#моделирование

Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН показали, как с помощью электронного пучка управлять плазмой, в которой присутствуют пылевые частицы. Такой пучок вводится прямо в плазменный объем, изменяя при этом не только траектории движения частиц, но и свойства самой плазмы. Такой подход актуален для систем газоочистки и плазмохимических реакторов.

Ученые из МФТИ провели сравнение двух подходов построения вычислительных сеток для цилиндрических тел: блочно-структурированных и химерных. Эти сетки применяются для описания геометрических областей сложной формы, отличной от прямоугольника. Они выяснили, что для разных прикладных задач выгоднее разные подходы, и получили данные, помогающие вычислителям выбрать правильно.

Физтехи промоделировали морскую сейсморазведку в условиях арктического шельфа, учитывающую одновременно присутствие ледяного покрова, многолетней мерзлоты, слоистого морского дна и нефтяной залежи. Оказалось, что каждый из этих факторов оставляет в сейсмограмме характерный след, по которому можно идентифицировать залежь и выбрать оптимальное расположение источников и приемников.

Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова и Северо-Кавказского горно-металлургического института рассчитали толщину перовскита, который может повысить КПД солнечных элементов до 24,3%. Над исследованием работали доктор физико-математических наук Ахмед Кармоков, кандидат технических наук Олег Молоканов, кандидат физико-математических наук Рита Кармокова, доктор технических и экономических наук Евгений Козырев и инженер центра микроэлектроники и нанотехнологий КБГУ Артур Агоев.

Геологи используют оптоволоконные кабели в медной оболочке, чтобы предсказывать извержения вулканов и землетрясения по изменениям лазерного «эха». Однако при создании волокна, в процессе его остывания, медь сжимается сильнее стекла и создает микроизгибы. Это искажает сигнал: меняется время задержки и падает интенсивность, из-за чего специалист может пропустить первые признаки надвигающейся катастрофы. Причина этих деформаций кроется в неточных компьютерных моделях, которые игнорируют разную температуру застывания кварца и металла. Чтобы решить эту проблему, ученые Пермского Политеха разработали трехмерную модель, которая впервые учитывает разные тепловые режимы застывания слоев.

Группа ученых из МФТИ и их иностранных коллег нашла способ измерить «расстояние» в сети, где каждая связь может объединять произвольное число элементов.

Каждый день поисковые системы, онлайн-кинотеатры, интернет-магазины и банковские приложения обрабатывают миллионы пользовательских запросов — открыть сайт, загрузить видео, выполнить сложный расчет. За этим стоит планировщик (диспетчер задач), который решает, на какой из тысяч серверов отправить каждую задачу, чтобы ответ пришел быстрее и ни один компьютер не перегрелся. Существующие методы используют ограниченную информацию: одни смотрят только на длину очереди, другие ошибаются в прогнозах, третьи применяют искусственный интеллект, но часто требуют больших вычислительных ресурсов и значительных затрат. В итоге одни устройства простаивают, другие перегружены, а пользователи ждут ответа дольше обычного. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод распределения задач, который учитывает не только прогноз времени выполнения, но и его достоверность. Это сокращает время отклика на 8-10%, а также улучшает равномерность загрузки серверов на 60-70% без использования дорогостоящего оборудования.

Астрофизики из МФТИ, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и США выяснили, что магнитосфера молодой звезды может полностью изменить направление ее дрейфа. Трехмерные магнитогидродинамические расчеты впервые учли весь комплекс взаимодействий между планетой, диском и звездным магнитным полем в единой самосогласованной симуляции.

Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.

Доцент факультета экономических наук НИУ ВШЭ Анастасия Анцыгина разработала модель распределения призов, которая максимально стимулирует активность участников соревнований. Она предложила пересмотреть классический принцип «победитель получает все» и в некоторых случаях предлагать небольшую награду даже проигравшему. По ее мнению, это может повысить мотивацию участников и сделать соревнование более конкурентным.

Исследователи из Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ совместно с коллегами из Франции и Китая доказали, что эффект, который научное сообщество долго считало несомненным доказательством наличия топологической сверхпроводимости (и, следовательно, наличия частиц Майораны), может возникать и по совершенно банальным причинам — из-за тепловых эффектов. Работа ставит под сомнение интерпретацию множества экспериментов, проведенных за последние годы в разных лабораториях мира.

Исследователи выявили серьезный недостаток в широко используемой эволюционной модели — ингибиторной каскадной модели (ICM). Оказалось, ее предсказательная сила обусловлена не биологическими механизмами, а математическим артефактом, связанным с методом стандартизации данных.

Рождение и созревание иммунных Т-клеток, пик их численности в четыре года, спад в юности, затем новые подъемы к 40 и к 64 годам — исследователи Центра математического моделирования в разработке лекарств Первого МГМУ разработали математическую модель, которая впервые позволяет количественно оценить, как стареет иммунная система человека на протяжении всей жизни — от первых дней до глубокой старости. При этом модель помогает не только рассчитать скорость старения иммунитета, но и понять, как происходит адаптация иммунных клеток после удаления тимуса — главной «фабрики» Т-клеток.

Современные металлические имплантаты для суставов сегодня успешно заменяют изношенные кости, но часто оказываются слишком жесткими для организма. Со временем это приводит к разрушению ткани вокруг протеза, его расшатыванию и необходимости повторной операции. Перспективной альтернативой считаются углерод-углеродные композиты, которые способны «срастаться» с живой костью. Однако до сих пор инженеры не могли точно предсказать, как именно этот процесс влияет на прочность конструкции, используя для расчетов упрощенные и неточные модели. Ученые Пермского Политеха впервые разработали модель, которая впервые реалистично описывает врастание кости в имплантат и позволяет точнее прогнозировать его долговечность.

Российские ученые из МИЭМ ВШЭ разработали новый подход к моделированию электротепловых процессов в мощных электронных схемах на печатных платах. Они научились быстро и точно рассчитывать, как нагреваются электронные компоненты во время работы, чтобы заранее предотвращать их перегрев и поломку. При работе электродвигателей или другого оборудования их электронные детали (особенно транзисторы) сильно нагреваются, потому что при прохождении тока неизбежно выделяется тепло. Когда происходят резкие перепады температуры при включении и выключении устройства, параметры транзисторов меняются, и техника может выйти из строя.

Российские ученые из МФТИ с коллегами из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН разработали инновационный метод для расчета равновесного распределения несмешивающихся жидкостей в пористой среде. Результаты применения этого метода можно использовать в разработках по повышению нефтеотдачи и гидрологии, а также геологического СО2-хранения.

Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ с коллегами впервые создали полную компьютерную модель сильного взаимодействия магнонов и фотонов в системе на основе железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора. Это исследование актуально для спинтронных и квантовых приложений, например для создания высокочувствительных сенсоров и элементов квантовых систем.

Человечество могло уже десятки раз «не заметить» сигналы от внеземных цивилизаций — и не узнать об этом. Пересчитав шансы обнаружения техносигнатур за последние 65 лет, астрофизик показал, что для удачного перехвата сигналов их должны были быть миллионы. Выходит, космос может быть не «тихим», просто мы ищем слишком ограниченно и недолго.

Исследователи НИУ ВШЭ проанализировали, насколько эффективно мировой рынок генеративного искусственного интеллекта превращает инвестиции в реальные доходы, и пришли к выводу: сегодня искусственный интеллект развивается быстрее, чем окупается.

Ученые Сеченовского Университета разработали лабораторную модель печени, способную воспроизводить реакции человеческой ткани на лекарственные препараты.