоялся II Алтайский авиасалон агродронов «АлтайАгроБАС-2025», организованный Алтайским государственным аграрным университетом при поддержке Правительства Алтайского края и Алтайского центра кластерного развития
В Центральной городской библиотеке им. Н.М. Ядринцева состоялась XV городская со всероссийским участием научно-практическая конференция «Экология. Культура. Образование».
17 апреля в Алтайском государственном аграрном университете состоялся научный брифинг «Пищевая и перерабатывающая промышленность Алтайского края в 1941-45 гг.: архивы свидетельствуют»
Российские ученые завершили трехлетнее масштабное исследование бактериофагов, угрожающих Lactococcus lactis — ключевой бактерии мезофильных заквасочных культур для производства кисломолочных продуктов.
17 апреля в Алтайском государственном аграрном университете состоится научный брифинг «Пищевая и перерабатывающая промышленность Алтайского края в 1941-45 гг.: архивы свидетельствуют»
В Алтайском государственном аграрном университете состоялась торжественная церемония награждения школьников-победителей регионального конкурса на знание темы органической продукции и их педагогов
20 марта в Алтайском государственном аграрном университете пройдет обучающий семинар на тему «Агрометеорологическое обеспечение отрасли растениеводства. Переход цифрового сервиса на новую отечественную платформу»
Студенты Биолого-технологического факультета Алтайского государственного аграрного университета приняли участие в интенсиве и кейс-чемпионате «От поля до фермы: кукурузный путь к обильному молоку», организованном индустриальным партнером вуза компанией SPICA
Cтуденты и преподаватели Агрономического факультета Алтайского государственного аграрного университета посетили ОП «Алтайское» ООО ТК «Толмачевский» для знакомства на практике с применением биологического метода защиты растений в условиях защищенного грунта.
Команда преподавателей и студентов Агрономического факультета Алтайского государственного аграрного университета с рабочей поездкой посетили элитно-семеноводческое хозяйство ООО «Гея» в Целинном районе Алтайского края.
Алтайский государственный аграрный университет, Центральная городская библиотека им. Н.М. Ядринцева приглашают принять участие в XV городской научно-практической конференции «Экология. Культура. Образование», посвященной проблемам экологии России, Алтайского края и г. Барнаула.
Лекции в онлайн-формате читает известный российский ученый-селекционер, д.б.н., заместитель директора Федерального научного центра риса (Краснодар), биотехнолог селекционного подразделения компании ООО «Агроплазма» Жанна Мухина.
