Научная деятельность

Научно-исследовательская работа

Научно-исследовательская работа на кафедре осуществляется в виде прикладных НИР – научных исследований, выполняемые в рамках гранта господдержки, под руководством А.И. Ходановича, творческих проектов, а также организации и участия в научных мероприятиях разного уровня.   

Годовой план научно-исследовательской работы согласуется с проректором по учебной и научной работе. Зав. кафедрой отвечает за своевременное выполнение плана.

 

2024

Научно-исследовательская работа

«Исследование и разработка интеллектуальных систем в решении творческих задач киноиндустрии»

 

 

Аннотация: Рассматривается методология исследования интеллектуальных информационных систем визуализации и макетирования в рамках компетентностного подхода обучения в системе кинообразования, методическая система профессиональной подготовки инженеров и технических специалистов в условиях цифровизации киноиндустрии. Разработаны алгоритмы и программы решения прикладных технических задач с видеоконтентом в области математического и компьютерного моделирования, а также компьютерные анимации динамических процессов в современной физической и технической электронике.

Цель исследования: Разработка методологии исследования информационных систем и технологий визуализации и макетирования в рамках компетентностного подхода обучения в системе кинообразования, методической системы профессиональной подготовки инженеров и технических специалистов в условиях цифровизации киноиндустрии.

Обоснование научного исследования (актуальность, мотивация):
Графическая визуализация, компьютерная анимация и макетирование как методология кинематографа приобретает особое значение в фундаментальных научных исследованиях и их популяризации на основе современной интерактивной графики, системы символьной математики и численного анализа. Развитие компетентностного подхода в кинообразовании на основе интеграции ОПОП технических и творческих направлений подготовки в ГИКиТ предполагает совершенствование методической системы подготовки инженерных кадров в индустрии кино- и телевидения.

Ожидаемые результаты:
Теория физической симметрии в кинематографе. Анимационные динамические модели в физической и технической электронике, технологии оцифровки видеоконтента, методология решения экспериментальных задач с медиаконтентом.  

Планируемая результативность исследования: публикации, внедрение в образовательный процесс, научный творческий проект.

 

2023

Научно-исследовательская работа

«Разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в акустике малых музыкальных помещений»

 

 
Аннотация: рассматривается теория математического и компьютерного моделирования волновых процессов при изучении дискретных динамических моделей звукопоглощения пористымиматериалами в контексте решения прикладных задач акустического проектирования малых музыкальных помещений. В работе используется феноменология в теории взаимодействия звука с веществом, численный анализ, современное программное и математическое обеспечение, интерактивная графика системы символьной математики Maple. Разработаны алгоритмы и комплекс программ расчета коэффициентов звукопоглощения акустических панелей для студии звукозаписи. Предложена методика измерений, а также алгоритм обработки экспериментальных данных с использованием методов нелинейного программирования.

Цель исследования: разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в прикладных задачах акустического проектирования малых музыкальных помещений

Задачи исследования: разработать и исследовать методологию  математического и компьютерного моделирования вынужденных колебаний длинных динамических систем связанных осцилляторов в прикладных задачах акустики; разработать экспериментальный метод измерений коэффициентов поглощения звука и алгоритм обработки эмпирических данных; провести апробацию результатов  научных исследований.

Обоснование научного исследования (актуальность, мотивация): В настоящее время появились новые способы передачи пространственного звука, внедрены цифровые методы обработки и передачи аудиосигналов. Поэтому меняются требования к тем помещениям, где производится запись звука и его обработка - то есть к студиям звукозаписи, которые относятся к малым музыкальным помещениям. Акустическое проектирование малых музыкальных помещений с использованием динамических методов и моделей необходимо для создания качественных аудиозаписей и пространственных звуковых образов в работе звукорежиссера.

Ожидаемые результаты: В не резонансном случае закон затухания энергии вынужденных колебаний длинной нелинейной акустической системы осцилляторов (в т.ч. в многомодовом звуковом поле). Инварианты и интегралы движения акустической цепочки Тоды и Ферми-Паста-Улама в нелинейной динамике.  

Формулы для коэффициентов поглощения, как феноменологических параметров взаимодействия звука с веществом.  

Модифицированный метод стоячей волны для измерений коэффициентов поглощения, а также метод оптимизации в построении линии тренда по эмпирическим данным.

Расчет акустических панелей для малых музыкальных помещений.

