Нейросеть повышает прибыль нефтяных компаний
Ученые Пермского Политеха, используя алгоритм оптимизации на основе нейросетей и аналитических моделей, усовершенствовали автоматизированное управление технологическим процессом подготовки нефти, чтобы снизить затраты на производство и улучшить качество готового продукта. Алгоритм основан на аналитических моделях технологических процессов, принципе оптимальности Беллмана для многостадийных производств и искусственных нейронных сетях. В результате оптимальные режимы работы установки определяются в зависимости от состава и свойств нефтяной эмульсии. Ученые определили управляющие параметры для основных процессов: сепарации, обезвоживания и нагрева нефтяной эмульсии, разработали аналитические модели технологических процессов и подготовили обучающие выборки для нейронных сетей. Их применение позволяет определить оптимальные значения параметров технологического режима и сократить затраты на подготовку нефти на 15 %.
Контроль температуры сбережет оборудование для нефтедобычи
Среди современных технологий предотвращения парафиновых отложений можно назвать «холодный поток», предполагающий охлаждение нефти до температуры, препятствующей образованию парафиновых отложений на поверхностях оборудования. Для этого необходимо оценить изменение вязкости нефти в разных температурных условиях.
Ученые Пермского Политеха провели ряд исследований и выяснили, что температура нефти превышает температуру начала кристаллизации отложений, ее вязкость падает за счет выделения из нефти тяжелых компонентов и их оседании на стенках экспериментальной установки, а это приводит к росту давления в трубах. При температуре 25 °C полученные значения вязкости в начале и конце исследования аналогичны, а при температуре ниже 20 °C свойства нефти ухудшаются. Ученые доказали, что образование органических отложений способно изменять вязкость нефти, что оказывает влияние на параметры ее течения.
Прозрачный и сверхпрочный
Ученые химического факультета ННГУ, Института химии высокочистых веществ РАН и Института прикладной физики РАН разработали прозрачный и сверхпрочный материал – композит оксидов магния и иттрия (MgO-Y2O3), открывающий новые возможности для производства авиационных и космических аппаратов, работающих при интенсивных тепловых и механических нагрузках. Для получения прозрачной в ИК-спектре композитной керамики ученые впервые использовали метод микроволнового спекания. Технология обеспечивает нагрев со скоростью более 100 °С в минуту, а отсутствие нагревательных элементов позволяет получать чистые материалы и изменять атмосферу спекания. Преимущества СВЧ-нагрева позволят масштабировать технологию производства при получении крупногабаритных изделий. Сложность получения ИК-прозрачных композитов связана с особенностями их микроструктуры. Зерна, из которых состоит композит, должны быть в 10–20 раз меньше длины волны ИК-излучения. Нужные соотношения ученые получили на высокотехнологичных СВЧ-генераторах.
Сквозь воду и землю
Специалисты структуры «Ростеха» и ученые Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН разработали систему магнитной связи, благодаря которой можно поддерживать непрерывную связь на подводных и подземных объектах. Такие технологии будут востребованы у шахтеров и подводников. Высокочувствительный широкополосный датчик слабых магнитных полей позволяет «обойти» любые препятствия: стены зданий, воду, почву, он обладает высокой чувствительностью и способен регистрировать переменные магнитные поля с частотой от долей Гц до 1 МГц. Разработка может обеспечить стабильную голосовую связь, например в шахтах, на глубине 200–300 м. Принцип связи на основе магнитных полей в соленой воде или почвах известен давно, но его коммерциализация на основе современных технологий – новшество.
Водоворотная станция
Ученые РАЕН разработали первый в России проект строительства водоворотной станции для получения электроэнергии без нарушения экосистемы. Суть разработки в том, что вода направляется с гор в воронку и спускается по принципу водоворота вниз. прокручиваясь по специальному желобу и вырабатывая электроэнергию. Идеально для реализации проекта подходит территория Республики Алтай. Плотина представляет собой бетонный цилиндр, к которому вода подходит, опускаясь в глубину. В результате в центре цилиндра образуется водоворот, который и закручивает турбину. В мире такие системы существуют только в Австрии. В числе преимуществ проекта перемешивание в водовороте загрязнителей и хорошая аэрация воды, что способствует работе микроорганизмов, очищающих ее. Кроме того, технология способствует терморегуляции в водоеме.
Магнитная память – продукт спин-орбитроники
Группа ученых из России (ДВФУ) и Китая (Институт физики Китайской академии наук), занимающихся исследованиями в области спин-орбитроники, разработала прототип элемента магнитной памяти. Исследователи нашли способ управлять ориентацией спина электронов – параметров наклона и вращения частиц в присутствии магнитного поля. Магнитная память может в будущем дополнить или заменить полупроводниковые технологии, создавать более эффективную память для компьютеров и смартфонов, при этом устройства смогут неделями работать без подзарядки. Если в обычной микроэлектронике главным носителем информации является электрон, то в спин-орбитронике – магнитные свойства электрона, или его спин, который можно сравнить с вращением механического волчка, стремящегося сохранить состояние равновесия. Вращение по часовой либо против часовой стрелки определяет направление спина – вверх или вниз. Эти показатели служат в спин-орбитронике аналогом нулевого бита либо единицы, которые кодируют информацию на запоминающих устройствах.
Чтобы записать данные на магнитный носитель, нужно изменить намагниченность материала или направление спинов электронов. Сделать это можно, используя магнитное поле, оптическое излучение или электрический ток. Такой способ передачи и сохранения информации требует намного меньше энергии, чем традиционная электроника.
В своей новой работе ученые использовали возможность формирования многослойных магнитных пленок в присутствии внешнего магнитного поля. Это привело к тому, что спины электронов в слоях магнитных пленок приобретают наклон относительно нормали к плоскости образца. Такой способ управления ориентацией спина позволяет эффективно переключать биты с информацией, хранить и обрабатывать ее при помощи токовых импульсов, не используя внешнее магнитное поле.
