Posts Tagged: наука

Научная библиотека Новосибирского государственного технического университета НЭТИ предлагает ознакомиться с персональным библиографическим указателем и виртуальной выставкой, подготовленными к юбилею Людмилы Андреевны Нейман — профессора кафедры электротехнических комплексов, доктора технических наук и ученого секретаря ФМА.

Виртуальная выставка доступна здесь https://newlibrary.conf.nstu.ru/publikacii-k-yubileyu-Nejman-Lyudmily-Andreevny/

Персональный библиографический указатель https://library.nstu.ru/product/personalii-uchenykh-ngtu/neyman-lyudmila-andreevna-doktor-tekhnicheskikh-nauk-/

Материал, сочетающий доступный алюминий и добавки из редкоземельных металлов, может стать более экономичной и устойчивой альтернативой существующим промышленным решениям для воздушных линий электропередачи.

Алюминий считается одним из ключевых материалов для энергетики. Он легкий, устойчивый к коррозии и хорошо проводит ток. Однако у него есть и слабые места: чистый алюминий недостаточно прочен и плохо сохраняет свойства при нагреве, а традиционные упрочненные сплавы нередко теряют электропроводность.

«Материаловедческие решения учёных Университета науки и технологий МИСИС успешно применяются в различных высокотехнологичных отраслях. Молодой талантливый исследователь, к.т.н. Андрей Поздняков предложил использовать в энергетике алюминиевые сплавы с добавками циркония и редкоземельных элементов – гадолиния или иттербия, а также с повышенным содержанием железа и кремния. Новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность при низкой стоимости легирующих элементов. Сплав будет востребован в производстве электрических проводов, устойчивых к повышенным нагрузкам и температурам», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Обычно такие примеси считаются нежелательными, однако учёные выяснили, что их можно эффективно использовать, если правильно управлять структурой.

«Ключевую роль играет термомеханическая обработка — сочетание прокатки и последующего отжига при строго заданных температурах. В ходе этих процессов внутри алюминия формируются наночастицы особой кристаллической структуры. Они “фиксируют” структуру металла, повышая его прочность и термическую стабильность», — сказал к.т.н. Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

При этом важно не только наличие таких частиц, но и момент их образования. Учёные сравнили несколько технологических маршрутов и показали, что предварительный отжиг перед прокаткой позволяет добиться более равномерного распределения наночастиц. В результате материал становится прочнее.

Эксперименты показали, что оптимально обработанные сплавы демонстрируют высокий предел текучести и уровень коррозионной устойчивости при электропроводности, близкой к чистому алюминию. Материал сохраняет свойства даже после сотен часов термической обработки.

«Алюминиевые сплавы могут изготавливаться с применением небольшого количества редкоземельных элементов, но без использования дорогостоящего скандия. Новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность, что делает его подходящими для проводов и других токоведущих элементов, работающих при повышенных нагрузках и температурах», — добавил Андрей Поздняков.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 24-79-00036). Подробности исследования описаны в научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).

Студенты факультета автоматики и вычислительной техники Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создали систему визуального поиска товаров, которая позволяет находить нужный товар в каталоге маркетплейса по фото. В основе разработки — искусственный интеллект, который понимает суть поиска, а не просто сравнивает пиксели.

Разработка предназначена в первую очередь для интеграции в мобильные приложения российских интернет-магазинов и маркетплейсов. Это позволит упростить поиск для покупателей, сделать его интуитивным и быстрым, для площадок — повысить конверсию и уровень продаж, сократив время между интересом к товару и его поиском, создать новый удобный инструмент для магазинов, работающих с визуальным поиском товаров от одежды до мебели.

Как рассказал руководитель проекта, преподаватель кафедры автоматизированных систем управления НГТУ НЭТИ Егор Антонянц, в основе системы лежит сиамская нейронная сеть (SNN), которая обучена понимать суть изображения, а не просто искать вещь по элементам цифрового изображения. SNN преобразует фотографию в уникальный цифровой «отпечаток» и быстро находит в базе данных товары с максимально похожими векторами, причем распознает один и тот же предмет, даже если на фото разное освещение, ракурс или сложный фон. Это нужно для того, чтобы покупатель, увидев понравившийся товар в магазине, сфотографировал его и смог найти такую же модель в онлайн-магазинах.