Планируемая результативность исследования: патент на полезную модель (программа для ЭВМ) 

«Дискретные модели пористых звукопоглощающих материалов в архитектурной акустике». Полученные результаты НИР целесообразно использовать в дальнейших исследованиях при изучении методов и моделей физической и технической акустики, а также для учебных задач, иллюстраций  демонстрационных примеров в курсе «Архитектурная акустика», «Физическая и техническая акустика», «Нелинейные колебания и волны» для направления подготовки бакалавров 11.03.01 – «Радиотехника» и 55.05.02 Звукорежиссура аудиовизуальных искусств.

Научный задел:


Публикации

• Ходанович А.И. Современные информационные технологии в технических проектах СПбГИКиТ. Инновационные технологии в медиаобразовании: материалы II Международной научно-практической конференции, 29, 30 мая 2017 г. / редкол. : А. И. Ходанович (отв. ред.) [и др.]. – СПб. : СПбГИКиТ, 2018. –  С 242-250. (в соавт.)
• Ходанович А.И. Методические и программные средства компьютерного моделирования в теории колебаний. Актуальные вопросы развития индустрии кино и телевидения в Современной России. Сборник научных трудов. Вып.2.- СПбГИКиТ, 2018- С 43-48. (в соавт.)
• Ходанович А.И. Теоретические основы акустики. Учебное пособие. СПб.: СПбГИКиТ, 2018.- 10.75 п.л.(в соавт.)
• Ходанович А.И., Сорокина И.В. Компьютерные инструменты разработки музыкального программного обеспечения. Актуальные вопросы развития индустрии кино и телевидения в Современной России. Сборник научных трудов. Вып.2.- СПбГИКиТ, 2018- С 52-54.(в соавт.)
• Khodanovich A., Sorokina I. The physical and mathematical education in the context of modern metodology of scince. International Conference “Scientific research of the SCO countries: synergy and interration”, Beijing, China, PRC, 2018, P 244-248.
• Ходанович А.И., Сорокина И.В. Колебательные и волновые процессы в нелинейной дискретной динамической системе. Физика в школе и вузе: международный сборник научных статей. Выпуск 22 /Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена. – СПб., 2020.- С 81-88.
• Ходанович А.И., Штейн Б.М., Кондыбаева И.Ш. Совершенствование методической системы обучения физике в профессиональной подготовке киноинженеров. Современные проблемы науки и образования.- М.: Изд-во РАЕ, 2022.- № 3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31835(дата обращения: 30.11.2022).
• Ходанович А.И., Сорокина И.В. Исследование звукопоглощения пористых материалов в архитектурной акустике. Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы VI Международной научно-технической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения выдающегося русского ученого в области электроники и вакуумной техники С.А.Векшинского (Санкт-Петербург, 16, 17 ноября 2021 г.). – СПб: СПбГИКиТ, 2022. – С. 169–171.
• Ходанович А.И., Сорокина И.В., Штейн Б.М., Перелыгин С.В. Аудиовизуальные технологии в медиаискусстве: монография // под общ. ред. А. И. Ходановича – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2022. – 279 с.
  
  (в соавт.)
• Ходанович А.И., Сорокина И.В. Модели формирования пространственного звукового образа в формализме операционного исчисления аудиосигналов. Актуальные вопросы развития индустрии кино и телевидения в современной России: материалы IV Национальной научно-практической конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 18–20 октября 2021 г.) . – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2022. – С 156-159.
• Тихонова Л.С. Способ измерения частотно-зависимой амплитудной нелинейности усилителей сигналов звуковой частоты.  Часть 2: Описание способа измерения динамических интермодуляционных искажений. Мир техники кино, 2018, №1 (12), с. 31-35.
• Тихонова Л.С. Системотехническое моделирование тракта радиовещания с частотными предыскажениями. Часть 1: Предпосылки к моделированию и описание устройства. Мир техники кино, 2019, №4 (13), с. 16-19.
• Тихонова Л.С. Системотехническое моделирование тракта радиовещания с частотными предыскажениями. Часть 2: Моделирование устройства в системе «SystemVue». Мир техники кино, 2020, №1 (14), с. 9-12.
• Тихонова Л.С. Повышение надежности усилителей мощности сигналов звуковой частоты. ЧАСТЬ 1: Предпосылки к усовершенствованию методики проектирования оконечных каскадов. Мир техники кино, 2021, №1 (15),
  
  с. 10-15.
• Тихонова Л.С. Повышение надежности усилителей мощности сигналов звуковой частоты ЧАСТЬ 2: Обобщённая структура алгоритма расчёта оконечных каскадов. Мир техники кино, 2021, №4 (15), с. 31-35.

