Новости науки и техники
© scientificrussia.ru
Цифровой керн — результаты изменения проницаемости с различными вариантами трещинных систем
Российские ученые создали виртуальную лабораторию для цифрового анализа горных пород
Многие важные решения в нефтегазовой отрасли принимаются на основании подробных сведений о многофазном потоке — многокомпонентной смеси из воды, солей, газа, нефти и механических примесей — в пористых породах пласта. Это касается и нефтяных месторождений, оценки их продуктивности, разработки и организации. На сегодняшний день физические лабораторные испытания одного образца горной породы занимают несколько месяцев и требуют больших расходов.
В связи с этим ученые Пермского Политеха создали виртуальную лабораторию для цифрового физического моделирования, которая позволяет сократить время и затраты на исследование. Увеличение числа и скорости экспериментов позволит получать больше качественных данных для принятия ключевых решений в проектировании, регулировании разработки и подборе методов повышения нефтеотдачи.
Результаты работы политехников опубликованы в журнале «Advances in Geo-Energy Research». В исследовании также приняли участие ученые из Китайского нефтяного университета (Восточный Китай). Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030″.
Методы увеличения нефтеотдачи для зрелых месторождений требуют высоких затрат и могут быть связаны с большими рисками неудачного внедрения технологий. Успех при этом в значительной степени зависит от способности выбранного метода добывать и транспортировать нефть из пор различного размера.- Хрупкие, легкоразрушаемые образцы, длительное время анализа, неопределенные результаты — все это ставит повышение производительности, эффективное использование ресурсов и реализацию потенциала активов под угрозу, — рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазовых технологий Дмитрий Мартюшев.
В основе виртуальной лаборатории Пермского Политеха лежат данные рентгеновской компьютерной томографии реальных горных пород и серии сгенерированных цифровых кернов различной степени разрушения. С помощью создания и анализа цифровых двойников лаборатория позволяет устранить перечисленные недостатки, а также получить более качественные данные с использованием образцов меньшего размера. Кроме этого, сократятся затраты и время на исследования, а инженеры смогут принимать более взвешенные решения благодаря большему объему данных. Также появится возможность повторного использования цифровых образцов для моделирования всевозможных сценариев и условий.
Так, если керн реальной горной породы можно использовать только один раз, то работа с его цифровым двойником может быть многократной. Все это сможет повысить потенциал методов увеличения нефтеотдачи.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Пермского Политеха
Разместила Наталья Сафронова
Уникальная программная платформа ученых МГУ поможет улучшить городскую транспортную систему
© scientificrussia.ru
Математики МГУ разработали программную платформу для анализа транспортных данных. Она способствует быстрому решению задач по обеспечению эффективной работы транспортной системы и пассажиропотока в городе. Доклад был представлен на Международной научной конференции „Экономика цифровой трансформации и устойчивое развитие транспорта“ (EDiTS 2022), организованной Ассоциацией поддержки научных исследований.
По данным ООН, к 2050 году более двух третей населения мира будет жить в городах, что может привести к снижению качества жизни в этих населенных пунктах. Для решения вопросов, возникающих с ростом городов, необходимо своевременно развивать городскую инфраструктуру. Определенную помощь в этом может оказать „Умный город“ — концепция управления городскими ресурсами с широким использованием коммуникационных и информационных технологий. Одной из фундаментальных частей „Умного города“ является „Умный транспорт“. С развитием технологий сбора, хранения и обработки больших данных задачи анализа транспортных потоков изменились с их прогнозирования и оценки на прямой анализ, чему способствует доступность больших объемов быстро обновляемой информации.
Мы разработали открытую платформу для анализа транспортных данных, которая ориентирована на хранение и анализ двух основных компонентов транспортных данных, собираемых автоматически. Во-первых, это так называемые матрицы соответствия, которые описывают количество движений пассажиров из одной точки в другую в единицу времени. Такими „точками“ могут служить географически определенные районы, а также станции, автобусные остановки и так далее. Во-вторых, это журналы использования проездных документов, например пассажирские входы на станцию метро, — поясняет один из разработчиков проекта, аспирант факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ Марк Булыгин.
— В работе мы использовали доступные для исследования данные, которые можно разделить на две большие группы: индивидуальные и агрегированные. Первые описывают передвижения отдельных пользователей транспортной сети города. Источники таких данных — смарт-карты систем общественного транспорта, используемые для оплаты проезда, и датчики GPS в смартфонах и навигаторах, а также данные со смартфонов, передаваемые с помощью специальных приложений. Агрегированные данные были получены из отдельных данных путем их объединения по районам происхождения или назначения, по временным интервалам. Основные их источники — это информация от сотовых операторов».
