Параллельная распределенная обработка данных и информационные пространства
Параллельная распределенная обработка данных и информационные пространства
П. В. Голубцов$^1$
Данные в современных исследованиях нередко имеют огромный объем, распределены между многочисленными сайтами и постоянно пополняются. В таких случаях собрать все относящиеся к исследованию данные на одном компьютере, как правило, невозможно и непрактично, поскольку один компьютер не сможет обработать их в разумные сроки. Подходящий алгоритм анализа данных должен, параллельно работая на многих компьютерах, извлекать из каждого набора исходных данных некоторую промежуточную компактную «информацию», постепенно объединять ее и, наконец, использовать накопленную информацию для получения результата. По мере поступления новых данных он должен иметь возможность добавлять их к накопленной информации и, при необходимости, обновлять результат. В работе рассмотрены особенности такой хорошо организованной промежуточной формы информации и ее естественные алгебраические свойства. В качестве примера исследована проблема трансформации процедуры оптимального линейного оценивания так, чтобы отдельные фрагменты исходных данных могли обрабатываться независимо и параллельно. Предложена каноническая форма информации, позволяющая алгоритму извлекать такую информацию параллельно из каждого набора исходных данных, объединять ее и использовать для получения результата. Показано, что на построенном информационном пространстве кроме алгебраической структуры также индуцируется согласованное с ней упорядочение, отражающее понятие качества информации.
Показать АннотациюМоделирование взаимодействия галактических и солнечных космических лучей с магнитным полем Земли в процессе инверсии
Моделирование взаимодействия галактических и солнечных космических лучей с магнитным полем Земли в процессе инверсии
О. О. Царёва$^1$, В. Ю. Попов$^{2,3,4}$, Х. В. Малова$^{5,6}$, Л. М. Зеленый$^7$, Е. П. Попова$^{8,9}$, М. В. Подзолко$^10$
Для исследования радиационной обстановки на Земле и в околоземном пространстве во время инверсии геомагнитного поля, о начале которой свидетельствует ряд наблюдений, разработана численная модель, позволившая вычислить и сравнить потоки космических лучей в магнитосфере Земли в присутствии и в отсутствие дипольной составляющей поля. Квадрупольная составляющая при этом предполагалась неизменной. Согласно вычислениям в момент инверсии общий радиационный фон на Земле увеличится в 3 раза, а на орбите МКС -- в 14 раз. Радиационные пояса в такой конфигурации поля неустойчивы. Поэтому мы рассмотрели второй сценарий инверсии с аксильно симметричным квадруполем. С помощью теории Штермера и численного моделирования, мы определили области захвата частиц (в диполе, квадруполе и их суперпозиции) и дозы радиации в них в процессе инверсии поля.
Показать АннотациюОбусловленное сверхразрешение с классификаторами
Обусловленное сверхразрешение с классификаторами
Н. Е. Терентьев
Классификация разновидностей методов сверхразрешения производится по величине промежутка между минимальным значением Модуляционной Передаточной Функции (МПФ) M(O) (для дискретной Аппаратной Функции (АФ) О) и нулем. Классификаторы лежат в основе концепции сверхразрешения. Главный параметр настройки АФ О для повышения разрешения – обусловленность, численно равная обратной величине минимального значения |M(O)| или этого промежутка.
Показать АннотациюМоделирование магнитоплазменных структур в солнечном ветре
Моделирование магнитоплазменных структур в солнечном ветре
Е. В. Маевский$^1$, Р. А. Кислов$^{2,3}$, Х. В. Малова$^{2,4}$, О. В. Хабарова$^3$, В. Ю. Попов$^{2,5,6}$, А. А. Петрукович$^2$
Построена осесимметричная МГД-модель солнечного ветра, позволяющая исследовать в широком диапазоне гелиоширот пространственное распределение характеристик магнитного поля и плазмы на радиальных расстояниях от 20 до 400 радиусов Солнца. Получены самосогласованные решения для магнитного поля, плотностей плазмы и тока в солнечном ветре в зависимости от фазы солнечного цикла. Показано, что в период доминирования дипольной магнитной компоненты в солнечном ветре формируется гелиосферный токовый слой (ГТС), который является частью системы продольных и поперечных токов, симметричных в северном и южном полушариях. По мере возрастания относительного вклада квадрупольной компоненты в полное магнитное форма ГТС становится конусообразной; на высоких широтах противоположного полушария зарождается второй конический ГТС, угол раствора которого увеличивается. Модель описывает плавный переход от быстрого солнечного ветра на высоких гелиоширотах к медленному солнечному ветру на низких гелиоширотах, а также укручение профилей основных характеристик солнечного ветра с ростом радиального расстояния от Солнца.
Показать АннотациюВекторные операции в~точной индикации локальных объектов в~изображениях
Векторные операции в~точной индикации локальных объектов в~изображениях
Е. Н. Терентьев$^1$, Н. Е. Терентьев$^2$, И. Н. Приходько$^1$, И. И. Фаршакова$^1$
В настоящей статье изображение рассматривается как скалярное поле и связывается с векторным градиентным полем. Такой подход совмещенный с методами анализа формы полей позволяет искать вихри в космических снимках. Причем зная, что изображения с выраженной геометрической формой создают ложные вихри в изображении, можно искать их местоположение на основе предложенного метода. При этом к преимуществам данного подхода можно отнести точность и применимость в области низких частот.