 

Патентно-лицензионная работа

• Ходанович А.И. Дифференциальный операторный метод в компьютерно-аналитическом моделировании динамических процессов и систем. Патент. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2022669430 от 19.10.2022. Правообладатель: ФГБОУ ВО СПбГИКиТ.
• Ходанович А.И. Анимационная модель вращательного броуновского движения. Патент. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ
  
  № 2021612623 от 20.02.2021. Правообладатель: ФГБОУ ВО СПбГИКиТ.
• Тихонова Л.С. Универсальный усилитель мощности сигналов звуковой частоты. Патент РФ на ПМ   № 182 702 (RU 182702 U1).  МПК НО3 F 3/181 (2006.01), G10L 21|02 (2013.01). H04R 3|12 (2006.01).  Заявка №2017145820, 25.12.2017. Опубликовано: 28.08.2018, Бюл. №25.
• Тихонова Л.С. Модель шумоподавителя. Патент РФ на ПМ   № 184 643  (RU 184643 U1).  МПК G11В 20/24 (2018.08).  Заявка № 2018111353, 29.03.2018. Опубликовано: 01.11.2018, Бюл. № 31 (в соавт.)
• Тихонова Л.С. Устройство для генерирования случайного сигнала с фрактальной размерностью. Патент РФ на ПМ № 193 098 (RU 193098 U1). МПК НО3В 29/00 (2019.02).  Заявка № 2019108468, 22.03.2019. Опубликовано: 14.10.2019, Бюл. № 29 (в соавт.)
• Тихонова Л.С. Усилительно-преобразовательное устройство. Патент РФ на ПМ  № 207 301 (RU 207 301 U1). МПК НО3F 1/34 (2006.01), НО3F 3/181 (2006.01).  Заявка № 2021110726, 14.04.2021: опубл. 21.10. 2021, бюл. №30
• Тихонова Л.С. Универсальный электрический эквивалент громкоговорителя. Патент РФ на изобретение № 2 759 317 (RU 207 301 С1). МПК НО3F 1/34 (2006.01), Заявка № 2021102963, 08.02.2021: опубл. 11.11.2021, бюл. №32.
• Тихонова Л.С. Устройство для измерения нелинейных искажений электрического сигнала с повышенной помехоустойчивостью. Патент РФ на полезную модель № 214 156 (RU 214 156 U1). МПК G 01R 23/20 (2006.01).  Заявка № 2022108929, 04.04.2022. Опубл.: 13.10.2022, Бюл. № 29.
• Перелыгин С.В. Разработка метода обнаружения звуковых атак для средств обработки звука. // Радиотехника, 2018.- № 12.- С 120-124 (в соавт.).
• Перелыгин С.В., Штейн Б.М. Инновационный метод измерения импульсной характеристики и нелинейных искажений. // Цифровая обработка сигналов, 2020, №1. С 26-29 (в соавт.)
• Перелыгин С.В. Формирование пространственных характеристик двухэлементных микрофонных решёток на основе априорной информации // Радиотехника, 2020, т.84, №8 (16), С 37-49 (в соавт.).

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на выполнение научных исследований по теме:

«Разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в акустике малых музыкальных помещений»

 

1. Вид и название работы:

научно-исследовательская работа «Разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в акустике малых музыкальных помещений»

2. Описание объекта разработки: методология математического и компьютерного моделирования звукопоглощения в прикладных задачах акустического проектирования малых музыкальных помещений
3. Цель работы и основное практическое назначение планируемых результатов:

Цель: разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в прикладных задачах акустического проектирования малых музыкальных помещений

Практическое назначение результатов исследования

 

Область применения планируемых результатов:

4.Фундаментальные и прикладные исследования моделей и методов физической и технической акустики, информационные системы в научных исследованиях; в образовательном процессе- методика преподавания дисциплин «Архитектурная акустика», «Физическая и техническая акустика», «Нелинейные колебания и волны» для направления подготовки бакалавров 11.03.01 – «Радиотехника» и 55.05.02 Звукорежиссура аудиовизуальных искусств.

