Сегодня четверг, 20.08.2026, 04:14, ньюсмейкеров: 45148, сайтов: 1203, публикаций: 3603833, просмотров за сутки: 267372
11.01.2024 15:11
Новости.
Просмотров всего: 5066; сегодня: 2.

Информационная энтропия для предсказания разрушений

Фундаментальное исследование учёных Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) может привести к появлению нового способа прогнозирования разрушений ответственных изделий на объектах повышенной опасности. Суть способа в объединении методов количественного рекуррентного анализа и акустической эмиссии. В перспективе для этого может быть создана новая интеллектуальная диагностическая система.

Ученые ТГУ установили взаимосвязь между изменением поведения материала на микроуровне при пластической деформации, которая неминуемо заканчивается макроскопической потерей устойчивости и разрушением, и увеличением количества информации, содержащейся в потоке сигналов акустической эмиссии (АЭ) – ультразвукового «крика», который издает материал при его деформировании. Количество информации – это в некотором смысле такая же измеряемая величина как объем или скорость, и она характеризуется информационной энтропией Шеннона. Исследования проводили на образцах серебра и меди, одновременно фиксируя диаграммы растяжения и записывая сигналы акустической эмиссии.

Материалы, в том числе металлические, из которых изготовлены все конструкции, при эксплуатации постепенно разрушаются. Это приводит к экономическим потерям, а иногда к техногенным катастрофам. Чтобы избежать этого, учёные всего мира пытаются спрогнозировать момент начала разрушений. В частности, используют метод акустической эмиссии: на металле закрепляют специальные высокочастотные датчики, которые «слышат» ультразвук, издаваемый металлом и фиксируют текущее состояние объекта.

Сотрудники научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ – младший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Эйнар Аглетдинов и ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук Игорь Ясников применили сравнительно новый метод статистической обработки сигналов АЭ – количественный рекуррентный анализ (КРА), вычислив как меняется энтропия Шеннона. Ее рост говорит о критическом изменении текущего состояния материала, связанном с резким увеличением количества мало предсказуемых, но масштабных событий. В обычной жизни таким событиям соответствует понятие сенсации – что-то из ряда вон.

– Метод КРА широко и успешно применяется для обработки самых разных сигналов не только в физике, но и в экономике, климатологии, океанологии, медицине. А вот применительно к акустической эмиссии метод КРА ранее практически не применялся, – рассказывает Эйнар Аглетдинов. – Ценность нашей работы в том, что мы, применяя эту связку, сначала вычислили критический момент, когда происходят необратимые процессы, приводящие к разрушению материала, а затем смогли подтвердить теорию экспериментально.

Запись непрерывного потока сигналов АЭ без специальных методов анализа не позволяет определить начало каких-то серьезных изменений. В описанной работе ученые научились выявлять из анализа потока сигналов АЭ момент взрывного роста энтропии Шеннона, что говорит о многократном усложнении процесса.

Также исследователи проанализировали экспериментальные кривые растяжения, одновременно с которыми была записана АЭ. По ним на основании представлений о физике процесса пластической деформации были определены точки, в которых кривые растяжения меняют свой характер. Первая такая точка совпала с моментом взрывного роста энтропии Шеннона. Именно этому моменту, предположительно, соответствует начало деструктивных изменений в материале как предвестниках полного разрушения образца.

Важно то, что для определения такой критической точки из кривой растяжения, образец надо довести до разрушения, а соответствующий ей момент резкого изменения энтропии Шеннона можно определить практически одновременно с этим изменением. То есть сочетая методы КРА и АЭ, образец не надо разрушать, чтобы определить момент, когда разрушение только начинается.

Пока это фундаментальная работа, но она имеет большой потенциал в будущем стать основой эффективной методики прогнозирования разрушения реальных изделий.

Статья учёных ТГУ с результатами экспериментов опубликована на английском языке в издании Physical Review. Самый престижный научный журнал по физике существует с 1893 года. За 130 лет в нём были опубликованы фундаментальные статьи, определившие развитие физической мысли: от измерения заряда электрона до предсказания существования бозона Хиггса за 50 лет до его обнаружения.

Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках реализации научного проекта № 22-72-00117.

Тематические сайты: Наука, Технологии
Сайты моногородов субъектов РФ: Самарская область - Тольятти

Ньюсмейкер: Тольяттинский государственный университет — 320 публикаций
Сайт: www.tltsu.ru/news/informacionnaia_entropiia_dlia_predskazaniia_razrusenii

Интересно:

