Данилин А.Н., Денисов Е.А., Онучин Е.С., Фельдштейн В.А. «Механическая модель космического лифта. Статика» Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 19-27 (2023)

Исследуется статическое состояние космического лифта, представляющего собой платформу, удерживаемую на круговой орбите натянутым упругим тросом, в сферически симметричном поле гравитационно-центробежных сил. Для выбора рациональных массовых и орбитальных параметров системы рассмотрены два варианта троса в приближении тяжелой упругой нити – однородный трос и трос равного сопротивления. Получены соотношения между массой платформы, радиусом ее орбиты и характеристиками троса, которые обеспечивают его прочность и натяжение, необходимые для функционирования подъемника, «развозящего» выводимые спутники по их орбитам.

Розов А.Л., Русина Н.Ю., Колпаков Д.А. «Моделирование условий режимов размыва плотины при переливе воды через её гребень» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 32-40 (2024)

Работа направлена на определение критериев режимов размыва плотин при переливе потока воды через её гребень. Известно, что при натурных катастрофах при переливе потока воды через гребень плотины наблюдается пространственный размыв плотин, когда на какой-то небольшой части гребня образуется начальный проран. Продолжающийся перелив воды приводит к размыву дна начального прорана. По достижению дном прорана основания плотины изливающийся из водохранилища поток воды начинает размывать боковые стенки прорана. Процесс размыва завершается после опорожнения водохранилища с образованием конечного прорана, составляющего только часть (часто небольшую) тела плотины. В то же время в экспериментальных исследованиях перелив потока воды через гребень плотины приводит к плоскопараллельному размыву модели плотины – равномерному размыву по всей длине напорного фронта с практически полным разрушением тела плотины. В работе исследуются причины этого различия. На основе математической модели выводятся предварительные условия реализации различных режимов размыва плотин, подтверждённые специально проведёнными экспериментами, а также известными экспериментальными и натурными данными по разрушению плотин.

Сейдгазов Р.Д., Мирзаде Ф.Х. «Физическое обоснование схемы дискретизации при моделировании глубокого проплавления металлов в лазерных и родственных технологиях» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 41-54 (2024)

Анализируется способность численных моделей адекватно воспроизводить гидродинамические процессы в режиме глубокого проплавления металлов в лазерных и электроннолучевых сварочных и родственных технологиях. Отмечается противоречивый характер выводов разных моделей об относительных вкладах термокапиллярного и абляционного механизмов в образовании глубокой каверны. Решение данной проблемы предполагает приведение расчетных результатов модели в соответствие с экспериментальными данными, согласно которым в технологических условиях основной вклад в формирование каверны вносит термокапиллярный механизм при незначительном испарении. Искажение соотношения этих вкладов является следствием неадекватного воспроизведения специфических особенностей термокапиллярного механизма в режиме глубокого проплавления. Причиной является выбор шага расчетной сетки без учета реального масштаба термокапиллярного потока в режиме глубокого проплавления. Предложена методика выбора физически обоснованного пространственного и временного шага расчетной сетки. Выполнены оценки для рекомендуемой дискретизации задачи при характерных размерах пятна фокусировки, используемых в технологиях лазерной сварки и аддитивного производства селективным лазерным плавлением. Проведено сравнение рекомендуемого шага расчетной сетки с обычно применяемой дискретизацией.

Лаврухин Е.В., Мурыгин Д.А., Торопов К.В., Хлюпин А.Н., Герке К.М. «Разработка методики создания синтетических томограмм пористых сред» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 55-72 (2024)

Рентгеновская компьютерная томография (КТ) является одним из ключевых методов исследования внутреннего строения пористых образцов, например, пород-коллекторов нефти и газа. Для дальнейшего моделирования физических свойств пористых сред КТ-изображения необходимо предварительно сегментировать – разделить на твердую и пустотную фазы. Однако правильность сегментации невозможно проверить ввиду отсутствия данных о точном внутреннем строении материала. В настоящей работе описана разработанная методика и ПО на её основе для создания синтетических томограмм пористых сред с целью решить проблему отсутствия валидационных или тренировочных изображений сегментации. Созданный фреймворк основан на прямом и обратном преобразовании Радона. Для проверки предложенного подхода мы сравнили скорость и качество работы ключевых алгоритмов с существующими аналогами. На основе прокси-образцов, полученных сегментацией КТ-изображений, созданы синтетические изображения пористых сред из пяти фаз: пор (воздух с незначительным поглощением излучения), каолинита (Al₂Si₂O₅OH₄), диоксида кремния (SiO₂), карбоната кальция (CaCO₃) и дисульфида железа (FeS₂). Наблюдается хорошее соответствие получаемых синтетических данных в сравнении с оригинальными КТ-изображениями. Разработанная методика позволяет решить проблему создания размеченных данных для использования машинного обучения в задачах сегментации КТ-изображений, а также для тестирования любых других методик для сегментации КТ-изображений.