5.Программа выполнения работ и основные показатели:

• формулирование и решение технических задач, возникающих в ходе научно-исследовательской деятельности и требующих углубленных профессиональных знаний в области акустики, аудиовизуальной техники и технологий; 
• выбор необходимых методов исследования, модификация существующих и разработка новых методов и моделей, исходя из целей конкретного научного исследования; 

   - участие в разработке совместно с другими членами коллектива информационной системы акустического проектирования малых музыкальных помещений;

   - анализ и обобщение результатов научных исследований, предоставление итогов проделанной обобщающей работы в виде научных докладов и отчетов; подготовка публикаций, в которых излагаются основные научные результаты исследования; оформление патента на полезную модель (программа для ЭВМ) по тематике научного исследования: "Дискретные модели пористых звукопоглощающих материалов в архитектурной акустике".

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

к заявке на выполнение научных исследований

по теме: «Разработка и исследование динамических моделей звукопоглощения в акустике малых музыкальных помещений»

 

 

 

Руководитель научного исследования проф. А.И.Ходанович

 

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФИЛЬМ-СКАНЕРОМ ПРИ АРХИВАЦИИ КИНОМАТЕРИАЛОВ

 

Аннотация

Работа посвящена вопросу повышения качества транспортирования киноплёнки в фильм-сканере и просмотровом столе с использованием цифровой системы автоматики. Рассмотрен способ построения системы программного регулирования применительно к транспортированию киноплёнки с заданными параметрами натяжения и скорости. Представлены исследования математической модели процесса транспортирования киноплёнки. Приведены результаты оценки устойчивости системы автоматики. Предложен алгоритм работы устройства управления фильм-сканером и его программная реализация.

 

Цель исследования: разработка математической модели для процесса транспортирования киноплёнки в фильм-сканере и фильмопроверочном столе и обоснование параметров элементов, обеспечивающих устойчивую работу системы автоматического управления в целом

 

 Задачи исследования:

– произвести обзор современных фильм-сканеров и фильмопроверочных инспекционных столов, выполнить анализ требований к наматывающим устройствам;

– обосновать структуру системы автоматического управления транспортированием киноплёнки в фильм-сканере;

– произвести исследование и расчёт электродвигателей для системы управления транспортированием киноплёнки;

– экспериментально определить момент инерции электропривода и сопряжённой с ним киноплёнки методом свободного выбега;

– исследовать вспомогательные устройства (датчики, усилительно-преобразовательные элементы) системы управления транспортированием киноплёнки;

– произвести синтез системы автоматического управления транспортированием киноплёнки с математическими моделями контура тока и скорости;

– исследовать синтезированную систему автоматического управления транспортированием киноплёнки на предмет её устойчивости;

– предложить алгоритм работы устройства управления фильм-сканером и реализовать его в виде программы для микроконтроллера.

 

Обоснование научного исследования (актуальность, мотивация): С начала становления и развития кинематографа создано большое количество отснятых на киноплёнку фильмов, которые имеют высокую ценность. Эксплуатация киноплёнки с целью поиска и копирования материалов приводит к её износу и разрушению записанной на ней информации. Актуальность работы обусловлена потребностью в обеспечении сохранности фильмового материала путём создания цифровых копий архивных киноплёнок и контроля плотности намотки киноплёнки в процессе её транспортирования.

Ожидаемые результаты: математической модель процесса транспортирования киноплёнки, оптимальные параметры элементов системы автоматического управления, алгоритм работы устройства управления фильм-сканером и его реализация в виде программы для микроконтроллера.

 

Планируемая результативность исследования - публикации, внедрение в учебный процесс.

 

Научный задел (публикации):

