Президент Южно-Уральского государственного университета Александр Шестаков и старший преподаватель кафедры Математическое обеспечение информационных технологий ВШЭКН ЮУрГУ Дмитрий Япаров предложили новый подход к обработке данных динамических измерений, основанный на эффекте саморегуляризации. Статья опубликована в высокорейтинговом международном журнале «Measurement: Sensors», входящем во второй квартиль Scopus.
«Динамические измерения нужны при исследовании быстро протекающих процессов – например, ударов, взрывов, скачков давления и температуры, – говорит Дмитрий Япаров. – Прибор измеряет эти физические параметры, но из-за инерционности датчиков даёт большую погрешность. Кроме того, шумы искажают показания прибора. Если изначально погрешность прибора составляла доли процента, то при измерениях в динамическом режим она может оказаться – десятки процентов».
Задача – восстановить по «зашумленным» данным первоначальную картину. И здесь на помощь приходит вычислительная математика.
Аспирант ЮУрГУ Дмитрий Япаров и его научный руководитель Александр Шестаков предлагают новый метод обработки данных на основе эффекта саморегуляризации.
«Надо подобрать параметры регуляризации так, чтобы нивелировать негативное влияние шума, – излагает идею метода Дмитрий Япаров. – В качестве такого параметра может выступать интервал между двумя измерениями. Если же система не позволяет произвести такую регулировку, тогда мы вводим в вычислительную схему метода восстановления входного сигнала стабилизирующий функционал».
Результат: удаётся восстанавливать данные настолько точно, что их погрешность сравнима с погрешностью исходных измерений.
Разработкой заинтересовались промышленные предприятия региона, и у аспиранта Дмитрия Япарова, работающего над диссертацией, есть уже два акта о внедрении в производство – речь о манометрах и железнодорожных приборах.
Результаты исследований не только опубликованы в престижном журнале Measurement: Sensors, но и доложены на международном конгрессе IMEKO 2024 в Гамбурге. Это самый представительный научный форум в мире по измерительной технике и метрологии.
Казалось бы, задача завершена. Дмитрий Япаров рассказывает о дальнейших перспективах. Например, о том, чтобы для обработки измерений использовать нейронные сети.
«Результат, получившийся на стыке теории управления и вычислительной математики имеет перспективы стать стартом для нового научного направления, – считает президент ЮУрГУ Александр Шестаков. – Здесь немало задач на будущее и для самого Дмитрия Япарова и для других аспирантов».
Разработка метода выполнена при поддержке Госзадания за 2024 год.