Jauna publikācija žurnālā “Experiments in Fluids”

Skaitliskās modelēšanas institūta pētnieku Pētera Zvejnieka, Mihaila Birjukova, Mārtiņa Kleva un Andra Jakoviča raksts “MHT‑X: offline multiple hypothesis tracking with algorithm X” ir publicēts žurnālā “Experiments in Fluids” (Q1) 2022. gada 8. martā. Raksts tapis sadarbībā ar Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf pētniekiem Megumi Akashi un Sven Eckert.

Daudzfāžu plūsmas ietver sevī sarežģītu daļiņu, burbuļu, pilienu kustību un kolektīvo dinamiku (piemēram sadursmes, apvienošanos, sadalīšanas, utt.). Lai izprastu šādu sistēmu fiziku un īpašības, ļoti bieži ir jāspēj rekonstruēt augšminēto objektu trajektorijas, ņemot vērā to mijiedarbības.

Vairāku hipotēžu izsekošana (ang.val. Multiple hypotheses tracking, MHT) ir datorredzes algoritms, kas ļauj izsekot līdzi objektu kustībai un iegūt to trajektorijas. Tas tiek uzskatīts par vispārīgāko un drošāko pieeju. Diemžēl, strādājot reālā laikā ar lieliem datu apjomiem, šis algoritms pieprasa pārāk lielus skaitļošanas resursus, taču atšķirībā no citām nozarēm (militārā, novērošanas, transporta utt.), kurās datu atpazīšanu ir nepieciešams veikt uzreiz (online), zinātnē visbiežāk nav vajadzīga tūlītēja datu interpretācija. Daudz svarīgāka ir iegūto rezultātu precizitāte un atbilstība patiesībai.

Rakstā ir piedāvāta jauna pieeja MHT algoritma optimizācijai, pārejot uz tā netiešsaites (offline) formas palīdzību. Šādā formā, meklējot optimālās asociācijas starp objektiem (atbilstošos kustības attīstības scenārijus), lai rekonstruētu trajektorijas, ir iespējams to darīt ar Algorithm-X. Tas ļauj ļoti būtiski samazināt nepieciešamo skaitļošanas resursu apjomu un aprēķinu laiku. Pēc tam, izmantojot kustības modeļus, tiek izvēlētas visvarbūtīgākas trajektorijas.

Iegūtais jaunais algoritms MHT-X ir ātrs un universāls. Atbilstoši situācijai koriģējot kustības modeli, iespējams pētīt arī citu objektu kustību.

Pētījums tapis ERAF projekta “Skaitliskās modelēšanas metožu izstrāde kompleksu daudzfunkcionālu mijiedarbību izpētei elektromagnētisko šķidro metālu tehnoloģijās” (No. 1.1.1.1/18/A/108) ietvaros.

Iesakām noskatīties arī video, kurā SMI pētnieks Mihails Birjukovs vairāk pastāstīja par to, kādi tieši pētījumi tiek veikti ar burbuļu plūsmām šķidrajā metālā.