Современная наука активно использует математическое моделирование для изучения внутренней структуры и физических свойств различных образцов, открывая новые горизонты исследований.
Виртуальные эксперименты демонстрируют впечатляющие преимущества по сравнению с традиционными методами. Благодаря цифровому моделированию исследователи могут многократно использовать один и тот же образец без риска его повреждения или изменения физических характеристик. Особенно ценно то, что на единой цифровой модели можно проводить разнообразные эксперименты, значительно расширяя спектр научных изысканий.
Создание виртуальной копии реального образца — увлекательный процесс цифровой трансформации
Преобразование физического объекта в цифровую модель происходит поэтапно. На первом этапе исследователи применяют передовую компьютерную томографию, создавая детальные послойные изображения поперечных срезов исследуемого образца.
Следующий этап включает тщательную обработку полученных послойных изображений. Затем происходит важнейшая трансформация — превращение набора двухмерных изображений в полноценную геометрическую цифровую модель, готовую к дальнейшим численным экспериментам.
Успешность этого процесса определяется множеством параметров, включая исходный формат данных, требования к конечной цифровой модели и планируемые направления её практического применения.
Инновационные разработки лаборатории математического моделирования
Сотрудники лаборатории создали революционный алгоритм преобразования послойных томографических изображений керна в полноценную трёхмерную цифровую модель. Эта разработка открывает широкие возможности для моделирования сложных физических процессов.
Уникальность нового метода заключается в использовании многоступенчатого процесса реконструкции изображения. Технология охватывает весь спектр — от базовых пороговых алгоритмов до продвинутых нейросетевых систем, интегрируя фундаментальные законы сохранения.
Инновационный алгоритм демонстрирует выдающуюся точность — более 95% при конвертации сегментированных данных в цифровую геометрическую модель. Это обеспечивает получение достоверных результатов при моделировании физических процессов в цифровой среде.
Перспективы дальнейших исследований выглядят многообещающе. Научная команда планирует применять цифровые двойники реальных гетерогенных образцов для решения комплексных физических задач и исследования эффективных свойств анизотропных сред.
Материал подготовлен при участии Е.И. Штанько, М.И. Фокина, Д.В. Добролюбовой, С.И. Маркова.
Информация предоставлена пресс-службой ИНГГ СО РАН
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
