![]() |
Ученые обнаружили, что лучше всего изучать плазму — газ, состоящий из заряженных частиц, — можно с помощью компьютера. Они использовали особый алгоритм, который сочетает в себе два метода: один помогает точно представить трехмерные объекты на плоскости, а другой убирает помехи из данных. Исследователи сравнили работу 14 разных алгоритмов и выяснили, какой из них лучше всего подходит для изучения плазмы. Это поможет точнее контролировать состояние плазмы, которая используется в производстве и лабораториях для создания новых соединений и обработки материалов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. Плазма — это газ, в котором есть ионы. Она используется в разных областях:
Чтобы получить нужный результат, следует контролировать свойства плазмы: температуру, количество электронов и распределение частиц в пространстве. Проще всего это сделать, оценивая ее излучение. Ученые фотографируют плазму и регистрируют спектры ее излучения. Затем компьютерные алгоритмы восстанавливают пространственное распределение параметров в плазменном факеле. Но изначально изображения получаются двумерными (плоскими). Ученые используют специальный математический инструмент, называемый обратным преобразованием Абеля, чтобы создать объемную структуру плазмы на основе плоских изображений. Но из-за ошибок, которые возникают при экспериментальных измерениях, модель может получиться неточной. Исследователи из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова изучили 14 алгоритмов, чтобы понять, какие из них лучше всего работают даже при неточных данных. Также авторы проверили комбинации алгоритмов с методами уменьшения ошибок: усреднением результатов, удалением ненужных значений и улучшением точности данных. Фильтрация работает так: шум и полезная информация в данных имеют разные частоты. Поэтому можно убрать частоту, которая соответствует шуму, и оставить только полезные данные. Этот метод часто используют в электронных устройствах, например, в телефонах, для обработки аудио- и видеозаписей. Регуляризация — это способ найти решение задачи, даже если она поставлена не совсем правильно. Идея в том, чтобы добавить к решению небольшое слагаемое (штраф), которое увеличивается, когда решение становится менее правильным. Часто таким свойством является «гладкость» функции. Получается, что чем больше шума и чем неправильнее функция, тем больше штраф. На этой идее основано использование регуляризации для борьбы с шумом. Исследователи провели компьютерный эксперимент, используя разные алгоритмы для обработки данных о плазме. Они обработали данные, в которых была искаженная информация (шум). Самым точным оказался алгоритм «Piessens-Verbaeten», потому что у него есть встроенные инструменты фильтрации. Регуляризация — это метод, который помогает уменьшить искажения в данных. Когда исследователи использовали регуляризацию, различия между алгоритмами стали почти незаметными. Погрешность моделей с регуляризацией составила 8–12%, а без нее могла достигать 100%. Получается, что регуляризация помогает точнее моделировать параметры плазмы, даже если данных мало и они искажены.
Ранее ученые исследовали химические особенности взаимодействия плазмы и жидкости. Фото авторов статьи. Слева направо: м.н.с. Александр Закускин, аспирант Александр Рылов, доцент Тимур Лабутин. Источник: Тимур Лабутин. 10.01.2025 |
Хайтек
![]() | |
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность | |
3D-печать меняет правила игры: она дает б... |
![]() | |
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности | |
Горнодобывающая промышленность — эт... |
![]() | |
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы | |
Физики из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
![]() | |
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом | |
Физики научились управлять светом в кроше... |
![]() | |
Тараканы-киборги — спасатели ближайшего будущего | |
От зон стихийных бедствий до экстрем... |
![]() | |
Магнит, зеленый свет и ультрафиолет: новые горизонты молекулярной химии | |
Химики создали новые соединения на основе... |
![]() | |
Свет вместо проводов: Оксфорд произвел революцию в квантовых вычислениях | |
Ученые из Оксфорда сделали большой шаг&nb... |
![]() | |
Органический катализатор, который имитирует металлы: открытие химиков СПбГУ | |
Химики из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Томские ученые раскрыли секреты молекулярных взаимодействий | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
![]() | |
100 миллионов за молекулярный прорыв: в Уфе запустили супер-спектрометр | |
В Уфимском федеральном исследовательском центр... |
![]() | |
Прощай, кэш-память: новая технология сэкономит энергию и ускорит устройства | |
Исследователи вместе с французской компан... |
![]() | |
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности | |
Питер Брюггеман, профессор машиностроения из&n... |
![]() | |
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию | |
Ручной прибор MBR UV-C Light Products работает... |
![]() | |
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP | |
В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —... |
![]() | |
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее | |
Передовая роботизированная система CARMA II ус... |
![]() | |
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Биотопливо за полтора часа: как томские ученые подстегнули энергетику | |
Междисциплинарная команда ученых из Томск... |
![]() | |
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+ | |
Инженеры из MIT придумали, как сдела... |
![]() | |
Свет, который не вредит: в КНИТУ-КАИ открыли новый способ исследования клеток | |
Молодые ученые из КНИТУ-КАИ совершили про... |
![]() | |
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры | |
Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны... |
![]() | |
ПГУ: Струна и закон Архимеда помогут сэкономить миллионы на нефтепродуктах | |
Ученые из Пензенского государственного ун... |
![]() | |
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов | |
Ученые Томского политехнического университета ... |
![]() | |
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей | |
Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м... |
![]() | |
Будущее горнодобывающей промышленности: инновации, меняющие правила игры | |
Дэвид Джайлс, главный научный сотрудник MinEx ... |
![]() | |
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии | |
В Национальном исследовательском ядерном униве... |
![]() | |
NatComm: Найден «благородный» способ увеличить вместимость карт памяти | |
Электронику будущего можно сделать еще ме... |
![]() | |
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям | |
Комментирует профессор Майя Вергниори, которая... |
![]() | |
Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов | |
Катайский насосный завод, который находится в&... |
![]() | |
Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы» | |
Исследователи из Томского политехническог... |