اعتبر فريق دولي من العلماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية الذكاء الاصطناعي وسيلة لمحاكاة تدفقات السوائل. تساعد مثل هذه الدراسات في حل المشكلات المتعلقة بالتدفق حول الأجسام وتدفق السوائل في المناطق ذات الهندسة المعقدة. تم نشر نتائج البحث الناجح ، والذي سيكون مفيد في مختلف المجالات ، بما في ذلك الأدوية والتكنولوجيا الحيوية وصناعة الأغذية وصناعة النفط والغاز ، في المجلة العلمية ذات التصنيف العالي "التقارير العلمية "(Q1).
يحل الذكاء الاصطناعي مشاكل ديناميكيات السوائل
الذكاء الاصطناعي هو فرع من النشاط العلمي يمكنه محاكاة العمليات الحقيقية المستخدمة في الصناعة وتقديم وصف رياضي لها..
واحدة من أكثر العمليات الهيدروديناميكية تحديًا هي نمذجة تدفقات السوائل متعددة الأطوار. من الضروري تحديد خصائص السائل ، على سبيل المثال ، معدل توزيعه على فترات زمنية مختلفة. الهندسة المعقدة للنمذجة ، والحاجة إلى الاستقرار العددي ، وكمية كبيرة من ذاكرة أجهزة الكمبيوتر ، فضلاً عن التكلفة العالية لتوفير وقت التصميم تؤدي إلى حقيقة أن الأساليب الميكانيكية للنمذجة محدودة. لذلك ، يقوم العلماء بتطوير خط من الذكاء الاصطناعي يعتمد على منهجية حسابية لفهم الأنظمة المعقدة.
يستخدم الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالعمليات الكيميائية والفيزيائية ، لكنه لا يستخدم على نطاق واسع. على سبيل المثال ، حتى الآن لا توجد أمثلة على الاستخدام الناجح للارتباط الرياضي القائم على الذكاء الاصطناعي لتحديد بنية التدفق داخل التجويف. فريق من العلماء من إيران وفيتنام وأيرلندا ، أصبح سعيد شيرازيان ، الباحث الأول في مختبر جامعة جنوب الأورال الحكومية لنمذجة الأدوية الحاسوبية ، عضوًا ، وحقق لأول مرة نتيجة مثمرة في تطوير نموذج هجين ثلاثي الأبعاد عالي الأداء من خلال الجمع بين أدوات النمذجة المختلفة. تم استخدام طريقة معادلة بولتزمان كنموذج ميكانيكي لنمذجة العملية. قد تمثل هذه العلاقة القيم المحلية لتدفق مائع تدفق القص.
.jpeg)
في الصورة: سعيد شيرازيان ، باحث أول في مختبر جامعة جنوب الأورال الحكومية للنمذجة الحاسوبية للأدوية
«تم الحصول على النتائج في شكل حزمة محاكاة قابلة للتطبيق لتكثيف وتحسين العمليات. تم اختبار نتائج النماذج للتنبؤ بخصائص تدفق السوائل في التجويف وإثبات العمليات في التجاويف الاصطناعية على فترات زمنية مختلفة»,- تحدث سعيد شيرازيان.
فوائد للمهندسين والصيادلة
نظر العلماء إلى نوع من الذكاء الاصطناعي يسمى طريقة نظام الاستدلال العصبي الضبابي التكيفي (ANFIS). وجد أنه يعمل بشكل أفضل من نظام الاستدلال الضبابي (GAFIS) ، وهو أسلوب ذكاء اصطناعي آخر. طريقة ANFIS تتنبأ بشكل أفضل بمعدل التدفق في جميع نقاط الحوسبة المحلية. ومع ذلك ، فإن فترات التدريب والتنبؤ لطريقة ANFIS أطول بكثير من وقت GAFIS.
.jpg)
مقارنة دقة أساليب ANFIS و GAFIS لأفضل عمليات التعلم
سيسمح هذا الاكتشاف للعلماء والمهندسين باستخدام أنظمة أكثر كفاءة لمحاكاة تدفق السوائل. علاوة على ذلك ، ستكون نتائج العمل الحسابي مفيدة في مختلف المجالات ، بما في ذلك الأدوية والتكنولوجيا الحيوية وصناعة الأغذية وصناعة النفط والغاز. يمكن استخدامها في التصميم القائم على النموذج.
يخطط العلماء لتوسيع تطبيق أداة الحوسبة المطورة في مجالات الكيمياء والبيولوجيا. ومع ذلك ، فإن التفاعلات الكيميائية تعقد مهمة التصميم بشكل كبير ، خاصة في الهندسة الحيوية. لحساب معدل التفاعل ، يلزم وجود نموذج بدقة أعلى وأبعاد أكبر.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هي جامعة للتحولات الرقمية ، حيث يتم إجراء البحوث المبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. وفقًا لاستراتيجيات التطور العلمي والتكنولوجي في الاتحاد الروسي ، تركز الجامعة على تطوير مشاريع علمية كبيرة متعددة التخصصات في مجال الصناعة الرقمية وعلوم المواد والبيئة. في إطار هذه الاتجاهات ، يتم التحقيق في كائنات التعدين والهندسة الميكانيكية والطاقة والإسكان والخدمات المجتمعية والمساحة الآمنة للبنية التحتية الحضرية وراحة الإنسان.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هي أحد المشاركين في المشروع 5-100 ، الذي يهدف إلى زيادة القدرة التنافسية للجامعات الروسية بين المراكز البحثية والتعليمية الرائدة في العالم.