#моделирование

Фотополимер — специальный пластик для высокоточной 3D-печати. Часто применяется в ювелирном деле, медицине и особенно в литейной промышленности, позволяя создавать сложные детали с внутренними каналами, например, турбинные лопатки. Однако в процессе термообработки до 450°C, необходимой для выжигания прототипа, материал расширяется, вызывая микротрещины в керамической форме. Это приводит к браку при заливке металлом. Применяемые сегодня расчетные модели не учитывают, что при нагреве меняется вязкоупругое поведение фотополимера — сочетание его упругости и способности течь, — что и вызывает ошибки прогнозирования и производственные дефекты. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали принципиально новую программу, которая принимает в расчет оба этих ключевых параметра и предсказывает поведение пластика на 97%.

Современная экономика остро зависит от стабильности топливно-энергетического комплекса. Однако его основа, нефтедобыча, сталкивается с истощением легкодоступных запасов. Для оценки их потенциала инженеры используют геолого-гидродинамическое моделирование, позволяющее испытывать стратегии разработки в виртуальной среде и создавать цифровых двойников месторождений. Тем не менее, традиционные подходы к проектированию, основанные на двумерных картах, не дают точной информации о строении пластов. Это ведет к неоптимальной расстановке скважин и потере значительных объемов нефти. Ученые Пермского Политеха разработали методику генерирования множества 3D-моделей с возможностью выбора наиболее достоверных, описывающих реальное геологическое строение месторождений. Исследование позволяет существенно сократить неопределенность в оценке нефтяных запасов и уменьшить количество моделей для анализа.

Управление большими группами взаимодействующих объектов стало одной из ключевых технологических проблем. Ученые из разных научных областей предлагали свои решения, но столкнулись с ограничениями. Существующие подходы либо оказываются неэффективными при масштабировании, либо не способны учитывать множество важных факторов. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы в природе, исследовав механизм коллективного выживания императорских пингвинов. Они усовершенствовали разработанную ранее математическую модель самоорганизации и впервые проанализировали поведение каждого агента в отдельности, раскрывая механизмы перехода от индивидуальных действий к общим. Это исследование открывает практические перспективы в различных областях — от создания роев медицинских нанороботов, способных точечно доставлять лекарства к опухолям, до проектирования автономных систем для работы в экстремальных условиях Арктики и космоса.

Коллектив ученых из МФТИ, НИИСИ и Университета Иннополис разработал и детально сравнил между собой ряд высокоэффективных модификаций численного метода, основанного на гибридном подходе с использованием так называемых Химерных сеток. Этот подход позволяет значительно повысить точность и одновременно снизить ресурсоемкость компьютерного моделирования упругих волн в средах со сложной геометрией. Разработка имеет огромное значение для таких критически важных областей, как сейсмическая разведка полезных ископаемых и ультразвуковая дефектоскопия материалов, например, железнодорожных рельсов. 

Физики-теоретики из МФТИ, СПбГУ, Владимирского государственного университета и Университета Вестлейк в Китае предложили и обосновали новую платформу, способную формировать пространственное распределение света по внешнему сигналу.

Костная ткань человека обладает сложной пористой структурой, идеально адаптированной к нагрузкам. Однако при серьезных травмах она не всегда способна к регенерации, что требует замены участка имплантатом. Создать такой искусственный аналог сложно: он должен быть одновременно устойчивым к внешнему давлению, как натуральная кость, и иметь пористую структуру для прорастания клеток и сосудов. Существующие технологии не позволяют одновременно удовлетворить оба требования — традиционные методы создания простых геометрий и современное 3D-моделирование либо дают прочность без оптимальной биосовместимости, либо наоборот. В результате вживленные конструкции часто отторгаются, что ведет к повторным операциям и увеличивает сроки восстановления. Ученые Пермского Политеха разработали «цифровой конструктор» для создания скаффолдов, который позволяет одновременно управлять механическими свойствами и геометрией структур. Это обеспечивает оптимальное сочетание стойкости и совместимости с живыми тканями, необходимое для успешного приживления имплантатов и сокращения периода лечения.

Долгие годы ученых и философов привлекала идея, что человечество может жить внутри масштабной компьютерной симуляции, подобно тому, как это показано в фильме «Матрица». Однако новое исследование опровергло эту теорию.

