Нейросети & эксперимент: физики ЧелГУ обновили лабораторию

​В Челябинском государственном университете обновлена лаборатория общей и прикладной физики. После реорганизации здесь появились новые возможности для решения научных и учебных задач. Так, развитие экспериментально-теоретического подхода к описанию процессов деформации и разрушения металлов стало реальностью благодаря оборудованию, которое позволяет экспериментально и с помощью математического моделирования исследовать процессы деформации и разрушения в чистых металлах и сплавах.

К слову, изучение деформационного поведения различных материалов – одна из научных школ физического факультета ЧелГУ, которой сегодня руководит доктор физико-математических наук​​​, заведующий кафедрой общей и теоретической физики Александр Майер. До недавнего времени исследования в этом направлении были сосредоточены в области теоретической физики. В частности, поведение материалов при различных деформациях учёные ЧелГУ описывают с помощью комбинированного использования математических моделей и нейронных сетей. Этот подход позволяет прогнозировать свойства материалов. Лаборатория общей и прикладной физики обладает мощными современными вычислительными серверами, которые позволяют моделировать сложные математические системы для исследования процессов деформации и разрушения металлов.

Сейчас, благодаря преображению лаборатории общей и прикладной физики, учёные ЧелГУ получили возможность дополнить собственные теоретические исследования экспериментами на базе своего вуза. Таким образом они смогут экспериментально наблюдать процесс разрушения материалов, а затем моделировать этот процесс.

«Занимаясь теоретической физикой, мы моделируем процессы. Но увидеть всё своими глазами – это дорогого стоит! Наблюдение позволяет лучше понять физику деформации металлов. Именно поэтому эксперимент всегда занимал важное место в познании физических явлений и процессов. И сейчас в плане совмещения эксперимента и теории возможности у нашей лаборатории достаточно большие», – утверждает заведующий лабораторией общей и прикладной физики физического факультета ЧелГУ Егор Родионов.

Научная группа под руководством Александра Майера – Виктор Лупанов и Егор Родионов – на базе лаборатории проводят динамические испытания материалов, изучая свойства сплавов и чистых металлов. Группа в другом составе – Александр Майер, Полина Майер, Виктор Погорелко и Егор Родионов – с помощью нейросетей оптимизируют работу теоретических моделей, которые будут учитывать наблюдаемые в экспериментальном исследовании эффекты.

«Мы в ЧелГУ занимаемся фундаментальной наукой, поэтому не ставим перед собой конкретных инженерных задач, – напоминает Егор Родионов. – Но наш метод вкупе с возможностями современных лабораторий позволит практикам на уровне предприятий принять взвешенное решение – какой материал лучше применить, решая те или иные производственные задачи. И работы в заданном направлении много, ведь необходимо учитывать методы изготовления для каждого вида металлов».

При всей научной значимости обновлённая лаборатория общей и прикладной физики, наряду с другими структурными подразделениями физического факультета, продолжает нести и обучающую миссию.

На 1–4 курсе изучают базовые законы и явления в физике. Однако у студентов есть возможность заниматься и научными исследованиями на базе лаборатории. Результатом такой работы станет курсовая или выпускная квалификационная работа.

Студенты старших курсов в лаборатории общей и прикладной физики на практике изучают явления в газо- и гидродинамике, в частности, с помощью теневых методов, когда на экран проецируется изображение движения жидкостей разной оптической плотности.

Здесь же начинающим физикам предоставляется возможность поработать с уникальными установками. Одна из них демонстрирует поведение ударной волны в ударной трубе, другая наглядно показывает студентам как измеряется скорость полета современного гражданского авиалайнера.

Лаборатория общей и прикладной физики – современное структурное подразделение физического факультета ЧелГУ. Именно здесь начинающие физики сначала знакомятся с фундаментальными законами, а затем получают возможность проводить свои исследования. Навыки, приобретённые студентом при выполнении дипломной работы, позволяют трудоустраиваться на промышленные предприятия. Выпускники физфака ЧелГУ легко осваиваются в инженерных лабораториях.