1. Хайруллина В. В. Методы цифровой обработки изображения для реализации алгоритма интерполяции кадров // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы Междунар. науч.-техн. конф., 26-28 октября 2016 г. / под общ. ред. В. М. Пестрикова. – СПб.: СПбГИКиТ, 2017. – С. 159-167
2. Буль М. П. Автоматизированное составление компактного описания кинофильма как метод управления аудиовизуальным контентом // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. 24–27 окт. 2017 г. / редкол.: В. М. Пестриков (отв. ред.) [и др.]. – СПб.: СПбГИКиТ, 2018. – С. 156-166
3. Грибов В. Д., Румянцева Л. А. Условия безопасного просмотра кинофильмов при лазерной кинопроекции // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. 24–27 окт. 2017 г. / редкол.: В. М. Пестриков (отв. ред.) [и др.]. – СПб.: СПбГИКиТ, 2018. – С. 175-181
4. Башарин С. А., Годияк В. А. Оптимизация многофакторной модели формирования изображения в телевизионных системах подводного назначения // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. 23–26 октября 2018 г. / редкол.: Д. П. Барсуков (ответственный редактор) [и др.]. – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2019. – С. 94-100
5. Сембратович С.С., Газеева И.В. Технологии создания мультфильмов: от зарождения до наших дней // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. 23–26 октября 2018 г. / редкол.: Д. П. Барсуков (отв. редактор) [и др.]. – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2019. – С. 134-140
6. Башарин С.А., Годияк В.А. У истоков хранения информации // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. (12-15 ноября 2019 г.) / редкол.: Д.П. Барсуков (отв. редактор) и др. – Санкт-Петербург : СПбГИКиТ, 2020. – С. 27-33
7. Грибов В.Д. Кинопоказ без кинопроекции // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. (12-15 ноября 2019 г.) / редкол.: Д.П. Барсуков (отв. редактор) и др. – Санкт-Петербург : СПбГИКиТ, 2020. – С. 150-156
8. Коптяев Д.А., Перелыгин С.В. Применение «Магнитной петли» для управления операторской тележкой // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы V Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 24–25 ноября 2020 г.): в 2 ч. / редкол.: Д. П. Барсуков (отв. ред.) [и др.] – Санкт-Петербург : СПбГИКиТ, 2021. – Ч. 1. – 2021. – С. 74-83
9. Перелыгин С.В. Фильм-сканеры: современные разработки и технологии // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы V Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 24–25 ноября 2020 г.): в 2 ч. / редкол.: Д. П. Барсуков (отв. ред.) [и др.] – Санкт-Петербург : СПбГИКиТ, 2021. – Ч. 1. – 2021. – С. 153-160

• Башарин С.А. Моделирование медиасистем на основе построения цифрового оператора // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф. (16-17 ноября 2021 г.) / редкол.: В.М. Пестриков (отв. ред.) [и др.]. – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2022. – С. 87-91
• Куклин С.В., Гудинов К.К., Адамович В.А. Возможности и перспективы использования лазерного сферосегментного светооптического модуля в цифровой видеопроекции // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф. (16-17 ноября 2021 г.) / редкол.: В.М. Пестриков (отв. ред.) [и др.]. – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2022. – С. 189-195
• Сорокина И.В., Кондыбаева И.Ш. Современные телевизионные камеры в технике ночного видения // Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф. (16-17 ноября 2021 г.) / редкол.: В.М. Пестриков (отв. ред.) [и др.]. – Санкт-Петербург: СПбГИКиТ, 2022. – С. 166-169

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

к заявке на выполнение научных исследований

по теме: «Исследование системы управления фильм-сканером при архивации киноматериалов»

 

1. Вид и название работы:

научно-исследовательская работа «Исследование системы управления фильм-сканером при архивации киноматериалов»

 

2. Описание объекта разработки: Фильмовые материалы являются носителем информации об исторических событиях и частью культурного наследия. Их хранение и реставрация являются на сегодняшний день необходимыми задачами. Однако даже при соблюдении оптимальных климатических условий хранение киноплёнки сопряжено с её старением. Оптимальным способом обеспечения сохранности плёночных фильмовых материалов является создание цифровых копий архивных киноплёнок с помощью фильм-сканера, формирующего цифровой сигнал из оптического изображения киноплёнки. Другим инструментом для работы с архивными киноплёнками является просмотровый стол, обеспечивающий операцию перемотки с контролем натяжения и качества изображения с киноплёнки.

3. Цель работы и основное практическое назначение планируемых результатов:

Цель: разработка математической модели для процесса транспортирования киноплёнки в фильм-сканере и фильмопроверочном столе и обоснование параметров элементов, обеспечивающих устойчивую работу системы автоматического управления в целом.

Практическое назначение результатов исследования: повышение качества управления транспортированием киноплёнки с целью её сохранности при работе с фильмовым материалом.

 

4. Область применения планируемых результатов: моделирование и реализация системы автоматического управления фильм-сканером, использование программируемого микроконтроллера в качестве управляющего устройства в составе портативных систем автоматики, внедрение результатов исследования в учебный процесс, публикации статей.