В частности, для работы с данными GPS в этой платформе могут быть реализованы алгоритмы анализа качества работы автобусной сети на примере функционирования отдельных маршрутов и единиц автопарка, а также методы оптимизации и оценки качества работы такси в городе. Анализ GPS-траектории пешеходов позволяет исследователям выявить проблемы в пешеходной сети города, а также выяснить места, привлекающие наибольшее количество пешеходов.
Полученные результаты являются новыми по сравнению с теми, что дают методы прогнозирования, традиционно рассматриваемые в транспортных задачах. Все это позволит, например, сотрудникам администрации города не только управлять транспортным планированием, но и оценивать результаты других управленческих решений в городе, последствия инцидентов и так далее.
«Мы получили простой и эффективный инструмент, основанный на относительно небольшой модели, описывающей основные статистические данные об использовании транспортной системы. Одной из главных их характеристик является тот факт, что они автоматически собираются независимо от представленной платформы. Операторы электросвязи регистрируют местоположение абонентов для целей выставления счетов и технического обслуживания, и транспортные компании регистрируют проход пассажиров для собственного выставления счетов. Соответственно, накопление таких данных не требует отдельных дорогостоящих технических решений», — уточнил старший научный сотрудник лаборатории открытых информационных технологий факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ, к.ф.-м.н. Дмитрий Намиот.
Текст подготовлен Ассоциацией поддержки научных исследованийИнформация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: msu.ru
Разместила Наталья Сафронова
Ученые из России запатентовали новую архитектуру квантового процессора
© filearchive.cnews.ru
Руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» в РКЦ Алексей Федоров
Ученые из Российского квантового центра запатентовали новую архитектуру квантового процессора на основе кудитов. Она позволит увеличить мощность квантового компьютера на ионах, который был разработан в конце 2021 г. Аналогичные разработки есть только у трех государств: США, Китая и Австрии.
Группа ученых из Российского квантового центра получила патент на реализацию квантового компьютера на основе кудитов. Это квантовые системы, которые могут находиться одновременно в более чем двух состояниях, сообщил CNews соавтор патента, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» в РКЦ Алексей Федоров. Действие патента распространяется на территорию России до конца 2040 г. Исследователи также собираются подать заявку на международную регистрацию.
Уникальность архитектуры в том в ней используются кудиты. Наиболее же распространенная модель вычисления квантовых компьютеров базируется на кубитах — это квантовые аналоги битов информации, которые помимо состояния 0 или 1, принимают всевозможные суперпозиции.
«Однако квантовые системы, в которых мы используем для вычисления атомы, ионы, частицы света, фотоны, позволяют нам кодировать информацию в гораздо большем количестве состояний, — объясняет Алексей Федоров. — В этом состоит идея кудитов — многоуровневых квантовых систем, в которых 3-4 уровня и так далее. Мы придумали архитектуру квантового процессора, которая позволяет оптимально задействовать дополнительные уровни, чтобы имплементировать какой-либо квантовый алгоритм».
Так, ученые разработали два основных принципа использования дополнительных уровней в архитектуре. В первом случае они берут кудит с четырьмя уровнями и декомпозируют его на несколько виртуальных, содержащихся в нем, кубитов. Например, четырехуровневая система может быть декомпозирована на две двухуровневые системы, то есть один четырехуровневый кудит эквивалентен двум двухуровневым кубитам.
Во втором случае ученые используют дополнительные уровни кудита в качестве промежуточных уровней для хранения информации. Они необходимы в ходе квантовых вычислений как буферы для хранения информации, нужной для вычислений. Буфером становятся не отдельно стоящие кубиты, а дополнительные уровни внутри одного кудита. Иными словами, нашлось решение для оптимальной комбинации этих уровней.
Теперь ученые смогут более плотно кодировать информацию в физических носителях и реализовывать более сложные квантовые алгоритмы. То есть мощность процессора квантового компьютера возрастет, операции будут производиться быстрее.
«Это шаг к дальнейшему масштабированию квантовых компьютеров, шаг к их практическому применению», — подчеркнул Алексей Федоров.
Напомним, квантовые компьютеры — это инновационный класс вычислительных устройств, которые благодаря использованию квантовых эффектов могут решать задачи, которые под силу даже самым мощным «классическим» суперкомпьютерам. Например, они могут моделировать поведение сложных молекул для разработки новых лекарственных препаратов и материалов, решать сложные логистические задачи и работать с большими данными в самых разных сферах.
Новая архитектура уже опробована — ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН в конце 2021 г. разработали прототип квантового процессора, который работает на кудитах. На его основе к концу 2024 г. собираются построить универсальный квантовый компьютер с облачным доступом.
https://www.cnews.ru/news/top/2022-05-26_uchenye_iz_rossii_zapatentovali
Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.
