Физико-математические науки. Рубрика в журнале - Ученые записки Петрозаводского государственного университета
Статья научная
Представлено описание реализации алгоритма построения зон видимости объектов поселений в программной системе при помощи средств объектно-ориентированного программирования. В качестве исходной информации для работы алгоритма используется трехмерная модель поселения. В результате работы алгоритма строятся зоны видимости исследуемого объекта с учетом рельефа и взаимного расположения всех строений поселений. Особенностью реализации данного алгоритма является возможность его работы в обычном и прогрессивном режимах. В обычном режиме сначала выполняются все необходимые расчеты, а затем зоны видимости выводятся пользователю на экран совместно с генеральным планом поселения. В прогрессивном режиме зоны видимости выводятся по мере их расчета: сначала пользователю предоставляется изображение в низком разрешении, затем по мере завершения вычислений изображение на экране детализируется. Предложенный алгоритм реализован в программной системе, которая позволяет решать историко-архитектурные задачи по оценке видимости различных структурообразующих элементов поселений: одиночного строения, архитектурного ансамбля, водоема, а также по оценке замкнутости застройки.
Бесплатно
Оценка формы цепных углеводородных молекул методом Монте-Карло
Статья научная
Изучение физических и химических свойств углеводородных цепных молекул очень важно для развития многих технологических областей и для углубления понимания структурных особенностей и функционирования различных биологических систем. При описании разных явлений (вязкого потока молекул, адсорбции на поверхностях, абсорбции и диффузии в пористых системах и т. д.) важно учитывать форму молекул. В настоящей работе методом Монте-Карло при температурах T = 293, 303 и 313 K исследовано конформационное поведение 65 цепных углеводородных молекул следующего строения: CH 3- (CH 2) a- (CH=CH-CH 2) d- (CH 2) b-CH 3 (где a, b, d - целые); количество атомов углерода в остове цепей N = 16, 18, 20, 22, количество cis-двойных связей d = 0, 1, 6. Прототипы молекул - остатки жирных кислот молекул фосфолипидов. Моделирование всех молекул проводили единообразно, в невозмущенном состоянии, использовали «классическую гибкую модель» цепи. При генерировании значений торсионных углов использовали метод существенной выборки в диапазоне 0-360°, с учетом взаимозависимости каждых трех углов вдоль по цепи. Проведена аппроксимация конформаций каждой молекулы прямоугольными параллелепипедами и вычислены средние характеристики формы («спэны»). Изучены зависимости рассчитанных характеристик от количества атомов углерода в цепи, количества двойных связей и их положения в молекулах (зависимости между структурой и свойствами). В их основе лежат характерные особенности внутренних вращений в цепях рассмотренного химического строения.
Бесплатно
Периодические орбиты одного класса релейных свободных осцилляторов
Статья научная
Изучается окрестность кусочно-гладкого решения системы автоматического управления с релейным гистерезисом в контуре обратной связи. Получены достаточные условия трансверсальности траекторий, изолированности периодических решений и орбитальной устойчивости периодических решений.
Бесплатно
Плазменное нанесение углеродсодержащих покрытий
Статья научная
Рассматривается возможность получения полимерных углеродсодержащих покрытий из аренов в плазмохимических реакциях методом холодной плазмы. Проведен ряд экспериментов по осаждению углерод содержащего материала на различные виды подложек. Выполнен анализ полученных данных.
Бесплатно
Построение моделей однослойных углеродных нанотрубок и расчет координат атомов в них
Статья
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается докритический или критический однородный процесс Гальтона - Ватсона, начинающийся с N частиц, в котором число прямых потомков каждой частицы имеет распределение Пуассона. Множество реализаций такого процесса представляет собой множество лесов, состоящих из N корневых деревьев с помеченными вершинами, а распределение вероятностей на этом множестве естественным образом индуцируется ветвящимся процессом. Такие случайные леса известны как леса Гальтона - Ватсона. Для подмножества лесов Гальтона - Ватсона, в которых общее число вершин не превосходит n, получены предельные распределения числа деревьев заданного объема при N, n→∞.
Бесплатно
Продольно-поперечные геометрически нелинейные волны деформаций
Статья научная
Рассматривается задача построения дифференциальных уравнений характеристик и соотношений на них, а также определения скоростей распространений продольно-поперечных волн деформаций в сплошной среде, механическое поведение которой описывается геометрически-нелинейными аналогами произвольных перекрестных зависимостей между первыми инвариантами тензоров и вторыми инвариантами девиаторов обобщенных напряжений и деформаций. Исследуются условия возникновения чисто продольных и чисто поперечных волн. В качестве примера строятся векторные диаграммы продольно-поперечных геометрически-нелинейных волн деформаций для трех геометрически-нелинейных аналогов математических моделей сплошной среды.
Бесплатно
Реализация метода молекулярной динамики посредством технологии NVIDIA CUDA
Статья научная
В последнее время значительно возрос интерес к моделированию систем с большим количеством частиц. Также растет и время проведения расчета, вследствие чего время моделирования на центральном процессоре становится недопустимо большим. Нами проведен поиск возможностей снижения времени проведения расчета методом молекулярной динамики (МД). Представлены результаты МД-моделирования с использованием графического процессора (ГП) NVIDIA GF 114. Расчет межмолекулярных взаимодействий реализован с помощью технологии NVIDIA CUDA, позволяющей значительно ускорить вычисления. Для определения прироста производительности был произведен ряд расчетов различных систем, содержащих от 1000 до 18 000 атомов. Обнаружено существенное влияние способа параллельной организации расчета на время его проведения. Максимальный прирост производительности дает оптимизация доступа к латентной глобальной памяти ГП. Показано, что применение недорогих ГП для проведения МД-эксперимента позволяет ускорить вычисления с двойной точностью в 60 раз. Разработанная схема параллельного расчета универсальна и может быть использована для решения схожих задач.
