Рубрика «математика» - 59

Первый в группе — первый в пасть: оценка рисков лидерства в самоорганизованных группах животных - 1

Связку прутьев сломать гораздо сложнее, чем один прутик. Эта метафора в разных ее вариациях говорит нам, что справиться с чем-то в одиночку будет гораздо сложнее, чем в группе. И во многом это правда, но не все так просто. В дикой природе животные, хищные и травоядные, часто собираются в группы, стаи, косяки и т.д. Но в отличие от метафорических прутьев, все участники группы не равнозначны, ибо есть ведущие и ведомые: кто-то рьяно бежит вперед, кто-то затесался в центре, а кто-то плетется в хвосте. И тут возникает вопрос — какова цена лидерства и каковы преимущества, особенно если рассматривается вид животных, которые являются чьей-то любимой едой.

Сегодня мы познакомимся с исследованием, в котором ученые провели ряд необычных экспериментов с хищными рыбами и искусственным косяком рыб, что позволило определить положительные и отрицательные стороны положения в группе под призмой связи добыча-хищник. Какое место в «очереди» фатальнее, какие плюсы и минусы лидерства, как выглядит стая рыб глазами хищника? На все эти вопросы мы найдем ответы в докладе ученых. Поехали.Читать полностью »

SciPy, оптимизация с условиями - 1

SciPy (произносится как сай пай) — это основанный на numpy математический пакет, включающий в себя также библиотеки на C и Fortran. С SciPy интерактивный сеанс Python превращается в такую же полноценную среду обработки данных, как MATLAB, IDL, Octave, R или SciLab.

В этой статье рассмотрим основные приемы математического программирования — решения задач условной оптимизации для скалярной функции нескольких переменных с помощью пакета scipy.optimize. Алгоритмы безусловной оптимизации уже рассмотрены в прошлой статье. Более подробную и актуальную справку по функциям scipy всегда можно получить с помощью команды help(), Shift+Tab или в официальной документации.

Читать полностью »

Липидам холод нипочем: предотвращение кристаллизации воды при -263 °С - 1

Чего больше всего на планете? Что находится на вершине наших потребностей наряду с воздухом и едой? Что по мнению одного бородатого анекдота роднит человека с огурцом? Ответ прост — вода. Это химическое соединение играет центральную роль во многих макро- и микропроцессах: от климатических изменений до химического строения живых организмов. H2O обладает рядом химических и физических свойств, которые тем или иным образом применяются учеными разных направлений. Изменение определенных параметров приводит к появлению новых свойств или же изменению старых. Еще с малых лет много из нас знают, что вода в нормальных условиях закипает при 100 °С и замерзает при температуре ниже 0 °С. И тут ученые решили это изменить.

Сегодня мы с вами познакомимся с исследованием, в котором ученым удалось создать воду, незамерзающую даже при -263 °С. Какие манипуляции были проведены для достижения этого, какими новыми свойствами и характеристиками стала обладать «вечно» жидкая вода и какова польза от сего исследования? Ответы будем искать в докладе исследовательской группы. Поехали.Читать полностью »

«До того, как вы постигнете это, оно кажется чудом. Но после в нем нет ничего особенного.»

Не, не про горы, — про графы. В математике есть вопросы, формулировка которых доступна каждому, а вот решение нетривиально и без специальной подготовки трудно объяснимо. Одну из подобного рода проблем кратко можно выразить так — как правильно считать расстояния в направленных графах? Данную несколько абстрактную проблему можно свести к вполне конкретной мотивирующей задаче. Она умещается на одном рисунке:

О близости вершин - 1
Читать полностью »

В математике, где доказательство – это всё, важны также и факты. Однако факты хороши, только пока хороша модель, а построение моделей – занятие ненадёжное. Так какого количества фактов будет достаточно?

Там, где сходятся доказательства, факты и воображение - 1

Можете ли вы найти следующее число в последовательности?

1, 2, 4, 8

Вот вам ещё одно число, если вам нужно больше данных для того, чтобы принять решение:

1, 2, 4, 8, 16

Следующим числом должно быть 32, не так ли? Закономерность ясна: чтобы найти следующее число, нужно удвоить предыдущее. 1 × 2 = 2; 2 × 2 = 4; 4 × 2 = 8; 8 × 2 = 16. Значит, следующее число должно быть 16 × 2 = 32. Сколько ещё фактов нужно для подтверждения этого?
Читать полностью »

АЛУ на 12 транзисторах (на самом деле нет) - 1

Что можно сделать на 12 транзисторах? Если схема аналоговая, это может быть, например, радиоприёмник или усилитель с достойными характеристиками. Для цифровой же схемы это катастрофически мало. Даже в такой простой микросхеме, как АЛУ К155ИП3 (74181), их значительно больше.

