On the possibility of controlling the induced electromagnetic field caused by the movement of a charged ball in seawater

Современные вычислительные средства с помощью новейших компьютерных технологий дают возможность производить моделирование и расчёт научных и прикладных задач в самых разных сферах деятельности. Новые возможности, позволяют ставить и решать многие комплексные научные и технические задачи морской гео- и гидрофизики, среди которых особенно актуальны в настоящее время следующие: создание аппаратуры для изучения и измерения электрического и магнитного полей в воде; исследование электрических явлений в море для определения их связи с другими физическими процессами; изучение магнитогидродинамических процессов, возникающих из-за движения морской воды в магнитном поле Земли и многие другие. Некоторые прикладные задачи требуют физически верного описания движения заряженного твёрдого тела, как в проводящей среде, так и на границе раздела сред, например, «газ–жидкость». Кроме того, подобного рода движения могут происходить при наличии изменчивости физических (например, геомагнитного) полей, которые необходимо учитывать. Решение подобных задач стало возможным с помощью современных вычислительных комплексов. Однако при этом следует иметь в виду, что сложный характер взаимодействия гидродинамического и электромагнитного полей обуславливает необходимость рассмотрения достаточно упрощенных моделей, описывающих основные закономерности изучаемых явлений. В настоящей работе представлены результаты численного моделирования генерации индуцированного магнитного поля, вызванной колебательным движением твёрдого шара, с помощь вычислительного комплекса ANSYS.CFX. Заряженный шар совершает колебания в приповерхностном слое границы раздела «морская вода – воздух». Модельная постановка задачи позволяет лучше понять механизм генерации магнитного поля, обусловленный движением твёрдого заряженного тела в проводящей среде. Modern computing facilities with the help of the latest computer technologies make it possible to simulate and calculate scientific and applied problems in a variety of fields of activity. New opportunities make it possible to pose and solve many complex scientific and technical problems of marine geo- and hydrophysics, among which the following are especially relevant at present: the creation of equipment for the study and measurement of electric and magnetic fields in water; study of electrical phenomena at sea to determine their relationship with other physical processes; the study of magnetohydrodynamic processes arising from the movement of sea water in the Earth's magnetic field and many others. Some applied problems require a physically correct description of the motion of a charged solid, both in a conducting medium and at the interface between media, for example, “gas – liquid”. In addition, such movements can occur in the presence of variability of physical (for example, geomagnetic) fields, which must be taken into account. The solution of such problems has become possible with the help of modern computing systems. However, it should be borne in mind that the complex nature of the interaction of hydrodynamic and electromagnetic fields necessitates the consideration of rather simplified models that describe the basic laws of the studied phenomena. This paper presents the results of numerical simulation of the generation of an induced magnetic field caused by the oscillatory motion of a solid ball using the ANSYS.CFX computer complex. The charged ball vibrates in the near-surface layer of the "sea water - air" interface. The model formulation of the problem makes it possible to better understand the mechanism of magnetic field generation caused by the motion of a solid charged body in a conducting medium.

Improving the spatial resolution of digital images and video sequences using subpixel scanning

High-performance method for improving the resolution of digital images and video sequences based on minimum-variance signal reconstruction are considered. A distinctive feature of the developed algorithms is that they allow (with the availability of modern computing power) to obtain improved images and video in “real time”.

The challenges of modern computing and new opportunities for optics

In recent years, the explosive development of artificial intelligence implementing by artificial neural networks (ANNs) creates inconceivable demands for computing hardware. However, conventional computing hardware based on electronic transistor and von Neumann architecture cannot satisfy such an inconceivable demand due to the unsustainability of Moore’s Law and the failure of Dennard’s scaling rules. Fortunately, analog optical computing offers an alternative way to release unprecedented computational capability to accelerate varies computing drained tasks. In this article, the challenges of the modern computing technologies and potential solutions are briefly explained in Chapter 1. In Chapter 2, the latest research progresses of analog optical computing are separated into three directions: vector/matrix manipulation, reservoir computing and photonic Ising machine. Each direction has been explicitly summarized and discussed. The last chapter explains the prospects and the new challenges of analog optical computing.

