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.
14 ноября в Правительстве региона состоялась торжественная церемония вручения премий Алтайского края в области науки и техники, литературы, искусства, архитектуры и народного творчества.
На Биолого-технологическом факультете Алтайского государственного аграрного университета прошел конкурс профессиональных знаний и умений студентов и молодых ученых «Зоотехник-2024».
В рамках фестиваля «Наука Алтая-2024» в Барнауле состоялся финал регионального конкурса по интеллектуальной собственности «Мое изобретение - мой вклад в развитие Алтайского края».
В Москве завершил работу Всероссийский форум «Устойчивое развитие сельских территорий», активное участие в котором приняли сразу 3 студентки Экономического факультета Алтайского государственного аграрного университета
15 ноября 2024 года в Алтайском государственном аграрном университете в очередной раз состоится Стартап-сессия молодых технологических предпринимателей «НТИ-ALTAI».
13 ноября в «FoodNet-студии» Алтайского государственного аграрного университета состоится «Краш-тест проектных идей», в ходе которого концепции своих проектов представят команды-участники проектно-образовательного интенсива «От идеи к прототипу» Университета 20.35
В Барнауле завершил работу ежегодный краевой конкурс «Экоботы: Исследователи века технологий» по роботизированному исследованию окружающей среды для школьников Алтайского края, совершающих первые шаги в естественнонаучных изысканиях с опорой на цифровые датчики и роботизированные устройства.
В исследовании эксперты проанализировали ключевые тенденции и перспективы развития данного сегмента, рассмотрели основные отечественные платформы, провели их сравнительный анализ по функционалу и техническим характеристикам, а также дали практические рекомендации по внедрению облачных решений на предприятиях.
Студентка 4 курса Агрономического факультета Алтайского государственного аграрного университета Екатерина Латкина на встрече со студентами младших курсов рассказала о том, как прошла летнюю производственную практику в хозяйстве индустриального партнера, селекционно-семеноводческой компании ООО «Агроплазма» в Краснодарском крае.
Вышла из печати новая научная монография ученого Алтайского государственного аграрного университета: Останин В.В. Герменевтика Прабхупады: монография. – Барнаул: РИО Алтайского ГАУ, 2024. – 151 с.
