Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1374
Статья научная
Задача непрерывного обновления знаний специалистов требует новых подходов. Строятся модели и алгоритмы для мониторинга и оценки знаний с помощью компьютерной интеллектуальной обучающей системы. Для реализации мониторинга строится индивидуальная модель обучаемого, описываемая как нечеткий недетерминированный автомат. Оценка знаний осуществляется путем сравнения модели знаний обучаемого с эталонной моделью предмета.
Бесплатно
Модели и алгоритмы контроля знаний обучаемых на основе сетей Петри
Статья научная
В связи с развитием вычислительной техники и информационных технологий появляется возможность применять искусственный интеллект в автоматизированных обучающих системах. Одной из проблем, которую можно решить в автоматизированных обучающих системах с помощью сетей Петри, является контроль знаний в случае, когда в качестве тестовых заданий применяются задания открытого типа с максимально свободной формой изложения ответа обучаемого. Данная статья посвящена решению проблемы понимания средствами ЭВМ естественного языка и проблемы оценки полученных ответов обучаемых.
Бесплатно
Модели систем и сигналов, индуцированные преобразованиями времени
Статья научная
В статье рассмотрены преобразования сигналов, связанные с деформацией области определения. В работе на основе композиции преобразований значительно расширяется класс возможных преобразований. Предлагаемый метод построения групп преобразований носителя сигнала и соответствующих им инфинитезимальных операторов в пространстве с сохраняющейся нормой позволяет использовать мощную технику группового анализа для описания состояний динамических систем.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность проблемы обусловлена тем, что корректный анализ и синтез систем управления необходимо начинать с изучения свойств точного решения задачи Коши. Однако отсутствие точного аналитического решения рассматриваемых нестационарных систем дифференциальных уравнений вынуждает пользоваться приближенными моделями. Рассматриваются модели, полученные с использованием различных алгоритмов приближенного суммирования асимптотических разложений точного решения задачи Коши. Впервые построены приближенные модели, учитывающие значения точного решения в начальной и в конечной точках траектории.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведено моделирование промежуточных форм при трансформации эритроцитов на примере трехмерных фигур для последующего исследования изменения оптоакустических сигналов. Смоделированы пространственные фигуры эритроцитов с помощью полинома Чебышева. Разработана модель изменения формы эритроцитов для моделирования акустического сигнала с целью определения формы эритроцитов, используя оптоакустический эффект. Известно, что эритроциты переносят кислород и углекислый газ. Кислород переносится из легких в ткани, где он обменивается на CO2. Здоровый эритроцит имеет двояковогнутую форму, клетка является гибкой и принимает форму колокола, когда она проходит через очень маленькие кровеносные сосуды. Эритроцит покрыт мембраной, состоящей из липидов и белков, без ядра и содержит гемоглобин - красный, богатый железом белок, который связывает кислород. Перед выделением из костного мозга в периферическую кровь эритроциты теряют свои ядра, что дает преимущества уменьшенного веса и превращения в двояковогнутый диск с повышенной деформируемостью по сравнению с более жестким сфероидальным.
Бесплатно
Моделирование акустического поля капилляров, заполненных жидкостью
Статья научная
В работе рассматривается задача о собственных акустических колебаниях неоднородного цилиндра, состоящего из стеклянной трубки, заполненной жидкостью. На конкретных примерах рассмотрен вопрос о создании резонансных условий внутри жидкого слоя, а также вопрос об устойчивости собственных частот акустических колебаний рассматриваемой системы при варьировании параметров задачи.
Бесплатно
Статья
В работе проведено моделирование формирования акустического сигнала при оптоакустическом эффекте источниками в тонком слое жидкости и источником в виде жидкого цилиндра с диаметром, равным диаметру лазерного луча. Установлено, что при генерации акустического сигнала в результате воздействия лазерного луча на тонкий слой жидкости форма и длительность акустического импульса имеют форму и длительность лазерного импульса. При формировании акустического импульса от цилиндра в слое жидкости образуется биполярный сигнал с фронтом нарастания, равным длительности лазерного воздействия, и зоной релаксации, при этом длительность акустического импульса увеличивается.