Numerical simulation of the electromagnetic field induced by the oscillatory motion of a charged ball

Современные вычислительные средства с помощью новейших компьютерных технологий дают возможность производить моделирование наукоёмких задач в самых разных сферах деятельности. Новые возможности, позволяют ставить и решать многие комплексные научные и технические задачи морской гидрофизики, среди которых особенно актуальны в настоящее время следующие: создание аппаратуры для изучения и измерения электрического и магнитного полей в воде; исследование электрических явлений в морской среде для определения их связи с другими физическими процессами; изучение магнитогидродинамических процессов, возникающих из-за движения морской воды в геомагнитном поле Земли и многие другие. Определённые задачи требуют физически адекватного описания движения твёрдого тела, как в жидкой среде, так и на границе раздела сред, например, «газ–жидкость». Решение подобных задач стало возможным с помощью современных вычислительных комплексов. При этом следует иметь в виду, что сложный характер взаимодействия гидродинамического и электромагнитного полей обуславливает необходимость рассмотрения достаточно упрощенных моделей, описывающих основные закономерности изучаемых явлений. Предлагаемая статья является продолжением работы [1]. Более подробно рассмотрено индуцируемое электромагнитное поле, вызванное колебаниями заряженного шара в приповерхностном слое жидкости. Подчеркнём, что рассматривается моделирование не только магнитного, но и электрического поля. Помимо этого обсуждаются возможные упрощения, которые используются при численном моделировании индуцированного магнитного поля. Для расчета параметров электромагнитного поля решалась система нестационарных уравнений магнитной гидродинамики, реализованная в вычислительном комплексе ANSYS.CFX. Modern computing facilities with the help of the latest computer technologies make it possible to simulate science-intensive tasks in a variety of fields of activity. New opportunities make it possible to pose and solve many complex scientific and technical problems of marine hydrophysics, among which the following are especially relevant at present: the creation of equipment for the study and measurement of electric and magnetic fields in water; study of electrical phenomena in the marine environment to determine their relationship with other physical processes; the study of magnetohydrodynamic processes arising from the movement of sea water in the geomagnetic field of the Earth and many others. Certain problems require a physically adequate description of the motion of a solid, both in a liquid medium and at the interface between media, for example, "gas-liquid". The solution of such problems has become possible with the help of modern computing systems. It should be borne in mind that the complex nature of the interaction of the hydrodynamic and electromagnetic fields necessitates the consideration of rather simplified models that describe the basic laws of the studied phenomena. This article is a continuation of work [1]. The induced electromagnetic field caused by vibrations of a charged ball in the near-surface layer of a liquid is considered in more detail. We emphasize that we are considering modeling not only the magnetic, but also the electric field. In addition, possible simplifications are discussed that are used in the numerical simulation of the induced magnetic field. To calculate the parameters of the electromagnetic field, a system of non-stationary equations of magnetohydrodynamics was solved, implemented in the ANSYS.CFX computer complex.

High-performance computing platforms: current status and development trends

В данной статье представлен обзор современного состояния суперкомпьютерной техники. Обзор сделан с разных точек зрения — начиная от особенностей построения современных вычислительных устройств до особенностей архитектуры больших суперкомпьютерных комплексов. В данный обзор вошли описания самых мощных суперкомпьютеров мира и России по состоянию на начало 2021 г., а также некоторых менее мощных систем, интересных с других точек зрения. Также делается акцент на тенденциях развития суперкомпьютерной отрасли и описываются наиболее известные проекты построения будущих экзафлопсных суперкомпьютеров. This paper provides an overview of the current state of supercomputer technology. The review is done from different points of view — from the construction features of modern computing devices to the features of the architecture of large supercomputer complexes. This review includes descriptions of the most powerful supercomputers in the world and Russia since the early of 2021 as well as some less powerful systems that are interesting from other points of view. It also focuses on the development trends of the supercomputer industry and describes the most famous projects for building future exascale supercomputers.

Why do we need to Introduce Temporal Behavior in Both Modern Science and Modern Computing, with an Outlook to Researching Modern Effects/Materials and Technologies

Classic science seemed to be completed more than a century ago, facing only a few (but growing number of!) unexplained issues. Introducing time-dependence into classic science explained those issues, and its consequent use led to the birth of a series of modern sciences, including relativistic and quantum physics. Classic computing is based on the paradigm proposed by von Neumann for vacuum tubes only, which seems to be completed in the same sense. Von Neumann warned, however, that implementing computers under more advanced technological conditions, using the paradigm without considering the transfer time (and especially attempting to imitate neural operation), would be unsound. However, classic computing science persists in neglecting the transfer time and is facing a few (but growing number of!) unexplained issues, and its development stalled in most of its fields. Introducing time-dependence into the classic computing science explains those issues and discovers the reasons for its experienced stalling. It can lead to a revolution in computing, resulting in a modern computing science, in the same way, as it resulted in modern science's birth.

Criterion for oxides silumin castings contamination during chill casting

To assess the effect of the mould filling modes on the content of oxide films in castings, special criterion is proposed that provides prediction in the contamination of chill castings mаde of aluminum alloys by using modern computing tools to simulate the moulds casting process on computer. It is noted that decrease in the value of the contamination criterion by using alloys with low content of Mg or without this component reduces the possibility of controlling the distribution of oxides in the casting, other elements of the casting mould and using the concentration of oxides, for example, in washers to control the mechanical properties of cast products. This is due to increase in the duration of oxidation processes in gas-tight mould with such change in the composition of the casting material.