«Была задача сделать систему не только быстрой, но и точной, поэтому мы упростили и оптимизировали архитектуру нейросети, что позволило сохранить высокую точность распознавания, сравнимую с крупными коммерческими аналогами, но с гораздо меньшими требованиями к вычислительным ресурсам», — рассказал Егор Антонянц.

Преимущество разработки НГТУ НЭТИ — это точность распознавания. Подобные технологии визуального поиска уже используются в некоторых крупных отечественных и зарубежных маркетплейсах и приложениях, но почти все они или менее устойчивы к неидеальным условиям съемки (например, плохому свету), или требуют мощных серверов для обработки запросов.

«Точность распознавания нашей технологии составила более 95% даже на пользовательских фото с плохим качеством. При этом система может быть интегрирована для работы на мобильных устройствах, что делает ее готовой к внедрению в реальные приложения без необходимости в дорогом оборудовании», — отметил один из главных разработчиков проекта, студент третьего курса АВТФ Дмитрий Шипунов, добавив, что в перспективе технология может быть адаптирована для других задач, где нужно быстро и точно сравнивать изображения, например, в системах складского учета.

Ранее магистранты факультета автоматики и вычислительной техники НГТУ НЭТИ Михаил Киреенко и Данил Матвеев в рамках дисциплины «Проектная деятельность» под руководством Егора Антонянца создали приложение для автоматизированного создания песен, в которых модель ИИ воссоздает определенный голос.

Ученые НИТУ МИСИС запатентовали технологию, позволяющую получить из отработанных катализаторов нефтехимической переработки востребованные в промышленности редкие тугоплавкие металлы. Уровень извлечения достигает 95% вольфрама и до 92% молибдена. Новую технологию реализовали на Унечском заводе твёрдых сплавов.

«Учёные Университета МИСИС большое внимание уделяют разработкам, способствующим переходу к экономике замкнутого цикла. Метод извлечения редких тугоплавких металлов из отработанных катализаторов нефтехимии, созданный коллективом исследователей под руководством д.т.н., профессора Вадима Тарасова, соответствует принципам зелёной металлургии, позволяет возвращать ценные металлы в производство. Впоследствии извлечённые вольфрам и молибден можно использовать при изготовлении электродов, нагревательных элементов, жаростойких материалов и чувствительных датчиков», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Редкие тугоплавкие металлы получают из отработанных катализаторов на алюмооксидных носителях, которые широко используются в нефтепереработке, очистке газов и других химических процессах. После выработки ресурса катализаторы теряют активирующие свойства, но в них всё ещё содержится до 25% оксидов вольфрама и молибдена от общей массы, а это ценное техногенное сырье для рециклинга.

«Десорбция вольфрама и молибдена проводится различными реагентами. Например, вольфрам осаждают раствором щелочи с последующим превращением в оксид вольфрама, а молибден выделяют с помощью аммиачного раствора, получая парамолибдат аммония, который при нагревании переходит в оксид молибдена», — рассказала к.т.н. Ольга Криволапова, доцент кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСИС.

Процесс проходит несколько этапов. Отработанные катализаторы измельчают до порошка, выщелачивают раствором карбоната натрия под действием ультразвука, который ускоряет растворение соединений вольфрама и молибдена. Затем суспензию доводят до нужного уровня кислотности, после чего сорбируют в пульсационных колоннах на отечественных сорбентах, которые избирательно реагируют на присутствующие ионы искомых металлов. После десорбции получают оксиды вольфрама и молибдена.

«В отличие от традиционных методов извлечения, требующих значительных энергозатрат и большого количества дорогостоящих реагентов, новая сорбционная технология более экологична, экономит предприятиям ресурсы, а также снижает износ оборудования, так как использует низкотемпературные процессы», – отметил д.т.н. Вадим Тарасов, заведующий кафедрой цветных металлов и золота НИТУ МИСИС.