Бесплатно
Моделирование внешних сигналов бортовых приборных комплексов летательных аппаратов пятого поколения
Статья научная
Обзор и формулировка требований к математическим моделям, применимым при формировании банка моделей стендово-имитационной среды, используемой при автоматизированном проектировании многофункциональных высокоточных бортовых приборных комплексов летательных аппаратов пятого поколения.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается использовать квадрупольную столкновительную ячейку в качестве газодинамического интерфейса для источника ионов со скользящим разрядом для элементного анализа диэлектриков. Это позволит уменьшить ширину энергетического распределения ионов на выходе источника и использовать источник в составе масс-спектрометров низкого разрешения. Были произведены экспериментальные оценки ширины энергораспределения ионов на выходе источника со скользящим разрядом. Результаты измерений использованы при построении расчетной модели изготовленного экспериментального образца источника ионов с газодинамическим интерфейсом. С помощью этой модели произведены расчеты электрических полей в источнике, рассчитаны энергораспределения ионов на выходе интерфейса с учетом столкновений и найдены условия, при которых ширина энергораспределения уменьшается до 2÷3 эВ. В результате выбран оптимальный режим напуска газа в столкновительную ячейку и параметры питающего высокочастотного напряжения, которые необходимо реализовать в источнике ионов.
Бесплатно
Статья научная
Поставлена задача о моделировании в электростатическом приближении динамики двойного электрического слоя в электрокинетических процессах при условиях неравновесного состояния потока ионов. Отмечается необходимость замены уравнения Пуассона-Больцмана краевой задачей Неймана для уравнения Пуассона в общей системе связанных уравнений, описывающих электрокинетический процесс в целом. В работе рассмотрена задача для простого слоя без учета объемной плотности зарядов. Приведены необходимые факты из теории потенциала. Полное решение поставленной задачи будет представлено в следующей части работы.
Бесплатно
Моделирование качки волномерного буя
Статья научная
Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований качки волномерного буя. Предложена нелинейная математическая модель его качки. Для выполнения расчетов использованы экспериментально полученные гидродинамические коэффициенты. Результаты расчета сопоставлены с характеристиками, полученными экспериментально при испытаниях буя в опытовом бассейне.
Бесплатно
Статья научная
Задачей работы являлось проведение моделирования электрокинетического ввода пробы в сепарационный канал микрофлюидного чипа с инжектором топологии двойной крест, позволяющей осуществлять загрузку по разным схемам (простой "крест", "Z-ввода", "П-ввода" [1]). При моделировании использовались модифицированное уравнение Навье— Стокса (массоперенос буфера и пробы), законы Кирхгофа и Ома для расчета распределения электрического поля в каналах, которые решались методом конечных элементов. При этом рассматривалось упрощенное двумерное пространственное распределение аналита. Сама проба представлялась как сплошная среда. После моделирования были проведены анализ полученных временнÏх и пространственных распределений аналита, оценка влияния управляющих потенциалов и ширины каналов на дисперсию и неоднородность пробы. По результатам анализа были выбраны режимы инжекции, обеспечивающие минимальную дисперсию анализируемого вещества.
Бесплатно
Статья научная
В статье показывается, что введение новых элементов в схему голографического интерференционного микроскопа для исследования фазовых микрообъектов позволяет более эффективно производить регулировку и перестройку микроскопа. Приводится математическое описание микроскопа и методика его настройки. В работе предложена стохастическая имитационная модель процесса детектирования флуоресценции меченных нуклеотидов при одномолекулярном секвенировании в четырех спектральных каналах. Обеспечена многофакторная имитация сигналов детектора. В первой части статьи описан алгоритмический шаблон для моделирования отклика светочувствительных элементов видеокамеры на свет, поступающий из одного волновода нулевой моды в одном спектральном диапазоне в процессе секвенирования одиночной молекулы ДНК. Введено понятие "базового изображения", имитирующего число фотоэлектронов в сенсорах за время экспозиции. Область симуляции такого изображения представляет собой квадратное поле размером (2 × 2), …, (5 × 5) пикселей, суммарная яркость которого дает единичный отсчет трейса в данном канале. Рассматриваются три режима формирования базового изображения: 1) только темновой ток, 2) фоновое излучение при отсутствии встраивания нуклеотида и 3) световое пятно флуоресцентной вспышки с фоновым уровнем при встраивании. Для моделирования базового изображения приведен пошаговый алгоритм: задание размеров и смещения пятна, амплитуд флуоресценции и фона; формирование двумерных гауссовых распределений для фона и сигнала и их суммирование; учет сигнал-зависимого шума с использованием аппроксимации результатов экспериментов с детектором и сигнал-независимого шума с использованием нормального распределения и параметров камеры; задание смещения нулевого уровня и финальное суммирование шумовых компонентов с изображением. Также описан алгоритм моделирования фонового сигнала с учетом спектральной помехи от соседних каналов. Разработана программа-симулятор первичных цифровых данных одномолекулярного секвенатора, обеспечивающая имитацию результатов секвенирования в форматах FASTA, TRACE и MOVIE. На вход симулятора может быть подана реальная последовательность ДНК, полученная из геномной базы.
