Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Статьи журнала - Труды Московского физико-технического института
Все статьи: 1172
Перспективы интеллектуализации систем управления ла за счёт применения технологий машинного зрения
Статья научная
Статья посвящена применению технологий машинного зрения в задачах интеллектуализации систем управления ЛА. Описана общая проблематика построения автоматических и автоматизированных подсистем машинного зрения в перспективных системах управления ЛА. Рассмотрены типы датчиков, используемых в таких системах. Перечислены основные требования, предъявляемые к алгоритмам машинного зрения. Описан модульный подход к построению систем машинного зрения, используемый при разработке практических систем. Приведено краткое изложение ряда теоретических результатов, полученных в ГосНИИАС в области разработки перспективных методов машинного зрения. Описаны: метод анализа свидетельств на изображениях, методика автоматизированного конструирования процедур анализа изображений, оригинальные морфологические методы анализа цифровых изображений, метод оценки движения видимых объектов в движущемся видимом поле, оригинальные методы и средства совместного анализа данных различной физической природы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются перспективы использования нелинейных характеристик одиночной нейронной активности субталамического ядра (STN) при описании двигательного контроля у пациентов с болезнью Паркинсона (БП). Проведен анализ активности 308 нейронов, зарегистрированных у 16 пациентов с БП во время выполнения внешневызванных и самоинициированных движений. Помимо традиционных линейных параметров (частота, вариация межимпульсных интервалов), оценивались нелинейные метрики, такие как энтропия (Sample Entropy, Approximate Entropy) и взаимная информация. Установлено, что нелинейные характеристики позволяют выявлять различия в паттернах нейронной активности между типами движений и группами пациентов (с лекарственными дискинезиями и без). С помощью алгоритма случайного леса построена модель, способная с высокой точностью (0,82) классифицировать тип движения по параметрам нейронной активности. Наиболее информативными признаками оказались показатели энтропии и эксцесса. Полученные результаты подтверждают значимость нелинейных метрик для оценки моторной функции и индивидуализации нейростимуляции при БП.
Бесплатно
Перфорированный графен как носитель информации: перфо-карта атомного масштаба
Статья научная
Перфорированные двумерные кристаллы рассматриваются как носители информации. Для графена вычислена максимальная теоретическая плотность записи: 7х1014 байт/см2, или 2х1021 байт/см3, или 1021 байт/г. Наноперфокарты могут сворачиваться или штабелироваться в пористый кристалл без потери информации. Информация также может храниться в перфорированных графеновых нанолентах - аналогах перфолент атомного масштаба. Для перфорации годятся любые двумерные кристаллы; графен - лишь один из них.
Бесплатно
Планирование распределения ресурсов вышки мобильной связи
Статья научная
Рассматривается задача составления расписания распределения (временных) ресурсов базовой станции (сотовой вышки), осуществляющей взаимодействие клиентов (пользователей беспроводных мобильных устройств, имеющих доступ в Интернет) и серверов, с которых они закачивают web-страницы (в общем случае файлы).
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается задача планирования сеансов связи типа КА-Земля с целью получения требуемого количества информации от каждого объекта. При этом считается, что время переключения наземной станции между космическими аппаратами пренебрежимо мало. Например, это может быть наземная станция с фазированной антенной решеткой. В работе описывается модель определения интервалов видимости. Модель учитывает геометрические и энергетические параметры видимости. Приводится математическая модель планирования в виде задачи нелинейного программирования. При этом в целевой функции оптимизируется не длительность сеансов связи, а объем принимаемой информации. В работе представлены результаты численного экcперимента для трех алгоритмов: оптимизационного, основанного на равномерном разделении интервала видимости (базовый алгоритм), основанного на методе случайных блужданий (случайный алгоритм). Численный эксперимент проводился для моделирования приема данных от группировки спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) компании Planet Labs. Эксперимент показывает, что использование оптимизационного алгоритма позволяет получить требуемое количество информации для каждого КА для группировки порядка 135 объектов. Кроме того, для группировки порядка 175 КА оптимизационный метод позволяет улучшить значение метрики на 16% по сравнению с базовым алгоритмом и на 20% по сравнению с случайным алгоритмом.