5. Программа выполнения работ и основные показатели:

– обзор современных фильм-сканеров и фильмопроверочных инспекционных столов, анализ требований к наматывающим устройствам;

– обоснование структуры системы автоматического управления транспортированием киноплёнки в фильм-сканере;

– исследование и расчёт электродвигателей для системы управления транспортированием киноплёнки;

– исследование вспомогательных устройств в составе системы управления транспортированием киноплёнки;

– синтез системы автоматического управления транспортированием киноплёнки с математическими моделями контура тока и скорости

– исследование устойчивости системы автоматического управления транспортированием киноплёнки;

– создание алгоритма работы устройства управления фильм-сканером и его реализация в виде программы для микроконтроллера

 

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

к заявке на выполнение научных исследований

по теме: «Исследование системы управления фильм-сканером при архивации киноматериалов»

 

 

 

 







Научные проекты

 

Межвузовский творческий проект
«Научный диалог с нобелевскими лауреатами
по физике»

Аннотация

В январе 2023 г. состоялся библиографический этап межвузовского творческого проекта «НАУЧНЫЙ ДИАЛОГ С НОБЕЛЕВСКИМИ ЛАУРЕАТАМИ ПО ФИЗИКЕ» совместно с кафедрой информационных управляющих систем СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Представлена презентация аннотированного обзора научного проекта в области квантовой теории и квантовых технологий. Методологической основой научных исследований являются работы нобелевских лауреатов по физике 2022 г.
(А. Аспект (Франция), Д. Клаузер (США), А. Цайлингер (Австрия)), а также работы основоположников квантовой теории, выдающихся ученых XX в.

 

Новизна и теоретическая значимость проекта

Компьютерные эксперименты по концептуальным аспектам квантовой теории в истории науки, возможно, не проводились, учитывая данные обзора литературы и источников по тематике проекта.  В научных исследованиях используются графические иллюстрации симметрии в квантовых корреляциях запутанных фотонов с нарушением неравенства Белла в квантовой теории. В работе применяются методы Монте-Карло и современные системы программирования С⁺⁺ и Maple.

 

Библиографический этап творческого проекта

В истории науки хорошо известен почти философский спор двух гигантов, Эйнштейна и Бора, начавшийся публично в 1927 году. Первый утверждал, что "Бог не играет в кости" и вероятностные предсказания квантовой механики, разительно отличающиеся от привычного детерминизма классической физики, лишь свидетельство неполноты теории. Бор же утверждал, что вероятность тут вовсе не случайна, что это закон природы, что так устроен квантовый мир.

Совершенно замечательно то, что затянувшийся спор постепенно удалось привести к экспериментально проверяемым математическим соотношениям. Эти соотношения, неравенства Белла, были написаны физиком-теоретиком Беллом в работе [4] 1964 года, посвящённой анализу знаменитого парадокса Эйнштейна, Подольского, Розена (ЭПР -парадокса) 1935 года, который должен был окончательно убедить Бора и всех его последователей в неполноте квантовой механики [2].

Неравенства Белла выведены в предположениях классической физики. Было показано, что если квантовая теория справедлива, то эти неравенства могут нарушаться (теорема Белла). После этого началась экспериментальная проверка неравенств. Считается, что более убедительным был эксперимент Алена Аспекта [1], проведённый им в 1982 году в лаборатории под Парижем. В эксперименте неравенства Белла нарушались, значит, по крайней мере один из тех "незыблемых" принципов классического детерминизма, на которых опирались неравенства Белла, оказался неверным в применении к микромиру.

Парадоксальные знания квантовой механики в работах нобелевских лауреатов по физике А.Энштейна, Н.Бора, Э.Шредингера: (парадоксы «Кот Шредингера» и «Мышь Эйнштейна».

Эволюция квантовой концепции «корпускулярно-волнового дуализма» в работах нобелевского лауреата по физике, академика Л.Ландау.

Мнение о перспективах квантовой науки, основоположника квантовой электродинамики и квантовой информатики, нобелевского лауреата по физике Р.Фейнмана.

 

Обзор работ «второй волны» квантовой теории: эксперименты с запутанными фотонами проф. Д. Белла, парадоксы Эйнштейна-Подольского-Розена.

Корреляции между удаленными измерениями для двух раздельных систем, которые перед этим взаимодействовали, обычны для классического мира. Например, если механический объект с нулевой импульсом (или моментом) разделяется на две части в результате некоторого внутреннего фактора, то импульс (момент) каждой отдельной части остается равным и взаимно противоположным во время их дальнейшей свободной эволюции. В общем случае, когда каждый из фрагментов подвергается некоторому взаимодействию, два импульса (момента) остаются коррелированными, поскольку они в каждый момент времени определены их начальными значениями, которые, в свою очередь, имели точно определенную сумму [1].