Щетинин Е.Ю. «Об эффективности применения визуальных трансформеров в обнаружении аномалий гистопатологических изображений» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 73-87 (2024)

Рак молочной железы является одним из наиболее распространенных и опасных видов онкологии у женщин. Современные подходы к его раннему обнаружению и лечению все чаще используют методы искусственного интеллекта и глубокого обучения. В работе исследованы гистопатологические изображения молочной железы с использованием нейронных сетей-трансформеров и глубоких нейронных сетей. В качестве моделей трансформеров использованы модели Vision Transformer (ViT), Data Efficient Image Transformer (DeiT). В качестве моделей глубоких сверточных нейронных сетей выбраны модели ResNet50, VGG16, DenseNet201, EfficientNet-B7, Xception. Все модели были предварительно обучены на наборе изображений ImageNet1к, а затем дообучены на наборе из 4356 гистопатологических изображений. В результате компьютерных экспериментов установлено, что модель EfficientNet-B7 превзошла другие модели, достигнув показателя точности 95.84%. Для повышения производительности моделей классификации гистопатологических изображений в работе применен метод дистилляции знаний, что позволило получить новую модель глубокой нейронной сети-трансформера DeiTBdist для высокоточной классификации гистопатологических изображений и обнаружения рака молочной железы. Показатели ее точности составили 98.14% и превзошли остальные модели, а также сопоставимы с результатами работ других исследователей.

Новосадов Б.К. «Операторный метод расчета матричных элементов квантовой химии в базисе слейтеровских орбиталей. Формулы для двухцентровых интегралов» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 88-100 (2024)

Предложен операторный метод вычисления элементов гамильтоновой матрицы квантовой химии в базисе слейтеровских атомных орбиталей и получены формулы двухцентровых интегралов от обобщенного потенциала взаимодействия частиц в виде потенциала Юкавы (одночастичного и двухчастичного). Явные зависимости полученных выражений от межатомных расстояний позволяют провести анализ матричных элементов и создать простые алгоритмы программы расчета матричных элементов квантовой химии в базисе АО слейтеровского типа.

Косарев Н.И. «Перенос резонансного излучения в газовых средах с нестационарной кинетикой» Математическое моделирование, 36, № 5, с. 137-176 (2024)

Обзор посвящен численному моделированию переноса линейчатого излучения в газовых средах, обладающих 3D геометрией, и в условии нестационарной кинетики возбуждения и ионизации. Скоростные уравнения баланса населенностей многоуровневого атома определяются прямыми и обратными ударно-радиационными процессами. При этом вероятности вынужденных процессов фотовозбуждения в любой точке газовой среды зависят от средней по телесным углам и частоте интенсивности излучения. Эта средняя интенсивность складывается из интенсивности внешнего излучения, которое, распространяясь в среде, поглощается атомами, и собственного излучения, формируемого внутренними источниками фотонов. Математическая постановка задачи ударно-радиационной кинетики принимает вид системы интегро-дифференциальных уравнений. Вычисление трехкратного интеграла по частотной и угловым переменным проводится дискретно-разностными методами с помощью приема дискретизации объема на прицельные плоскости. В результате разработанных уникальных приемов, методов и вычислительных алгоритмов задача Коши для системы интегро-дифференциальных уравнений сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, которая затем решается численно методами Адамса и Гира. Приводятся результаты моделирования определенного класса задач кинетики фотовозбуждения и свечения газов под действием внешнего излучения. Выполненные исследования дополняют астрофизическую теорию переноса излучения, а также вносят значительный вклад в развитие спектроскопических методов диагностики излучающих газов и плазмы.

Попов И.П. «О взаимодействии пространства-времени с материальными объектами» Инженерная физика, № 10, с. 45-51 (2024)

Отмечено, что пространство, время и пространство-время не могут обмениваться энергией с материальными объектами. Поэтому пространство, время и пространство-время никаким образом не могут с ними взаимодействовать. Ключевые слова: пространство, время, пространство-время, энергия, материальный объект. DOI: 10.25791/infi zik.10.2024.1432

Арбузов А.Б., Никитенко А.А. «О спиновых связностях как переменных квантования гравитации» Ученые записки физического факультета МГУ, № 3, с. 2431502 (2024)

Изучается квантование конформной общей теории относительности. Спиновые связности рассматриваются как базовые переменные квантовой гравитации. Анализируются их свойства, выделяется динамическая часть. В работе также применяется тетрадный формализм и формализм Арновитта–Дезера–Мизнера. Гравитационное действие оказывается квадратичным по компонентам спиновой связности. Производится вторичное квантование гравитационного поля в терминах спиновой связности и обсуждаются дальнейшие перспективы такого подхода.

Буринский А.Я. «Решение Керра–Ньюмана объединяет гравитацию с квантовой теорией» Успехи физических наук, 194, № 10, с. 1095-1117 (2024)

Модель электрона Керра–Ньюмана (КН), порождaeмого сверхвращающимся гравитационным полем чёрной дыры, модифицируется до чёрно-белой дыры, которая как поглощает, так и излучает электромагнитные волны. Следуя квантовой электродинамике, мы рассматриваем решение КН как модель голого или одетого электрона, где голый электрон образует безмассовую релятивистскую струну, отвечающую за волновые свойства электрона как квантовой частицы, а одетый электрон формирует тяжёлое ядро электронно-позитронного вакуума, одетое гравитационным полем КН посредством формирования электронной и позитронной петель Вильсона. В рамках формализма Керра–Шильда рассматривается класс излучающих решений КН, которые поглощают электромагнитное поле как обычная чёрная дыра, и одновременно излучают его своей белой стороной.