Бесплатно
Поворот тела без внешних движителей при помощи ротора
Статья научная
Рассмотрено твердое тело, обладающее полостью, на шероховатой плоскости. В качестве закона трения между телом и опорной плоскостью принимается локальный закон Амонтона-Кулона. Для определения контактных напряжений использовалась динамически совместная модель. Поворот тела на плоскости совершается благодаря вращению ротора внутри полости. При этом ротор располагается двумя способами: в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Составлены и численно проинтегрированы уравнения движения тела.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача класификации объектов наблюдения по поляризационным характеристикам. В целях повышения эффективности классификации объектов наблюдения предложено использование когерентного накопления компонент отраженного от объекта наблюдения поля. В качестве одного из перспективных принципов когерентного накопления рассмотрен принцип инверсного синтеза апертуры радара. Представлены результаты моделирования, иллюстрирующие преимущества классификации объектов наблюдения по поляризационным характеристикам с использованием когерентного накопления.
Бесплатно
Поглощение коротких лазерных импульсов в газе: описание с помощью полного коэффициента поглощения
Статья научная
Теоретически исследовано поглощение коротких лазерных импульсов в молекулярном газе в спектральном диапазоне, отвечающем переходам молекулы между вращательными состояниями энергетического спектра на примере молекулы HF и лазерного импульса с гауссовской огибающей. Сечение поглощения молекулы рассчитывалось с использованием базы данных HITRAN. Анализ зависимостей поглощения от параметров лазерного импульса и толщины газового слоя проведен в рамках формализма полного коэффициента поглощения, который позволяет одновременно учесть особенности импульсного возбуждения и эффекты распространения импульса в среде.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется вероятность поглощения фемтосекундных лазерных импульсов с линейной поляризацией за все время действия импульса на наночастицах оксида индия-олова (indium-tin oxide - ITO) эллипсоидальной формы как функция длительности импульса. Расчет проведен для скорректированного гауссовского импульса и различных значений диэлектрической проницаемости матрицы. Рассмотрены различные ориентации вектора напряженности электрического поля в импульсе по отношению к главным осям эллипсоидальной наночастицы. Показано, что зависимость вероятности поглощения от длительности импульса имеет максимум для несущих частот, меньших частоты плазмонного резонанса.
Бесплатно
Поглощение ультракоротких лазерных импульсов на атоме водорода
Статья научная
В работе теоретически исследуется поглощение ультракороткого лазерного импуль- са (УКИ) атомом водорода, находящемся в основном состоянии. Рассчитывается пол- ная вероятность фотопоглощения за все время действия УКИ с учетом возбуждения атомного электрона как в дискретном, так и в непрерывном энергетическом спек- тре. Рассматриваются два типа УКИ: с несущей частотой и без несущей частоты. Анализируется зависимость вероятности поглощения от длительности УКИ и его несу- щей частоты.
Бесплатно
Поглощение ультракоротких электромагнитных импульсов в оптических центрах в твердых телах
Статья научная
Статья посвящена теоретическому рассмотрению поглощения ультракоротких им- пульсов (УКИ) в оптических центрах твердых тел при наличии сильной электрон- фононной связи. Вычисления проведены для случая 4� - 5� перехода в ионе Eu2+, помещенном в мультифазный фосфор SrGa2S4 + MgGa2O4. Рассчитаны спектры по- глощения монохроматического излучения и ультракоротких импульсов, а также за- висимость вероятности поглощения от длительности УКИ для различных значений параметров задачи.
Бесплатно
Подпространственные коды Габидулина - Боссерта
Статья научная
Построены новые подпространственные коды смешанной размерности на основе многокомпонентных кодов постоянной размерности Габидулина - Боссерта. Алгоритм построения кодов использует разные порядки единичных матриц в лифтинговых конструкциях компонент. Длина кодового слова равна сумме всех порядков. Мощность кода равна суммарной мощности всех компонент. Оптимизированы параметры. Основной вклад в мощность вносит первая компонента. Показано, что мощность кодов смешанной размерности много больше мощности кодов постоянной размерности при одинаковых кодовых длинах и подпространственных расстояниях. Проведено сравнение мощности каждого из построенных кодов с известной верхней границей. Отношение мощности, задаваемое верхней границей, к мощности построенного кода тем больше, чем больше подпространственное расстояние.
