Чтобы изучить внутреннюю структуру и физические свойства тех или иных образцов, ученые широко применяют подходы, основанные на математическом моделировании.

Виртуальные испытания имеют целый ряд преимуществ перед реальными. Так, численное моделирование допускает многократное использование образца, не вызывает его разрушения и не изменяет его физические свойства в ходе исследований. На одном и том же цифровом образе сотрудники Института могут выполнять совершенно разные эксперименты.

​Как перейти от реального образца к виртуальному?

Переход от физического объекта к его цифровой модели подразумевает несколько основных шагов. Прежде всего, специалисты должны определить его внутреннюю структуру. Для этого используется метод компьютерной томографии с послойным снятием изображений поперечных срезов образца.

Далее следует предварительная обработка пакета послойных изображений, а затем – переход от набора изображений к геометрической цифровой модели, пригодной для дальнейшего численного моделирования.

Решение данной задачи зависит от множества факторов – в частности, от формата входных данных, требуемого формата итоговой цифровой модели и перспектив ее дальнейшего использования.

Что сделали сотрудники лаборатории математического моделирования многофизичных процессов в нативных и искусственных многомасштабных гетерогенных средах ИНГГ СО РАН?

Специалисты предложили новый алгоритм перехода от набора послойных изображений керна, полученных путем компьютерной томографии, к трёхмерной цифровой модели, применимой для последующего численного моделирования сопряжённых физических процессов.

В отличие от существующих алгоритмов сегментации изображения новый подход использует многоэтапный процесс восстановления: от простейших пороговых алгоритмов до сложных систем на базе нейронных сетей с применением критериев, основанных на фундаментальных законах сохранения.

Разработанный алгоритм позволяет преобразовать сегментированные данные в цифровую геометрическую модель с точностью свыше 95% и получить физически релевантный результат при выполнении численного моделирования физических процессов в цифровой среде.

В дальнейшем ученые планируют использовать цифровые двойники реальных гетерогенных образцов для решения многофизичных задач и определения эффективных свойств анизотропных сред.


 


 

 

Восстановленная по стеку (набору) сканов внутренняя структура образца


 


 

Рассчитанное распределение электростатического потенциала на восстановленном образце


 

​Справка

Материал предоставлен Е.И. Штанько, М.И. Фокиным, Д.В. Добролюбовой, С.И. Марковым​.


 

Текст сообщения под редакцией Павла Красина

Источники

В ИНГГ СО РАН сделали еще один шаг на пути к виртуальной реальности в геофизических приложениях
Новости сибирской науки (sib-science.info), 03/08/2021
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук
ФСМНО (sciencemon.ru), 03/08/2021
В ИНГГ СО РАН сделали еще один шаг на пути к виртуальной реальности в геофизических приложениях
Научная Россия (scientificrussia.ru), 03/08/2021
В ИНГГ СО РАН сделали еще один шаг на пути к виртуальной реальности в геофизических приложениях
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 03/08/2021
В ИНГГ СО РАН сделали еще один шаг на пути к виртуальной реальности в геофизических приложениях
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 03/08/2021
В ИНГГ СО РАН сделали еще один шаг на пути к виртуальной реальности в геофизических приложениях
Вестник Отделения наук о Земле РАН (onznews.wdcb.ru), 04/08/2021

Похожие новости

  • 14/06/2019

    ИНГГ СО РАН: места проведения подземных ядерных испытаний необходимо контролировать

    Специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН утверждают: радиоактивные вещества, оставшиеся в недрах после проведения подземных ядерных взрывов, могут распространяться в окружающую среду.
    1556
  • 14/02/2017

    Ученые ИНГГ СО РАН предложили использовать дрейфующую станцию для нефтеразведки

    ​Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) СО РАН предложили использовать для нефтеразведки в Арктике дрейфующую на льдине станцию. Опробовать технологию частично планируется в 2018 году на льду Обского водохранилища в Новосибирской области, сообщил ТАСС главный научный сотрудник лаборатории геоэлектрики ИНГГ Владимир Могилатов.
    2268
  • 15/04/2019

    Ядовитые захоронения становятся объектом выгодных разработок

    ​Общероссийский реестр хвостохранилищ — захоронений токсичных отходов горнорудной промышленности, ведущих историю со времен СССР — решили создать в Сибирском отделении РАН. Старые хранилища, опасные для здоровья живущих рядом людей, представляют немалый интерес для бизнеса.
    1082
  • 23/08/2017

    Инновационный проект Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт»

    ​Проект ИНГГ СО РАН «Разработка инновационных технологий освоения техногенных месторождений», направленный на инжиниринг в сфере рационального природопользования, стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт» на базе Технопарка Академгородка, участниками проекта выступили сотрудники лабораторий «Геоэлектрохимии» и «Экономики недропользования и прогноза развития нефтегазового комплекса» к.
    2022
  • 25/05/2019

    В Новосибирске из­го­то­ви­ли вы­со­ко­точ­ный ми­ни­а­тюр­ный ма­г­ни­то­метр для квадрокоптеров

    ​​Пред­при­я­тие ООО «Си­б­тех­цен­тр» (г. Но­во­си­би­р­ск) со­в­ме­ст­но с Но­во­си­би­р­ским го­су­дар­ствен­ным уни­вер­си­те­том под ру­ко­вод­ством пред­се­да­те­ля Объ­е­ди­нен­но­го уче­но­го со­ве­та по на­у­кам о Зе­м­ле СО РАН, зав.
    2433
  • 21/11/2017

    Новосибирский ученый нашел тропические моря в Сибири

    ​Игорь Косенко​, старший преподаватель кафедры исторической геологии и палеонтологии Геолого-геофизического факультета НГУ, научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, занялся изучением систематики, палеоэкологии и изотопно-геохимического состава раковин позднеюрских-раннемеловых устриц.
    1535
  • 31/05/2021

    Новосибирские ученые разработали уникальный цифровой сейсмометр

    ​Ученые института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН разработали прототип цифрового сейсмометра с возможностью оперативной обработки данных. Проект поддержал Фонд содействия инновациям (региональное представительство в Академпарке) по программе «УМНИК».
    1042
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    4315
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    6961
  • 24/06/2021

    Актуальность проведения наблюдений над глобальными изменениями климата в Арктике

    ​​​По итогам рабочего визита в Якутию 17 – 19 марта нынешнего года президента Российской Академии наук академика А.М. Сергеева и председателя Сибирского отделения РАН академика В.Н. Пармона  ​ руководством РАН и правительством Якутии были детально проработаны перспективные научные  направления сотрудничества, в число которых входит проект «Технологии для Арктики: роль Научно – образовательного центра «Север».
    242