Молодые соотечественники представят проекты в Москве
19.08.2026 17:46 Новости
Молодые соотечественники представят проекты в Москве
С 21 по 26 августа в Москве пройдет V Проектный акселератор для молодежного крыла российской зарубежной диаспоры. Шесть команд-победителей получат финансовую и организационную поддержку в реализации своих культурно-гуманитарных инициатив. В очном этапе примут участие команды, которые вышли в финал по итогам онлайн-этапа. Под руководством экспертов участники доработают проекты и представят их экспертам на итоговой защите. Проектный акселератор — культурно-образовательный проект Правительства Москвы. Его организаторами выступают Департамент внешнеэкономических и международных связей города Москвы и Московский Дом соотечественника. Проект направлен на развитие навыков проектного управления у молодых российских соотечественников, укрепление их связей с Москвой и формирование международного сообщества активистов, реализующих инициативы в сфере русского языка, культуры и исторической памяти. Участники разрабатывают проекты по нескольким...
VOXYS принял участие в молодежном образовательном форуме  «ШУМ 2026»
17.08.2026 16:01 Мероприятия
VOXYS принял участие в молодежном образовательном форуме «ШУМ 2026»
Заместитель генерального директора VOXYS Андрей Семенов выступил на Всероссийском молодежном образовательном форуме «ШУМ 2026» в рамках тематической программы «ИИ на Волне». Это ключевое событие круглогодичного молодёжного образовательного центра Росмолодёжи, объединившее более 1500 участников. Центральная тема форума – медиа и журналистика. Программа нацелена на выявление и профессиональное сопровождение молодых разнопрофильных специалистов: журналистов, специалистов по связям с общественностью, создателей контента, блогеров. Организаторами Всероссийского молодёжного образовательного форума «ШУМ» выступают Федеральное агентство по делам молодёжи и Правительство Калининградской области, в лице АНО «Молодёжный центр «ШУМ». Программа была посвящена практическому применению искусственного интеллекта, развитию цифровых компетенций и карьерным возможностям для молодых специалистов. В открытом диалоге с работодателями представители компаний...
Острову Зорге на русских Курилах быть!
16.08.2026 21:19 Интервью, мнения
Острову Зорге на русских Курилах быть!
Автор: Анатолий КошкинПротесты Токио по поводу имянаречения Курильских островов – вмешательство во внутренние дела России.  Инициативу о присвоении имени легендарного советского разведчика Рихарда Зорге одному из островов Малой Курильской гряды выдвинул и продвигал многолетний председатель Сахалинского отделения Русского географического общества Сергей Пономарёв. По его просьбе заключение по этому вопросу в качестве действительного члена РГО направлял и автор этих строк. Сомнений по поводу наименования одного из географических объектов на Курилах именем прославленного Героя Советского Союза ни у кого не было. Надо было только подобрать достойный подвигам Рихарда Зорге остров. Однако идея пришлась не по нраву японским властям, которые считают все южные Курилы «исконной территорией Японии» и выступают против любых акций, подтверждающих их законную принадлежность России как с исторической точки зрения, так и как принятый в 1945...
Россиянка Ольга Абрамовских переплыла пролив Ла-Манш соло
15.08.2026 16:32 Новости
Россиянка Ольга Абрамовских переплыла пролив Ла-Манш соло
Два «Эвереста» выносливости: Ольга Абрамовских стала первым человеком в мире, переплывшим Ла-Манш и финишировавшим в самом длинном пробеге в мире - 3100 миль 9 августа 2026 года российская спортсменка Ольга Абрамовских (45), представляющая Марафонскую команду Шри Чинмоя, успешно завершила соло заплыв через Ла-Манш за 18 часов 27 минут. Этот результат объединил в её спортивной биографии два испытания, которые называют «Эверестами» своих дисциплин: Ла-Манш в плавании и пробег «Самопревосхождение» на 3100 миль в беге. 18 часов между Англией и Францией 7 августа Ольга стартовала в 04:20 с побережья Англии, рядом с Дувром, и спустя более 18 часов вышла на французский берег недалеко от пляжа Сангатт. Финиш был зафиксирован в 22:47, а итоговое время заплыва составило 18 часов 27 минут. По предварительным данным, Ольга стала седьмой женщиной из России, переплывшей Ла-Манш соло, и 27-м российским пловцом, успешно завершившим одиночное...
Как еврейские партизаны наводили ужас на нацистов в Белорусской ССР
14.08.2026 9:06 Аналитика
Как еврейские партизаны наводили ужас на нацистов в Белорусской ССР
Братья Бельские отказались покорно умирать в гетто и концентрационных лагерях. Взяв в руки оружие, они начали спасать от смерти других евреев и безжалостно мстить нацистам.  «Немцев мы не боялись. Мы были на своей земле. Мы с братьями выросли в деревне. А там простая философия: почему кто-то должен прийти и забрать то, что заработано нами?» — так говорил Арон Бельский из партизанского отряда братьев Бельских, действовавшего на территории оккупированной немцами Советской Белоруссии.  Примечательно, что это формирование практически полностью состояло из евреев. Они были не согласны мучительно умирать в гетто или смиренно идти на казнь и, взяв в руки оружие, дали нацистам жесткий отпор. В СССР против немцев сражались десятки еврейских партизанских отрядов, и отряд Бельских был среди них одним из самых многочисленных и эффективных. На пороге смерти Родную деревню Бельских Станкевичи в Западной Белоруссии противник...