Восстановление пропусков в многомерных временных рядах методами математической статистики и машинного обучения
Восстановление пропусков в многомерных временных рядах методами математической статистики и машинного обучения
В. С. Алешновский$^1$, В. К. Авилов$^2$, П. В. Голубцов$^1$, Ю. А. Курбатова$^2$, О. А. Куричева$^2$, Д. А. Макеев$^1$, П. А. Фадеева$^1$, А. И. Чуличков$^{1,3}$, Н. Е. Шапкина$^1$
Объектом исследования являются многомерные временные ряды геофизических параметров. В ходе работы применялись методы статистики и машинного обучения для восстановления пропусков в данных. Были достигнуты следующие результаты: для ряда концентрации $CO_2$ на высоте 30 метров модель ARIMAX показала наименьшие значения метрик RMSE и MAE, затратив всего 2.3 секунды на восстановление, что значительно быстрее по сравнению с моделями нейронных сетей LSTM (251 сек.) и GRU (160 сек.). Восстановление данных температуры воздуха наиболее эффективно выполнено с использованием рекуррентной нейронной сети GRU. Результаты показывают, что модели семейства ARIMA являются более подходящими для восстановления данных при наличии коррелированных параметров, тогда как в других случаях следует отдавать предпочтение моделям на основе нейронных сетей GRU. Выводы могут быть использованы для улучшения методик восстановления данных в многомерных временных рядах.
Показать АннотациюСвободная энергия Гельмгольца в двумерной модели Изинга с дефектами
Свободная энергия Гельмгольца в двумерной модели Изинга с дефектами
В. В. Биньковский, С. Д. Мостовой
В работе исследуется влияние точечных дефектов типа вакансий на термодинамические свойства двумерной модели Изинга. Основное внимание уделено сравнению двух подходов к описанию системы: традиционного анализа внутренней энергии E и более полного анализа свободной энергии Гельмгольца F и энтропии S. С помощью Монте-Карло методов - алгоритма Метрополиса и алгоритма Ванга - Ландау вычислены температурные зависимости изменения указанных величин при внесении дефектов. Установлено, что взаимодействие дефектов имеет характер притяжения с радиусом корреляции d ~ 3. Показано, что в области фазового перехода свободная энергия ведет себя как непрерывная монотонно убывающая функция температуры, тогда как внутренняя энергия демонстрирует особенность, обусловленную поведением энтропии. Исследована возможная динамика дефектов путем сравнения энергии различных конфигураций; обнаружена тенденция к кластеризации дефектов при температурах выше критической. Проведен сравнительный анализ точности и вычислительной эффективности обоих подходов.
Показать АннотациюКонтинуальный интеграл для заряженной квантовой частицы в магнитном поле
Континуальный интеграл для заряженной квантовой частицы в магнитном поле
К. А. Лурсманашвили$^1$, В. В. Чистяков$^2$
Рассматривается квантовомеханическая задача о движении частицы в магнитном поле. Исследуются свойства меры Винера при преобразованиях переменной функционального интегрирования специального вида. Показана эквивалентность функциональных интегралов для частицы в однородном магнитном поле и для свободной частицы.
Показать АннотациюНакопление калибровочной информации и ее использование в оптимальном управлении для неточных предиктивных моделей в реальном времени
Накопление калибровочной информации и ее использование в оптимальном управлении для неточных предиктивных моделей в реальном времени
Е. М. Чураков, П. В. Голубцов
Рассматривается задача оптимального управления динамической системой при наличии неточной информации о ее параметрах. Предложен подход непрерывной калибровки параметров в режиме реального времени, основанный на накоплении калибровочной информации специального вида для оптимального управления на основе предиктивной модели. Такой подход не требует хранения полной истории данных и позволяет обновлять калибровочную информацию и пересчитывать параметры на каждом шаге управления. Разработанный в статье алгоритм проиллюстрирован на примере задачи движения объекта в вязкой среде. Результаты численного моделирования показали значительное улучшение качества управления после калибровки параметров: отсутствие осцилляций, снижение перерегулирования и уменьшение значений целевой функции. Важной особенностью предложенного подхода является возможность уточнения параметров модели без остановки штатного функционирования системы. Также рассмотрена модификация алгоритма, обеспечивающая постепенное забывание калибровочной информации, позволяющая использовать его при наличии дрейфа параметров системы.
Показать АннотациюТеплоемкость при постоянном давлении на линии насыщения аргона
Теплоемкость при постоянном давлении на линии насыщения аргона
П. Н. Николаев
В работе рассчитаны основные характеристики фазового перехода жидкость – газ в аргоне на основе корреляционного ячеечно-кластерного разложения. На линии насыщения вычислена теплоемкость при постоянном давлении для жидкости и для газа. Имеет место монотонное возрастание теплоемкости при постоянном давлении с ростом температуры. Это принципиально отличает поведение теплоемкости на линии насыщения от поведения на линии кристаллизации и плавления. Проведено сравнение теоретических данных с данными экспериментов и получено хорошее совпадение.