Бесплатно
Моделирование процесса насыщения кислородом биологических тканей с помощью оптоакустического метода
Статья научная
Работа посвящена моделированию оптоакустических сигналов от эритроцитов с учетом кислородонасыщения для лазерного излучения с длиной волны 700 нм. Смоделированы пространственные организации тканей, непересекающихся, случайно распределенных смесей оксигенированных и дизоксигенированных эритроцитов в двумерном пространстве. Представлена теоретическая модель для изучения влияния SO2 крови на оптоакустические сигналы. Для этого рассматривались смеси оксигенированных и дизоксигенирован- ных эритроцитов. Полученный сигнал от эритроцитов был рассчитан с использованием принципа линейной суперпозиции для сигналов, излучаемых отдельными эритроцитами. Было замечено, что амплитуда оптоакустического сигнала возрастала по мере уменьшения SO2 для оптического излучения 700 нм.
Бесплатно
Моделирование процессов тепло- (массо-) переноса в микроканалах при чип-реализации электрофореза
Статья научная
В работе анализируется роль этапа математического моделирования процессов переноса тепла и вещества для решения общей задачи разработки микрофлюидной аналитической системы и проведения на ней химического и биологического анализа. Среди множества задач моделирования выделена следующая: исследование эффективности способов управления анализом многокомпонентных смесей химических и биологических веществ при чип-реализации электрофореза. Также рассмотрены сопутствующие вопросы, связанные с оптимизацией различных стадий анализа, включая обработку информативных сигналов.
Бесплатно
Моделирование работы ион-дрейфового спектрометра с затвором Бредбери-Нильсена
Статья научная
С целью оптимизации параметров и повышения разрешающей способности проведено моделирование работы ион-дрейфового спектрометра с затвором Бредбери-Нильсена. Показано, что в зависимости от параметров затвора существует оптимальная длительность его открытия, которая обеспечивает минимальную длительность ионного импульса при сохранении максимальной амплитуды. Дальнейшая минимизация ширины ионного сигнала при незначительном уменьшении его амплитуды достигается посредством оптимизации разности потенциалов между нитями затвора. Рассмотрено влияние неидеальности затвора (смещение нитей относительно плоскости затвора) на уровень частичного пропускания ионов сквозь закрытый затвор.
Бесплатно
Статья научная
На основе физико-математических моделей рентгеновской флуоресценции проводится моделирование работы рентгенофлуоресцентного микроанализатора для оптимизации его рентгенооптической схемы. Совокупность теоретических и экспериментальных результатов подтверждает непротиворечивость выполненного анализа и позволяет оценить аналитические возможности рентгенофлуоресцентного микроанализатора.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе предлагается математическая модель образования кольцеобразного преципитата в методе радиальной иммунодиффузии. Модель представляет собой решеточную DLA-модель Виттена-Сандера. В дополнение к системе дифференциальных уравнений "реакция-диффузия" решеточная DLA-модель позволяет дать более наглядное и понятное физическое толкование процесса формирования иммунодиффузионного преципитата в гелевых средах.
Бесплатно
Моделирование теплового состояния микропробирок с образцами в ходе полимеразной цепной реакции
Статья научная
Статья посвящена расчету теплового поля микропробирки с исследуемым образцом в твердотельном амплификаторе ДНК в процессе проведения полимеразной цепной реакции. Рассмотрены условия парообразования и конденсации паров исследуемых образцов. Составлена математическая модель процесса и приведены результаты расчетов.
Бесплатно
Моделирование турбулентного движения жидкости на основе гипотезы Буссинеска. Обзор
Статья научная
Рассмотрено математическое моделирование турбулентного течения в сжимаемой и несжимаемой вязкой жидкости на примере простейшей модели турбулентного движения, полученной в результате осреднения уравнений Навье-Стокса по Рейнольдсу и Фавру совместно с гипотезой Буссинеска о наличии турбулентной вязкости. Приведены алгоритмы осреднения уравнений Навье-Стокса для сжимаемой и несжимаемой жидкости. Приведены соответствующие уравнения для осредненных и пульсационных составляющих параметров полей для несжимаемой и сжимаемой жидкости. Полученные результаты полезны при проектировании излучателя для его работы в турбулентном режиме движения жидкости.
Бесплатно