Можно использовать такую классическую картину, чтобы с ее помощью учесть ЭПР-корреляции, базируясь на общих свойствах двух систем. Кажется возможным «понять» ЭПР-корреляции с помощью такого классического образа, используя разные значения дополнительного параметра для различных пар. Можно надеяться, что статистические предсказания квантовой механики просто усредняют результат по значению дополнительного параметра. Кажется, что такой же была и позиция Эйнштейна. Следует заметить, что на этой стадии рассуждений следование данной позиции не противоречит квантовой механике: не возникает логических проблем, если полностью принять предсказания квантовой механики и привлекать дополнительные параметры, дающие приемлемый образ ЭПР-корреляций. Таким образом, приходим к тому, чтобы рассматривать квантовую механику как описание статистической механики на более глубоком уровне.

Фундаментальная теорема Белла утверждает, что локальные теории с дополнительными параметрами приводят к неравенствам Белла; некоторые предсказания квантовой механики нарушают неравенства Белла и, следовательно, квантовая механика несовместима с локальными теориями с дополнительными параметрами. Неравенство Белла интересно не столько само по себе в его математическом формализме, сколько своим происхождением и глубиной вопросов, для решения которых оно было придумано и использовано.

 

Библиографический список

 

1. Aspect А., Bertlmann R., Zeilinger A. From Bell to Quantum information, Quantum speakables, 2002.
2. Einstein А., Podolsky В., Rosen N., Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? // Phys. Rev. — American Physical Society, 1935. — Vol. 47, Iss. 10. — P. 777-780.
3. Фок В.А. Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным? // УФН, том XVI, выпуск 4. — 1935. — С. 436—457.
4. Bell J.S. On the Einstein Podolsky Rosen paradox // Physics Vol. 1, No. 3, pp. 198—200, 1964 Physics Publishing Co. Printed in the United States. 
5. Манин Ю.И., Вычислимое и невычислимое. М.: Сов. радио, 1980.
6. Парфенов П.С. Квантовая механика. Методическое пособие к практикуму по квантовой физике. — СПб: НИУ ИТМО, 2012. — 133 с.

 

 

2022

Патентно-лицензионная работа

Кафедра аудиовизуальных систем и технологий факультета медиатехнологий ГИКиТ занимается фундаментальными и прикладными научными исследованиями в области естествознания, радиоэлектроники, электротехники, информационных технологий.
Заведующий кафедрой аудиовизуальных систем и технологий, профессор Ходанович Александр Иванович является автором программы для ЭВМ «Дифференциальный операторный метод в компьютерно-аналитическом моделировании динамических процессов и систем».
Программа предназначена для компьютерно-аналитического моделирования динамических процессов и систем, автоматизации вычислений и визуализации данных. В программе реализован дифференциальный операторный метод теоретической физики решения динамических задач в виде разложения по кратным скобкам Пуассона (мультискобкам) и представленных в виде функционального временного ряда.  При этом оказывается возможным нахождение решения для некоторых консервативных систем, недоступное в рамках непосредственного аналитического интегрирования уравнений движения, не говоря уже об удобстве анализа и визуализации алгебраических решений по сравнению с решениями, полученными численными методами.
Для разработки динамических компьютерно-аналитических моделей использована императивная парадигма программирования в компьютерной системе символьной математики Maple, содержащей высокоточные алгоритмы аналитических вычислений и символьных преобразований, интерактивную графику, язык сверхвысокого уровня. Область применения программы- научные исследования в области математического и компьютерного моделирования динамических процессов и систем, а также- образовательный процесс и проектное обучение на основе концептуальных научных методов и фундаментальных моделей с использованием современных информационных систем и технологий. 




Автором патента на полезную модель «Устройство для измерения нелинейных искажений электрического сигнала с повышенной помехоустойчивостью» является доцент кафедры аудиовизуальных систем и технологий Тихонова Людмила Сергеевна.
Предлагаемое устройство относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для выявления и оценки различных видов нелинейных искажений электрического сигнала, вносимых звукотехнической аппаратурой, в частности предварительными усилителями и усилителями мощности.
Устройство позволяет проводить измерения искажений, учитывающие такие субъективные факторы, как повышение чувствительности слухового восприятия к продуктам нелинейности высокого порядка, для чего анализу подвергается производная искаженного сигнала, получаемая аппаратным дифференцированием.
Устройство содержит входную и выходную клеммы для подключения объекта измерения, генератор гармонических колебаний, выход которого подключен к входной клемме, к выходной клемме подключены последовательно соединенные блок выравнивания уровней сигнала, блок дифференцирования и контрольно-измерительный блок, а также два идентичных блока индикации, первый из которых подключен к выходу блока выравнивания уровней сигналов, а второй- к выходу блока дифференцирования, при этом блок дифференцирования включает в себя три звена запаздывания.
Повышение помехоустойчивости устройства достигается путем сужения частотного диапазона относительного усиления помех в блоке дифференцирования, что обеспечивается введением на входе блока дополнительного форсирующе-инерционного звена, состоящего из параллельно соединенных резистора и конденсатора, перестраиваемого одновременно с другими конденсаторами блока дифференцирования.