Учёные показали, как вовлечение дополнительных уровней квантовых носителей позволяет упростить выполнение сложных квантовых операций и сократить их число по сравнению со стандартными кубитными схемами. Такие подходы могут повысить эффективность квантовых вычислений и приблизить практическое применение квантовых алгоритмов в задачах оптимизации, обработки данных и моделирования сложных систем.

В основе квантовых вычислений лежат кубиты. В отличие от бита в классическом компьютере, который может быть «0» или «1», кубит может быть еще и в суперпозиции. Когда кубит измеряется, он «выбирает» одно из состояний (0 или 1) с вероятностью, заданной его суперпозицией, и «коллапсирует» в это состояние. Каждый кубит кодируется в состояние определенной физической системы, например, атома или фотона. Современные квантовые процессоры пока обладают ограниченным числом таких элементов и чувствительны к ошибкам при выполнении сложных задач, поэтому важной целью остаётся повышение точности и сокращение вычислительных операций. Помимо кубитов, есть более сложные, многоуровненвые единицы — кудиты, которые сочетают в себе больше состояний (три, четыре и более) и позволяют обрабатывать больше информации. Если научиться управлять ими, дополнительные уровни можно использовать для упрощения вычислений без увеличения числа физических носителей информации: атомов, ионов, сверхпроводниковых систем и т.д.

Исследователи НИТУ МИСИС разработали схемы, в которых дополнительные уровни кудитов подключаются только на время выполнения отдельных шагов алгоритма, а затем система возвращается к стандартному кубитному режиму работы. Это позволяет более эффективно реализовывать любые квантовые алгоритмы.

«Мы показали, как упростить сложные операции, без которых невозможно большинство квантовых алгоритмов. Обычно для их выполнения требуется множество шагов и дополнительных элементов, что повышает риск ошибок. Использование дополнительных состояний уже имеющихся в кудитах позволяет сократить число шагов для выполнения подобных операций», — отметил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС, PhD Алексей Фёдоров.

Новый подход не привязан к конкретной технологии и может применяться на различных квантовых платформах — от сверхпроводниковых схем до ионных и фотонных систем. Это делает разработку универсальной и перспективной для дальнейшего развития квантовых вычислений. Результаты работы помогают приблизить практическое применение квантовых алгоритмов и повысить эффективность квантовых устройств следующего поколения.

«Мы сознательно фокусируемся на квантовых алгоритмах, представленных в виде кубитных цепочек, поскольку именно в таком виде сегодня описывается подавляющее большинство квантовых алгоритмов. Это позволяет напрямую связать теоретические идеи с реальными аппаратными платформами и показать, как кудиты могут быть использованы без необходимости полностью переосмысливать существующие алгоритмы», – уточнила к.ф.-м.н. Анастасия Николаева, старший научный сотрудник группы квантовых информационных технологий РКЦ и НИТУ МИСИС.

Статья опубликована в Reviews of Modern Physics (Q1), который входит в топ-1% научных изданий по цитируемости. По данным крупнейшей базы данных Scopus, процентиль журнала равен 99 — то есть его статьи цитируются чаще, чем у 99% других журналов. Издание занимает 13-е место среди более чем 49 000 журналов по всем областям науки.

«Мы проанализировали широкий круг подходов к использованию кудитов в квантовых вычислениях — как разработанных в наших предыдущих исследованиях, так и предложенных другими научными коллективами. Нам было важно не просто собрать эти результаты вместе, но и показать их сильные и слабые стороны, а также сделать общую картину понятной для разработчиков квантового “железа” и коллег-теоретиков, работающих над квантовыми алгоритмами», — подчеркнул к.ф.-м.н. Евгений Киктенко, младший научный руководитель группы квантовых информационных технологий РКЦ.

Исследование выполнено в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030», а также при поддержке Российского научного фонда.