Библиотека Наталья Петрова, "Маленькие модели большого мира"

Библиотека

Наталья Петрова, "Маленькие модели большого мира"
Ссылка

Задача 1. Моделирование процесса роста дендритов.

Что такое дендрит? Дендрит - это древовидное кристаллическое образование, довольно случайное по своей природе. Дендриты встречаются в различных областях:

снежинки - это ледяные дендриты;
в металлургии: кристаллизация металлических расплавов обычно проходит через стадию образования в них дендритов. Развиваясь из некоторого центра кристаллизации, каждый дендрит в расплаве растет так, что сначала образуется его главная ось, совпадающая с осью будущего кристалла, затем возникают другие оси и дендрит ветвится. Если собственно металлического расплава недостаточно, то пространство между осями дендрита не заполняется кристаллическим веществом и получается дендрит. Чаще всего дендриты возникают в пустотах слитков или на поверхности быстро затвердевшего металла;
при нефтедобыче: при выкачивании нефти из скважин используют воду, которая заполняет скважину и выталкивает нефть. Но не все так гладко: вода неоднородно выталкивает нефть, образуя так называемые "пальцы", мешающие добыче нефти. Образование этих пальцев напрямую связано с дендритами;
в минералогии: при кристаллизации вещества из раствора, проникшего в трещины пород. Встречаются дендриты меди, золота, серебра:
в медицине: дендритом называют чувствительный отросток нервной клетки, проводящий нервный импульс с периферии к телу клетки. Длина такого отростка варьируется от тысячных долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров.

Модель роста дендрита при нефтедобыче, в минералогии или металлургии можно представить и запрограммировать как следующий процесс: дендрит растет из точечного зародыша в центре. Частица, совершающая случайные блуждания, движется из наугад выбранной точки на большой окружности, проведенной вокруг дендрита. Случайным образом рассчитывается траектория движения этой частицы, продвигающейся от окружности в ее центру. Соприкасаясь с дендритом, блуждающая частица прилипает к нему, после чего из новой случайно выбранной точки начинает случайным образом двигаться новая частица. И так далее. Такой вид имеют комплексы атомов золота и "пальцы", получающиеся в пористой среде при вытеснении нефти водой. Модель такого дендрита, похожего на лишайник в кружочке, приведенную на рисунке, сделал, например, на языке Turbo Pascal ученик 10а класса гуманитарно-естественного лицея No41 г. Ижевска Антон Бобыкин (преподаватель - Шухардина В.А., консультант - к. ф.-м. н. Кулагин А.В.).

НА теперь обратим свои взоры за рубеж. В 1994 году на международный фестиваль интерактивных медиа Interactive Media Festival, проводимый в Америке, был представлен и вошел в каталог выставки проект под названием "Дендритовый лес". В целом фестиваль посвящен интерактивным системам художественного, научно и прикладного назначения, создаваемым с помощью средств мультимедиа самого современного типа. Вот как работает интересующий нас проект, эта захватывающая система виртуальной реальности, использующая текст, музыку, натурные съемки при активном участии человека. Вам дается возможность путешествия внутрь собственного мозга. Судя по авторскому описанию проекта, это делается с помощью датчиков, перехватывающих информацию, связанную с теми самыми чувствительными отростками нервных клеток, которые в медицине тоже называют дендритами.

ННа первом этапе каждый человек из группы пользователей системы носит специальный шлем с датчиками, подсоединенный к компьютеру. Данные об импульсах, передаваемых датчиками, трансформируются системой в цветную мультипликацию и каждый пользователь может "наблюдать" движение своих идей на мониторе в виде объемного красивого графика своих "интеллектуальных осцилляций". Построение каждого графика сопровождается личным музыкальным рядом, подаваемым в наушники каждому игроку. Пользователям даются некие задания для загрузки ума и психики: цель каждого игрока - контролировать стабильность своего графика и музыкального ряда. Средства контроля: сосредоточение, активная стабильная работа мозга, творческое состояние. Выигрывает игрок наиболее творческий, психически и интеллектуально стабильный и способный сосредоточиться.

НВторой этап: игроки должны начать сотрудничать. Поощряется игра, совместное творчество, используются различные техники групповой работы. Звук и изображение на мониторе меняется в соответствии с творческим запалом, организованностью и психологической комфортностью всей группы. Графическое отображение деятельности группы пользователей на мониторе мультимедийная система дает в виде группы объемных графиков функций, изменяющихся на общей временной оси. Эта картина и представляет собой тот самый "Дендритовый лес": в интерпретации данной системы графического вывода это очень похоже по форме на кристаллические формы хрусталя (см. рис. 2).

НИтак, конечно, по техническому совершенству и эффективности воздействия на зрителя дендрит, созданный ученической программой на Turbo Pascal'е, намного уступает мультимедийному объемному изображению групповой мозговой атаки. Однако идея одна на оба проекта: развитие дендритов. На уровне владения техническими приспособлениями "ижевский" ученик проигрывает профессиональным авторам мультимедиа-установки со шлемами и датчиками, но на уровне знания о природе вещей - в данном случае дендритовых структур - они вполне могут оказаться на равных.