Показать АннотациюМоделирование взаимодействия плазмы солнечного ветра с диполизационными фронтами в хвосте магнитосферы Земли
Моделирование взаимодействия плазмы солнечного ветра с диполизационными фронтами в хвосте магнитосферы Земли
Е. И. Пархоменко$^1$, Х. В. Малова$^{1,2}$, В. Ю. Попов$^{1,3,4}$, Е. Е. Григоренко$^1$, А. А. Петрукович$^1$, Л. М. Зеленый$^1$, Е. А. Кронберг$^{5,6}$
Работа посвящена исследованию разных механизмов ускорения заряженных частиц во время магнитных суббурь в хвосте магнитосферы Земли. Построена численная модель, позволяющая исследовать ускорение частиц трех сортов: электронов e-, протонов H+ и ионов кислорода O+ в результате действия двух различных механизмов: (а) одиночной магнитной диполизации со скачком нормальной компоненты магнитного поля длительностью несколько минут; (б) множественных скачков нормальной компоненты магнитного поля (диполизационных фронтов) длительностью меньше минуты. Показано, что под воздействием одиночной магнитной диполизации (а) происходит преимущественное ускорение ионов кислорода, которые увеличивают свои энергии до 200 кэВ. При этом протоны и электроны ускоряются в меньшей степени. По сравнению с механизмом (a), процесс (б) способствует большему ускорению протонов и электронов до энергий 300 и 150 кэВ соответственно. Таким образом, эффективность ускорения разных популяций частиц резонансным образом связана с длительностью скачка магнитного поля. Чем ближе масштаб изменения поля магнитной диполизации к гиропериоду частиц, тем эффективней их ускорение.
Показать АннотациюФрактальные свойства самоорганизующихся дендритных структур
Фрактальные свойства самоорганизующихся дендритных структур
Ю. В. Рыжикова$^1$, С. Б. Рыжиков$^2$
Рассмотрены особенности построения моделей фрактальных распределений дендритных структур с использованием характеристик детерминированных и стохастических фракталов. Указана возможность выявления фрактальных свойств оптических характеристик дендритов на основе вейвлет-анализа. Приведены основные алгоритмы расчета фрактальной размерности применительно к дендритным системам.
Показать АннотациюМеждисциплинарные аспекты фрактальной оптики
Междисциплинарные аспекты фрактальной оптики
П. В. Короленко$^{1,2}$, А. М. Зотов$^1$, Ю. В. Рыжикова$^1$
Продемонстрирована высокая эффективность использования для решения междисциплинарных проблем методологических положений, опирающихся на фрактальные представления. Раскрыта внутренняя связь между рядом основных понятий естественно-научных, гуманитарных и когнитивных дисциплин.
Показать АннотациюВлияние диффузного светорассеяния на эффективность генерации третьей оптической гармоники и комбинационного рассеяния света в массивах кремниевых нанонитей
Влияние диффузного светорассеяния на эффективность генерации третьей оптической гармоники и комбинационного рассеяния света в массивах кремниевых нанонитей
С. В. Заботнов$^1$, А. В. Колчин$^1$, Н. Б. Ткаченко$^1$, Л. А. Осминкина$^3$, Д. Е. Преснов$^{2,4}$, А. А. Елисеев$^5$, А. И. Ефимова$^1$, Л. А. Головань$^1$, П. К. Кашкаров$^1$
Показано влияние упругого рассеяния света на эффективность генерации третьей оптической гармоники и комбинационного рассеяния света в массивах кремниевых нанонитей различной толщины. Достигнуто четырех- и двенадцатикратное увеличение сигналов соответственно для данных процессов по сравнению с откликом от монокристаллического кремния. Наблюдаемый рост обусловлен существенным увеличением временем жизни фотона в среде за счет многократного светорассеяния, носящего диффузный характер, начиная с толщин массивов кремниевых нанонитей 2 мкм. Данное предположение хорошо согласуется с данными спектрофотометрии и измерениями кросскорреляционных функций в исследуемых образцах.
Показать АннотациюРусскоязычные публикации по акустике: фрагменты инфометрического анализа
Русскоязычные публикации по акустике: фрагменты инфометрического анализа
В. Г. Шамаев$^1$, А. Б. Горшков$^2$
Отмечается резкое падение количества русскоязычных научных публикаций в зарубежных базах данных по сравнению с «советским периодом». Обращается внимание на необходимость активизации работ по переводу русскоязычных печатных научных изданий в цифровую форму, в том числе и из опасения их утраты в связи с нынешним положением научных библиотек. Делается вывод о необходимости сохранения русскоязычной научной коммуникационной среды. Приводятся примеры по использованию разработанной авторами библиографической базы данных «Акустика» для получения инфометрических данных.
Показать Аннотацию