Ученые из Института автоматизации проектирования РАН и Московского физико-технического института смоделировали структуру и процесс разрушения легких сплавов. Модель позволит определять межремонтный интервал авиационного оборудования и оптимизировать производство комплектующих, что повысит безопасность полетов.

На экзопланете WASP-17b, расположенной в 1300 световых годах от Земли, зафиксировали признаки атмосферных явлений, напоминающих солнечные столбы и гало. На нашей планете они возникают, когда кристаллы льда выстраиваются определенным образом.

Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.

Ученые ТюмГУ проанализировали влияние конфигурации и свойств пласта и технологического режима эксплуатации скважин на коэффициент извлечения нефти. По мнению исследователей, эти факторы можно рассматривать как определяющие для выбора наиболее эффективной стратегии разработки.

Как показали генетики, современные люди Евразии произошли главным образом от одной небольшой группы, мигрировавшей из Африки примерно 50 тысяч лет назад. До этого было несколько попыток покинуть прародину во время климатических оптимумов, когда сахаро-арабский пустынный пояс оказывался проходим, как это было 125 тысяч лет назад, в последнее межледниковье. Почему же более ранние миграции не оставили заметного генетического следа в современной популяции? Ответ на этот вопрос ученые получили с помощью моделирования.

Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.

Слушатели узнают, какие условия воссоздаются в различных модельных экспериментах и какие задачи в них решаются.

Большинство экзопланет обнаруживают на короткопериодичных орбитах, в том числе из класса суперземель. Эти тела по размеру занимают промежуточное положение между Землей и Нептуном. А вот газовые и ледяные гиганты располагаются, как правило, на далеких орбитах. Есть ли там место менее крупным планетам, не вполне ясно. Ученые решили оценить количество суперземель на юпитерианских расстояниях от звезды с помощью метода микролинзирования.

Исследователи из Университета Карнеги — Меллона (США) придумали, как превратить плоские объекты в трехмерные формы с помощью швейного автомата для стежки с компьютерным управлением. В сами детали из ткани они вставили, как в карманы, жесткие панели, а соединили их вместо сборки швом, что дало гибкость и в то же время прочность стыков.

Когда наша планета только формировалась из первичного вещества Солнечной системы, ее недра начали интенсивно разогреваться и расслаиваться. Внутри образовалось металлическое ядро, а над ним — жидкая мантия, покрытая тонкой силикатной корой. До сих пор нет единого мнения, как затвердевал расплав — сверху вниз или наоборот. Новые расчеты показали, что это не важно: даже при самом неблагоприятном сценарии на последнем этапе остывания у границы ядра и мантии должен появиться магматический океан.

Неандертальцы процветали в Европе две сотни тысяч лет и вымерли примерно 40 тысяч лет назад. Одни винят в этом Homo sapiens, которые как раз в то время появились в регионе. Другие видят причины в изменении климата. Однако неандертальцы пережили эпохи мощных оледенений. Их стоянки находят в разных климатических зонах — от лугов умеренных широт до тундры. Значит, они могли приспосабливаться к смене окружающей среды. В новой работе ученые из Франции и Великобритании протестировали климатическую гипотезу вымирания этой ветви людей.

На протяжении геологической истории на нашей планете преобладал теплый климат. Лишь дважды за прошедшие полмиллиарда лет случались продолжительные похолодания, включая современное, длящееся примерно 34 миллиона лет. Ледниковые периоды сопровождались снижением концентрации углекислого газа в атмосфере, однако причины этого непонятны. В новой работе ученые построили модель, объединив все гипотезы охлаждения климата. Это позволило объяснить обледенение полюсов, которое мы наблюдаем сейчас.

Методы геопространственного моделирования стали важным инструментом экологического мониторинга — с его помощью управляют рисками для окружающей среды и отслеживают угрозы стихийных бедствий. Все большее применение в геопространственных исследованиях находит машинное обучение. Исследователи публикуют множество статей, в которых сообщают об улучшении моделей, решении фундаментальных задач и новых подходах, в том числе в естественных науках. Однако часто такие публикации страдают от методологических ошибок в основном из-за ограничений, присущих машинному обучению. Группа ученых из Сколтеха и Института AIRI провела анализ научной литературы, выявив типичные проблемы и предлагаемые решения.