ДонНТУ Портал Магистров
	Богомяков Виталий Игоревич Факультет: КИТА Специальность: Компьютерные системы диагностики в медицине и технике Название темы выпускной работы: "Специализированная компьютерная система диагностики психомоторных реакций человека" Руководитель от кафедры: Ярошенко Н.А.
	Библиотека Наталья Петрова, "Маленькие модели большого мира" Ссылка Задача 1. Моделирование процесса роста дендритов. Что такое дендрит? Дендрит - это древовидное кристаллическое образование, довольно случайное по своей природе. Дендриты встречаются в различных областях: снежинки - это ледяные дендриты; в металлургии: кристаллизация металлических расплавов обычно проходит через стадию образования в них дендритов. Развиваясь из некоторого центра кристаллизации, каждый дендрит в расплаве растет так, что сначала образуется его главная ось, совпадающая с осью будущего кристалла, затем возникают другие оси и дендрит ветвится. Если собственно металлического расплава недостаточно, то пространство между осями дендрита не заполняется кристаллическим веществом и получается дендрит. Чаще всего дендриты возникают в пустотах слитков или на поверхности быстро затвердевшего металла; при нефтедобыче: при выкачивании нефти из скважин используют воду, которая заполняет скважину и выталкивает нефть. Но не все так гладко: вода неоднородно выталкивает нефть, образуя так называемые "пальцы", мешающие добыче нефти. Образование этих пальцев напрямую связано с дендритами; в минералогии: при кристаллизации вещества из раствора, проникшего в трещины пород. Встречаются дендриты меди, золота, серебра: в медицине: дендритом называют чувствительный отросток нервной клетки, проводящий нервный импульс с периферии к телу клетки. Длина такого отростка варьируется от тысячных долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров. Модель роста дендрита при нефтедобыче, в минералогии или металлургии можно представить и запрограммировать как следующий процесс: дендрит растет из точечного зародыша в центре. Частица, совершающая случайные блуждания, движется из наугад выбранной точки на большой окружности, проведенной вокруг дендрита. Случайным образом рассчитывается траектория движения этой частицы, продвигающейся от окружности в ее центру. Соприкасаясь с дендритом, блуждающая частица прилипает к нему, после чего из новой случайно выбранной точки начинает случайным образом двигаться новая частица. И так далее. Такой вид имеют комплексы атомов золота и "пальцы", получающиеся в пористой среде при вытеснении нефти водой. Модель такого дендрита, похожего на лишайник в кружочке, приведенную на рисунке, сделал, например, на языке Turbo Pascal ученик 10а класса гуманитарно-естественного лицея No41 г. Ижевска Антон Бобыкин (преподаватель - Шухардина В.А., консультант - к. ф.-м. н. Кулагин А.В.). НА теперь обратим свои взоры за рубеж. В 1994 году на международный фестиваль интерактивных медиа Interactive Media Festival, проводимый в Америке, был представлен и вошел в каталог выставки проект под названием "Дендритовый лес". В целом фестиваль посвящен интерактивным системам художественного, научно и прикладного назначения, создаваемым с помощью средств мультимедиа самого современного типа. Вот как работает интересующий нас проект, эта захватывающая система виртуальной реальности, использующая текст, музыку, натурные съемки при активном участии человека. Вам дается возможность путешествия внутрь собственного мозга. Судя по авторскому описанию проекта, это делается с помощью датчиков, перехватывающих информацию, связанную с теми самыми чувствительными отростками нервных клеток, которые в медицине тоже называют дендритами. ННа первом этапе каждый человек из группы пользователей системы носит специальный шлем с датчиками, подсоединенный к компьютеру. Данные об импульсах, передаваемых датчиками, трансформируются системой в цветную мультипликацию и каждый пользователь может "наблюдать" движение своих идей на мониторе в виде объемного красивого графика своих "интеллектуальных осцилляций". Построение каждого графика сопровождается личным музыкальным рядом, подаваемым в наушники каждому игроку. Пользователям даются некие задания для загрузки ума и психики: цель каждого игрока - контролировать стабильность своего графика и музыкального ряда. Средства контроля: сосредоточение, активная стабильная работа мозга, творческое состояние. Выигрывает игрок наиболее творческий, психически и интеллектуально стабильный и способный сосредоточиться. НВторой этап: игроки должны начать сотрудничать. Поощряется игра, совместное творчество, используются различные техники групповой работы. Звук и изображение на мониторе меняется в соответствии с творческим запалом, организованностью и психологической комфортностью всей группы. Графическое отображение деятельности группы пользователей на мониторе мультимедийная система дает в виде группы объемных графиков функций, изменяющихся на общей временной оси. Эта картина и представляет собой тот самый "Дендритовый лес": в интерпретации данной системы графического вывода это очень похоже по форме на кристаллические формы хрусталя (см. рис. 2). НИтак, конечно, по техническому совершенству и эффективности воздействия на зрителя дендрит, созданный ученической программой на Turbo Pascal'е, намного уступает мультимедийному объемному изображению групповой мозговой атаки. Однако идея одна на оба проекта: развитие дендритов. На уровне владения техническими приспособлениями "ижевский" ученик проигрывает профессиональным авторам мультимедиа-установки со шлемами и датчиками, но на уровне знания о природе вещей - в данном случае дендритовых структур - они вполне могут оказаться на равных.