Показать АннотациюОсобенности формирования спинов осколков деления в реакциях полного слияния деформированных ядер
Особенности формирования спинов осколков деления в реакциях полного слияния деформированных ядер
В. А. Дроздов$^2$, Д. О. Еременко$^{1,2}$, О. А. Юминов$^2$
В рамках динамической модели проведен анализ энергетических зависимостей средних спинов осколков деления, образующихся в реакциях полного слияния деформированных ядер. Параметры динамической модели определены исходя из условий наилучшего описания экспериментальных данных о средних спинах осколков деления для реакций $^{12}$C $+$ $^{232}$Th, $^{16}$O $+$ $^{209}$Вi, $^{12}$C $+$ $^{209}$Bi и $^{16}$O $+$ $^{232}$Th. Обсуждается влияние входного канала реакции на процесс формирования спинов осколков деления составного ядра. Эффект входного канала рассматривается на примере реакций $^{12}$C $+$ $^{236}$U и $^{13}$C $+$ $^{235}$U, приводящих к образованию одного и того же составного ядра $^{248}$Cf. Показано, что при подбарьерных энергиях столкновений должны наблюдаться заметные различия в поведении средних спинов осколков деления для различных входных каналов реакции слияния.
Показать АннотациюПоследовательная ионно-пучковая и кластерно-ионная обработка поверхности YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$
Последовательная ионно-пучковая и кластерно-ионная обработка поверхности YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$
А. В. Назаров$^{1,2}$, Д. С. Киреев$^2$, А. Н. Ратцев$^{1,2}$, А. А. Татаринцев$^2$, М. А. Овчинников$^1$, А. М. Борисов$^{1,3}$, Н. Н. Андрианова$^{1,3}$, П. Н. Дегтяренко, А. А. Шемухин$^{1,2}$
В работе представлены результаты последовательного облучения поверхности сверхпроводящего слоя ВТСП ленты 2го поколения, имеющего состав YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$, атомарными и кластерными ионами аргона. Показано, что двухэтапное облучение мономерами при скользящем падении с углом 85° позволило удалить выступы кристаллитов а-ориентации, значительно снизив значение среднеквадратичной шероховатости. Дальнейшая обработка поверхности кластерными ионами при нормальном падении ионов приводит к сглаживанию рельефа в диапазоне пространственных частот от 0.5 мкм-1 до 10 мкм-1. Стоит отметить, что в рамках данного метода глубина измененного слоя не превышает 10-20 нм, что позволяет говорить об отсутствии внесения структурных нарушений в объём сверхпроводящей пленки.
Показать АннотациюЭлектронные свойства твердого раствора CsPb$_{1-x}$Mn$_x$Cl$_3$ со структурой перовскита
Электронные свойства твердого раствора CsPb$_{1-x}$Mn$_x$Cl$_3$ со структурой перовскита
Е. Д. Рубцова$^{1,2}$, А. Н. Васильев$^2$, И. А. Каменских$^1$, И. Н. Шпиньков$^{1,2}$
В рамках методов DFT и DFT+U рассчитаны электронная структура и плотность состояний твердых растворов CsPb$_{1-x}$Mn$_x$Cl$_3$ со структурой перовскита ($x$ = 0, 0.125, 0.25). Кристаллы были охарактеризованы как прямозонные диэлектрики. С увеличением концентрации марганца в составе соединения ($x$) были выявлены следующие тенденции: уменьшение постоянной кристаллической решетки перовскита, увеличение ширины запрещенной зоны твердого раствора, а также усиление влияния состояний Mn на формирование потолка валентной зоны и дна зоны проводимости. 3d-состояния Mn формируют дефектные подзоны, образующие дополнительный излучательный канал рекомбинации возбужденных носителей. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными из литературы.
Показать АннотациюТемпературная зависимость макроскопического сверхпроводящего параметра порядка в пниктидах Ba$_{0.45}$K$_{0.55}$Fe$_2$As$_2$ передопированного состава
Температурная зависимость макроскопического сверхпроводящего параметра порядка в пниктидах Ba$_{0.45}$K$_{0.55}$Fe$_2$As$_2$ передопированного состава
С. Н. Понтис$^1$, С. А. Кузьмичев$^2$, А. Д. Ильина$^1$, И. А. Никитченков$^{1,2}$, Т. Е. Кузьмичева$^1$, И. В. Морозов$^3$, В. А. Гриненко$^4$
В работе исследованы монокристаллы передопированного пниктида железа Ba$_{0.45}$K$_{0.55}$Fe$_2$As$_2$ с Tc ≈ 29 K. Получены и проанализированы вольт-амперные характеристики планарных механически регулируемых контактов на микротрещине при различных температурах. Зависимость объемного критического сверхтока от температуры в нулевом магнитном поле успешно описана в рамках двухзонной модели, позволившей оценить значения большой и малой сверхпроводящих щелей, их характеристические отношения и парциальные вклады двух эффективных зон в проводимость.
Показать АннотациюФотоядерные реакции c образованием заряженных частиц: перспективы использования для получения медицинских изотопов
Фотоядерные реакции c образованием заряженных частиц: перспективы использования для получения медицинских изотопов
М. В. Желтоножская, П. Д. Ремизов, А. П. Черняев, А. А. Ким, В. В. Варламов, В. И. Шведунов
Настоящий обзор посвящен методам получения перспективных медицинских радионуклидов с использованием фотопротонных ядерных реакций. Основное внимание уделено тераностическим изотопам, таким как изотопы лютеция 177Lu и рения 186,188,189177Re, которые могут быть получены с высокой радионуклидной чистотой. Особое место занимает инновационная схема получения диагностического позитрон-излучающего радиоизотопа циркония 89Zr в фотопротонных реакциях на молибдене, обеспечивающая высокую радионуклидную чистоту препарата и позволяющая организовать производство по принципу генераторной системы. Отмечается ведущая роль Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова в развитии данного направления в России, предусматривающего проведение фундаментальных исследований фоторасщепления атомных ядер, получение достоверных сечений фотоядерных реакций и их последующее использование в медицинских технологиях и клинической практике.
Показать Аннотацию