 

2021


«Метод контроля состояния цифровых носителей информации»
 

НИР рассматривает вопросы сохранности архивных записей. Представлены критерии оценки качества и состояния цифровых носителей и корректирующие возможностей помехоустойчивых кодов. Описан метод контроля состояния цифровых носителей, учитывающий особенности появления повреждений на носителях в процессе их хранения. Спроектировано устройство диагностики компакт-дисков, реализующее разработанный метод, даны рекомендации по его использованию

 

Аудиовизуальные технологии в медиаискусстве

Предметом исследования является разработка и применение аудиовизуальных технологий в медиаискусстве.

Целью работы является разработка функционально-логических аспектов медиаискусства и разработка основ аудиовизуального синтеза.

В соответствие с выбранной целью поставлены следующие задачи:
- формализации и инструментарий моделирования и визуализаций различных объектов медиаискусства;
- разработка приборов и устройств частотной обработки музыкальных аудиосигналов;
- разработка аппаратного и программного интерфейса музыкального синтезатора;
- разработка цифровых музыкальных инструментов с интерфейсом управления.

Основное практическое назначение результатов: создание цифровых приборов и устройств для медиаискусства.
В рамках данной НИР проведен анализ функционально-логических аспектов медиаискусства и разработаны цифровые инструменты с интерфейсом управления.

2020

«Разработка формантного фильтра для электромузыкальных инструментов»

 

В работе проведены исследования современных музыкальных стилей, направлений и применение в них частотной обработки музыкального звукового сигнала. Разработаны метод формантной фильтрации и теоретическая модель формантного фильтра электрогитары на основе речевого аппарата человека. Проведены лабораторные испытания эффективности модели формантного фильтра электрогитары с привлечением  фокус-группы. Разработан формантный фильтр электрогитары

 

«Исследование цифрового частотного детектора на основе преобразователя Гильберта»

 

НИР рассматривает вопросы исследования методов минимизации нелинейных искажений в схемах детектирования ЧМ-сигналов посредством перевода данных схем на цифровую реализацию. Рассматривается история развития ЧМ-систем, приводится обзор существующих принципов построения ЧМ-детекторов. Описан метод реализации детектора радиосигналов с частотной модуляцией, реализованный на основе преобразования Гильберта. Представлены рекомендации к реализации аппаратной части цифрового частотного детектора

 

2019

«Разработка методов реставрации фонограмм на основе авторегрессионной модели»

 

В НИР проведены исследования эффективности удаления щелчков и шума из фонограммы методом авторегрессивного моделирования звуковых сигналов. Разработан алгоритм реставрации фонограммы, осуществляющий процедуры обнаружения поврежденного участка и восстановления сигнала на этом участке. Получены программы в среде Матлаб, позволяющие устранить щелчки и фоновый шум из фонограммы


«Исследование троичных цифровых устройств обработки сигналов»
 

Научно-исследовательская работа посвящена исследованию цифровых устройств, использующих троичную алгебру логики. Практическим итогом работы является синтез, реализация и функциональное моделирование в среде Simulink различных троичных устройств, осуществляющих обработку аудиовизуальных сигналов с учётом сниженной потребляемой мощности и высокого быстродействия

 


«Разработка метода автоматического выделения монтажных планов на основе анализа гистограмм видеоряда» 

 

В НИР выполнен обзор существующих в настоящее время методов обнаружения монтажных стыков. Изучен инструментарий, необходимый для разработки программного обеспечения. Исследованы признаки видеоряда кинофильмов, по которым производится автоматическое обнаружение монтажных стыков. Разработаны алгоритмы выделения монтажных планов, дана оценка их эффективности.

 

 

 

Научные и творческие проекты

 

Статьи в зарубежных изданиях, журналах ВАК и РИНЦ

Сведения о полученных патентах, дипломах на открытие