На самом деле транзисторов и здесь не 12, а 27, но из них в собственно АЛУ используются только 11 (двенадцатый транзистор, принудительно подающий логический нуль на вход переноса при выборе логических операций, не установлен). Остальные транзисторы задействованы в устройстве формирователе сигналов, подаваемых на входы АЛУ. При включении АЛУ в состав транзисторного процессора формирователь может и не понадобиться, если все необходимые сигналы там уже сформированы.

Как уложиться в это количество? Во-первых, сделать АЛУ однобитным, во-вторых, сократить количество операций до двух арифметических и пяти логических (у К155ИП3 и тех и других по 16, но и здесь их на самом деле больше), в третьих...Читать полностью »

Методы спектрального оценивания стационарных случайных процессов, основанные на быстром преобразовании Фурье (БПФ), хорошо известны и широко применяются в инженерной практике. К их недостаткам следует отнести, в частности, высокую дисперсию (низкую точность) оценки при недостаточно длительном интервале наблюдения за процессом, что визуально обычно проявляется в сильной «изрезанности» графика спектральной плотности мощности(СПМ). Одним из альтернативных методов спектрального оценивания является авторегрессионный метод, рассмотренный на примере ниже, который в инженерной практике известен гораздо меньше. Метод во многих случаях позволяет сравнительно просто получить гораздо более качественную оценку СПМ (рис.1), а иногда и более глубокие сведения об исследуемом случайном процессе.

image
Рис.1 Классическая и авторегрессионная оценка СПМ «короткого» процесса
Читать полностью »

Непостоянство эволюции: живорождение и яйцекладка одновременно у ящериц вида Saiphos equalis - 1

Эволюция — дело тонкое. Медленный и сложный процесс адаптации какого-либо организма к условиям окружающей среды, появление одних и вымирание других видов, генетические мутации и т.д. Мы частенько слышим слово «эволюция», но сам процесс ввиду его продолжительности наблюдать воочию не можем. Нам остается только рассматривать окаменелости и сравнивать их с современными организмами, выискивая общие черты и отличия, возникшие с течением времени. Либо сравнивать разные виды из одного семейства, обитающие в разных регионах. Эволюция также не лишена чувства юмора, ибо как иначе объяснить существование утконосов, кенгуру, рыбы-капли, гарпий, единорогов и т.д. Так, кто-то тут явно лишний.

Время, как мы привыкли его понимать, линейно и движется вперед, как и эволюция. Однако не всем организмам это по душе, посему некоторые делают шаг или несколько шагов назад, возвращаясь к предыдущим стадиям своего развития. Этот процесс называют ре-эволюцией. Самыми же любопытными являются существа, находящиеся где-то вне всех этих понятий. К таким относятся и ящерицы вида Saiphos equalis, самки которых способны как откладывать яйца, так и рожать детенышей. Такая материнская неопределенность, что удивительно, не распределена между особями, а может быть присуща одной и той же самке: захотела — сделала кладку, захотела — родила. Сегодня мы с вами познакомимся с наблюдением, в котором впервые детально изучили эту особенность. Какие структурные изменения присутствуют в скорлупе, почему ученые не готовы отнести данный вид ящериц к ре-эволюции и при каких условиях самки предпочитают кладку яиц, а не роды? Ответы ждут нас в докладе исследовательской группы. Поехали.Читать полностью »

Ниже будет сказано несколько слов об известной вообще, но, чаще всего довольно неожиданной для инженерных работников дискретно-временной альтернативе математическим моделям в виде линейных дифференциальных уравнений, а именно, моделям авторегрессии — скользящего среднего, и весьма необычным перспективам такого моделирования, возможности которого значительно превышают то, что привыкли получать от ЛДУ.

В списке потенциальных возможностей технологии — анализ систем с недоступным для наблюдения входящим возмущением, определение резонансных свойств таких систем, спектра и самого процесса внешнего возбуждения, спектральное оценивание процессов по их коротким реализациям, моделирование поведения систем при малой частоте дискретизации по времени и т.п.

image

Читать полностью »

Часть 0: Фракталы в простых числах.
Часть 1: Фракталы в иррациональных числах.

Фракталы в иррациональных числах. Часть 2 - 1

В статье присутствуют Gif и контрастные картинки. У эпилептиков может случиться эпилептический припадок.

Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js