Бесплатно
Рентгеновский фотоэлектронный анализ анодных пленок оксида ванадия
Статья научная
В статье приведены результаты рентгеновского фотоэлектронного анализа анодных пленок оксида ванадия при воздействии на них плазменного, рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Впервые исследована непосредственная (ab invito) восстановительная модификация поверхности пленки метастабильного оксида в вакууме и оценена доля оксидных фаз материала.
Бесплатно
Синтез карбидов в плазме дугового разряда и их идентификация
Статья научная
Карбиды металлов находят широкое применение во многих областях. Их синтез при высоких температурах в вакууме или в инертном газе является одним из самых чистых методов получения. В настоящей работе карбиды получают в условиях дугового разряда с графитовыми электродами в среде аргона. При этом испаряемые металлы (или кремний) размещаются внутри анодной полости. Рентгеноструктурные исследования показали, что в этих условиях в разрядной камере образуются порошкообразные вещества, содержащие карбиды: Fe 3C с концентрацией с = 23 %, SiC - с = 75 %, TiC - с = 40 %, WC - с = 3 %, остальное - в основном графит гексагональной структуры. Исключением являются продукты испарения с анодом (C-Fe), в которых обнаруживается до 55 % чистого железа. Предполагается, что частицы железа образуют металлические ядра, покрытые углеродной оболочкой. Действительно, на микрофотографии этих продуктов видны сфероидальные частицы размером около 1-2 мкм, в состав которых, по данным микроанализатора, входят 37 ат. % Fe и 63 ат. % С. Спектры комбинационного рассеяния (КР) некоторых из исследованных порошков показали наличие в них полос фононных колебаний решеток карбидов металлов (и кремния) и D- и G-линий графита. В спектре КР продуктов испарения с анода (C-Fe) видны два узких максимума при 126 и 139 см -1, которые связываются с радиальными колебаниями атомов в одностенных углеродных нанотрубках, синтезированных в этих условиях. Таким образом, в дуговом разряде с графитовыми электродами по разработанной методике могут быть синтезированы карбиды таких разных по свойствам элементов, как железо, титан, кремний и вольфрам.
Бесплатно
Создание и пополнение терминологических систем с помощью семантического анализатора
Статья научная
Автоматическое создание и пополнение терминологических систем на сегодняшний день является актуальной задачей. Это связано с тем, что подобные системы применяются для решения широкого спектра задач, связанных с анализом текстовой информации. Часто решение таких задач требует постоянного пополнения терминологических систем (терминосистем) актуальной информацией. В работе предлагается способ автоматического пополнения терминосистем с помощью алгоритма наложения семантических цепочек, специальным образом получаемых из набора семантических зависимостей. Эти семантические зависимости строит семантический анализатор по каждому анализируемому предложению входного русскоязычного текста. Определяются условия формирования семантических цепочек, а также предлагается алгоритм их наложения. Преимущество такого способа пополнения терминосистемы состоит в том, что в качестве анализируемых текстов могут использоваться любые русскоязычные тексты, содержащие проверенную, непротиворечивую информацию, а не только энциклопедические и толковые словари, или готовые онтологии, что позволяет вносить в систему информацию из новейших текстовых источников, например из научных статей, книг, докладов, новостных и аналитических обзоров.
Бесплатно
Спектральное исследование кинетики плазменного потока
Статья научная
Целью данной работы являлось исследование спектров холодной плазмы, получаемой при помощи специального устройства для осуществления несамостоятельного разряда. Само исследование спектрального состава плазменного потока производилось с помощью многоканального высокоскоростного триггерного спектрометра. В качестве плазмообразующего вещества использовался воздух, пары воды, а также пары бензина. Спектры были отождествлены, на основе чего сделан ряд выводов относительно присутствия в плазме атомов углерода и возбужденных углеводородных радикалов.
Бесплатно
Способ идентификации перегрузки web-сервера при помощи нейронной сети
Статья научная
Рассматривается проблема диагностирования и предотвращения перегрузки при работе web-серверов. Установлено, что использование простых моделей не позволяет добиться точной идентификации перегрузки, а использование сложных - приемлемого уровня производительности алгоритма идентификации. К тому же при использовании реального web-сервера могут проявляться особенности, присущие конкретной аппаратно-программной платформе и оказывающие непосредственное влияние на ее способность противостоять перегрузкам. Предложен подход, основанный на идентификации состояния перегрузки сервера с использованием нейронной сети с архитектурой трехслойного персептрона прямого распространения. Обозначен круг исходных данных, необходимый для формирования набора входных данных нейронной сети. В работе предлагается алгоритм сбора входных данных, обработки полученных результатов и их применения для прогнозирования возникновения состояния перегрузки на web-сервере. Предложенный подход апробирован путем анализа данных работы web-сервера, полученных в ходе нагрузочного тестирования. Полученные результаты показали, что предложенный подход позволяет более точно предсказать состояние перегрузки, что дает возможность организовывать качественное управление запросами web-сервера с целью предотвращения его перегрузки и обеспечения стабильности работы.
Бесплатно
