Колекции

Използване на математика, за да направи космическия кораб на НАСА по-лек и по-толерантен към щети

Използване на математика, за да направи космическия кораб на НАСА по-лек и по-толерантен към щети


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Знаете ли, че математиката може да помогне на НАСА да пътува по-бързо и по-далеч? Математикът на Политехническия институт в Уорчестър (WPI) Ранди Пафенрот комбинира машинно обучение с математика от 19-ти век, за да направи космическите кораби на НАСА по-леки и по-устойчиви на щети.

Целта му е да открие несъвършенства във въглеродните наноматериали, използвани за направата на композитни резервоари за ракетно гориво и други конструкции на космически кораби, като използва алгоритъм, разработен от него. Алгоритъмът позволява сканиране с по-висока разделителна способност, което осигурява по-точни изображения на еднородността на материала и потенциалните дефекти.

Пафенрот търси несъвършенства в прежди Miralon®. Тези прежди са увити около конструкции като резервоари за ракетно гориво, което им дава сила да издържат на високо налягане.

Произведени са от Nanocomp. Фирмата използва модифицирана система за сканиране, която сканира наноматериала за еднородност на масата и несъвършенства.

Сега Пафенрот и неговият екип използват машинно обучение за обучение на алгоритми за увеличаване на разделителната способност на тези изображения. Те са разработили алгоритъм, който е увеличил разделителната способност с девет пъти.

Трансформацията на Фурие

Този нов алгоритъм се основава на преобразуването на Фурие, математически инструмент, създаден в началото на 1800 г., който може да се използва за разбиване на изображението на отделните му компоненти. „Вземаме тази изискана, авангардна невронна мрежа и добавяме 250-годишна математика и това помага на невронната мрежа да работи по-добре“, каза Пафенрот.

"Преобразуването на Фурие прави създаването на изображение с висока разделителна способност много по-лесен проблем, като разбива данните, съставляващи изображението. Помислете за преобразуването на Фурие като набор от очила за невронната мрежа. Това прави размитите неща ясни за алгоритъма. Взимаме компютърно зрение и на практика слагаме очила върху него.

„Вълнуващо е да използвам тази комбинация от модерно машинно обучение и класическа математика за този вид работа“, добави той.

Miralon® вече се използва успешно в космоса. Той беше увит около структурни опори в сондата на НАСА Juno, обикаляща около планетата Юпитер, и е използван за изработване и тестване на прототипи на нови въглеродни композитни съдове под налягане.

Сега Nanocomp се опитва да направи трикратно по-силни прежди на Miralon® за договор с НАСА. Пафенрот и екипът му помагат за тази цел.

„Ранди ни помага да постигнем тази цел да утроим силите си, като подобрим инструментите в нашата кутия с инструменти, така че да можем да направим по-силни, по-добри материали от следващо поколение, които да се използват в космическите приложения“, каза Боб Казони, мениджър по качеството в Nanocomp.

"Ако НАСА трябва да изгради нова ракетна система, достатъчно силна, за да стигне до Марс и обратно, тя трябва да се справи с голям набор от предизвикателства. Необходими са по-добри материали, за да позволи на НАСА да проектира ракети, които могат да отидат по-далеч, по-бързо и да оцелеят по-дълго."

Казони добави, че с новия алгоритъм на WPI, Nanocomp може да види модели в своите материали, които не са могли да открият преди.

„Ние можем не само да вдигаме функции, но също така имаме по-добра представа за големината на тези характеристики“, каза той.

"Преди беше като да видиш размазано сателитно изображение. Може би си мислиш, че виждаш подвижните хълмове на Пенсилвания, но с по-добра разделителна способност виждаш, че това наистина е връх Вашингтон или Колорадо Скалистите планини. Това са доста невероятни неща."


Гледай видеото: Толерантен (Може 2022).