Kolekcije

Korištenje matematike da NASA-in svemirski brod bude lakši i podnosi štetu veću

Korištenje matematike da NASA-in svemirski brod bude lakši i podnosi štetu veću

Jeste li znali da matematika može pomoći NASA-i da putuje brže i dalje? Matematičar Politehničkog instituta u Worcesteru (WPI) Randy Paffenroth kombinuje mašinsko učenje sa matematikom iz 19. vijeka kako bi NASA-in svemirski brod bio lakši i otporniji na štetu.

Cilj mu je otkriti nesavršenosti ugljikovih nanomaterijala koji se koriste za izradu kompozitnih raketnih rezervoara za gorivo i drugih struktura svemirskih letjelica koristeći algoritam koji je razvio. Algoritam omogućava skeniranja veće rezolucije koja pružaju preciznije slike ujednačenosti materijala i potencijalnih nedostataka.

Paffenroth traži nesavršenosti u Miralon® predivima. Ova pređa omotana su oko struktura poput spremnika za raketno gorivo, što im daje snagu da izdrže visoke pritiske.

Izrađuje ih Nanocomp. Tvrtka koristi modificirani sistem skeniranja koji skenira nanomaterijal radi ujednačenosti mase i nedostataka.

Sada Paffenroth i njegov tim koriste mašinsko učenje da bi uvežbali algoritme za povećanje rezolucije ovih slika. Razvili su algoritam koji je povećao rezoluciju za devet puta.

Fourierova transformacija

Ovaj novi algoritam zasnovan je na Fourierovoj transformaciji, matematičkom alatu osmišljenom početkom 1800-ih koji se može koristiti za raščlanjivanje slike na njene pojedinačne komponente. "Uzimamo ovu otmjenu, modernu neuronsku mrežu i dodajemo 250 godina staru matematiku, a to pomaže neuronskoj mreži da bolje funkcionira," rekao je Paffenroth.

"Fourierova transformacija čini stvaranje slike visoke rezolucije mnogo lakšim problemom razbijanjem podataka koji čine sliku. Fourier-ovu transformaciju zamislite kao skup naočala za neuronsku mrežu. Mutne stvari algoritmu čini jasnim. Uzimamo računarski vid i na njega praktično stavljamo naočale.

"Uzbudljivo je koristiti ovu kombinaciju modernog mašinskog učenja i klasične matematike za ovu vrstu posla," dodao je.

Miralon® se već uspješno koristi u svemiru. Omotan je oko strukturnih nosača u NASA-inoj sondi Juno koja orbitira oko planete Jupiter i korišten je za izradu i testiranje prototipa novih ugljeničnih kompozitnih posuda pod pritiskom.

Sada Nanocomp pokušava napraviti Miralon® prediva koja su tri puta jača za ugovor s NASA-om. Paffenroth i njegov tim pomažu u postizanju tog cilja.

"Randy nam pomaže u postizanju ovog cilja utrostručavanja snage poboljšavajući alate u našem alatu kako bismo mogli izrađivati ​​jače, bolje materijale sljedeće generacije koji će se koristiti u svemirskim aplikacijama," rekao je Bob Casoni, menadžer za kvalitetu u Nanocompu.

"Ako NASA treba izgraditi novi raketni sistem dovoljno jak da stigne do Marsa i natrag, pred njim je veliki niz izazova. Potrebni su bolji materijali kako bi NASA mogla dizajnirati rakete koje mogu ići dalje, brže i duže preživjeti."

Casoni je dodao da s novim algoritmom WPI-a Nanocomp može vidjeti uzorke u svojim materijalima koje prije nisu mogli otkriti.

"Ne samo da možemo pokupiti značajke, već imamo i bolju ideju o veličini tih karakteristika," rekao je.

"Prije je to bilo poput gledanja mutne satelitske slike. Mogli biste pomisliti da vidite valovite brežuljke Pensilvanije, ali s boljom rezolucijom vidite da je to stvarno Mount Washington ili Colorado Rockies. To su prilično nevjerojatne stvari."


Pogledajte video: BALKAN U SOKU! - BRITANSKI SOJ STIGAO U SRBIJU!: Dr Nestorovic OTKRIO koga je POSLAO! (Oktobar 2021).