Бесплатно
Подпространственные коды на основе ранговой метрики - новое направление в теории кодирования
Статья научная
Представлен аналитический обзор работ нового направления теории кодирования, связанного с подпространственными и ранговыми кодами. Ранговые коды были введены Э. М. Габидулиным в начале 80-х годов прошлого века [1] и к настоящему времени хорошо исследованы. Они приобрели широкую известность, дав начало новому принципу построения криптосистем с открытым ключом [2], и в связи с задачами пространственно-временного кодирования для радиоканалов с множественными антеннами [3]. В последние годы внимание привлек новый подход к организации трафика в сетях с коммутацией пакетов, эксплуатирующий идею формирования линейных комбинаций ретранслируемых пакетов в промежуточных узлах сети [4], [5], [6], [7]. Это привело к появлению новых схем сетевого кодирования и вызвало интерес к изучению подпространственных кодов, элементами которых являются конечномерные линейные пространства [8]. Была обнаружена тесная связь новых подпространственных кодов с изученными ранее ранговыми кодами, что стимулировало как определенный прорыв в теории подпространственных кодов, так и возрождение интереса к ранговым кодам. Обзор построен следующим образом. В разделе 1 обсуждаются постановки задач кодирования для метрических пространств с хэмминговой, ранговой и подпространственной метриками. В разделе 2 приведены известные верхние границы для мощностей кодов. Здесь обсуждаются также новейшие оценки размеров списков при списочном декодировании ранговых кодов. Обзор конструкций кодов в ранговой и подпространственной метриках дан в разделе 3. Особенности алгоритмов декодирования обсуждаются в разделе 4. В разделе 5 обсуждается общее состояние дел и нерешённые проблемы.
Бесплатно
Подход к учету взаимодействия RANS- и LES-областей пограничного слоя в расчетах методом SST-IDDES
Статья научная
Гибридные RANS/LES-методы, такие как IDDES, являются привлекательным направлением в моделировании течений с отрывами пограничного слоя, так как они требуют меньшее количество вычислительных ресурсов по сравнению с LES во всей расчетной области и при этом разрешают часть турбулентных движений. Однако в этих методах до сих пор существуют некоторые недостатки, такие как некорректный сдвиг логарифмического участка профиля средней скорости в пограничном слое, а также заниженный коэффициент трения. Считается, что эти эффекты связаны с избыточным подавлением пульсаций скорости на границе RANS- и LES-областей. В данной работе предлагается метод внесения стохастических возмущений в область перехода между RANS и LES. Метод устраняет упомянутые недостатки гибридных методов в случае пограничного слоя на плоской пластине, где они ярко выражены, и не ухудшает решение в расчете течения за закругленной ступенькой, где проблемы менее заметны. Во втором случае использование метода позволило получить небольшое улучшение в описании размера отрыва.
Бесплатно
Подходы к разработке быстрого кода Монте-Карло для расчёта торможения электронов в веществе
Статья научная
Анализируются основные процессы, определяющие функцию распределения тормозящихся в веществе нерелятивистских электронов. Обращается внимание на то, что изменение на- правления движения электронов происходит главным образом в результате их рассеяния на ядрах вещества на малые углы. Это свойство кулоновского взаимодействия использовано для ускорения численных расчётов параметров тормозящихся электронов.
Бесплатно
Поиск в модели газовых месторождений максимальной длины их общей "полки"
Статья научная
Рассматривается непрерывная агрегированная динамическая модель группы газовых месторождений. Ставится и решается задача максимизации длины общей «полки» газовых месторождений. Предлагаемые к исследованию задачи относятся к классу задач оптимального управления со смешанными ограничениями с нефиксированным временем и подвижным правым концом. Основным математическим аппаратом является принцип максимума Понтрягина в форме Эрроу, в котором используются множители Лагранжа. Полученные результаты анализируются.
Бесплатно
Поиск неподвижной точки монотонного отображения полуупорядоченного топологического пространства
Статья научная
Рассматривается задача поиска неподвижной точки непрерывного монотонного отображения топологического пространства в себя. Решение задачи основано на методе последовательных приближений. Доказывается теорема о необходимых и достаточных условиях сходимости итерационного процесса к одной из неподвижных точек отображения. В отличие от других работ, посвященных неподвижным точкам монотонных отображений, в предлагаемой теореме не требуется существование точной верхней грани у любого частично упорядоченного подмножества топологического пространства.
Бесплатно