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材料科学技术-40季节
海事产业正在经历重大的转变，这是由于迫切需要减少温室气体排放和提高能源效率的迫切需要。电池和燃料电池技术已成为开发零排放推进系统的可行解决方案，为传统化石燃料动力发动机提供了可持续的替代方案。但是，将这些技术集成到凝聚力推进系统中需要高级管理和优化策略，以最大程度地发挥其潜力。Digital Twin（DT）技术涉及创建物理系统的虚拟复制品以实时模拟和优化其性能，并提出了一种有希望的方法来应对这些挑战。通过利用DT，可以提高推进系统的运营效率，可靠性和寿命，从而为海上行业的可持续发展和环境管理的更广泛的目标做出了贡献。该博士学位计划的主要目标是开发全面的
面向基于联邦学习的协作自适应...
摘要：多微电网 (MMG) 通过提高智能电网的运营灵活性、稳定性和可靠性，为社会带来经济和环境效益。由于使用多种基础设施、通信协议、控制器和智能电子设备，MMG 比传统电网更复杂。MMG 的分布式和异构连接技术及其与外部来源交换信息的需求以及通信网络和基于软件的组件中的漏洞使 MMG 容易受到网络攻击。在本研究中，我们提出了一个协作自适应网络安全的概念框架，该框架能够主动检测安全事件。该框架利用联邦学习以分散的方式协作训练共享预测模型。本研究中使用的方法主要是分析性的。这涉及分析如何将协作自适应网络安全原则应用于 MMG 环境，从而开发理论模型，然后可以通过原型设计和实时模拟在实践中验证这些模型。
基于数字孪生的折臂起重机状态监测
本文介绍了一种用于小型折臂起重机状态监测的数字孪生实现新方法。起重机的数字孪生在非线性有限元 (FE) 程序中实时模拟，其中估计的有效载荷重量用作输入。我们实施了一种基于物理应变计测量的重量及其力矢量方向估计的逆方法。使用额外的应变计来验证数字孪生和逆方法的准确性。基于一些物理传感器输出，数字孪生可以实时确定无限数量的热点处的应力、应变和负载。因此，数字孪生可以成为预测性维护和产品生命周期管理的有效工具。此外，在重物作业期间对起重机的状态进行监测可以提高安全性和可靠性。所提出的方法以通用方式描述，适用于行业中使用的各种机器人操纵器。
量子模拟的准备
介绍了一个框架，用于在一个空间维度的 2 味晶格理论中实时模拟强子和原子核的弱衰变。通过 Jordan-Wigner 变换映射到自旋算子后，发现标准模型的单代需要每个空间晶格点 16 个量子比特。该动力学包括量子色动力学和味变弱相互作用，后者通过四费米有效算子实现。在 Quantinuum 的 H1-1 20 量子比特捕获离子系统上开发并运行了实现该晶格理论中时间演化的量子电路，以模拟单个重子在一个晶格点上的 β 衰变。这些模拟包括初始状态准备，并针对一个和两个 Trotter 时间步骤执行。讨论了此类晶格理论的潜在内在误差修正特性，并提供了模拟由中微子马约拉纳质量项引起的原子核 0 νββ 衰变所需的主要晶格哈密顿量。
我们对量子（数字）孪生有何期待？
{christian.knopf,eldar.sultanow}@capgemini.com 摘要。数字孪生可以对现实世界的实体（对象、流程或系统）进行建模和仿真，从而改善相关的价值链。量子计算这一新兴领域为将这种虚拟化发展为量子（数字）孪生（QDT）和最终的量子孪生（QT）带来了巨大的希望。量子（数字）孪生概念本身并不矛盾，而是描述了一种混合方法，该方法可以通过将传统计算和数字孪生概念与量子处理相结合，利用当今可用的技术来实现。本文介绍了量子（数字）孪生的研究和实践现状。它还讨论了它们通过实时模拟高度复杂、相互关联的实体来创造竞争优势的潜力，这有助于公司更好地应对环境变化并使其产品和服务与众不同。关键词：人工智能、数字孪生演进、机器学习、量子计算、量子机器学习、量子数字孪生、量子孪生、仿真
数字孪生开发的模型建议：精油...
• 简介：数字孪生正成为增强全球工业流程的有力工具。本文提出了一种创建工业流程数字孪生的模型，以蒸汽蒸馏工艺提取精油为例。• 案例描述：建议使用灰盒建模，将基于机器学习的模型与物理建模相结合以改进流程。使用实时模拟和混合控制策略，结合强化学习和比例积分微分控制，重点关注产量提高和优化。建议使用计算机视觉和人工智能增强功能。• 讨论和评估：数字孪生与人工智能相结合，可以为企业应对决策挑战提供巨大帮助。此外，还阐明了人工智能可以为该过程带来的一些好处。还讨论了计算机视觉方法。• 结论：阐述了一种创建方法，以支持未来数字孪生在工业过程中的其他应用。为了将其应用于不同的过程，必须证明其泛化能力。
XV-15 倾转旋翼机综合实时飞行模拟器的实现
本文介绍了一种倾转旋翼飞行模拟平台，用于实时模拟 Bell XV-15 飞机，供教学和研究之用。倾转旋翼飞机的数学模型在 MATLAB/Simulink © 中实现，包括飞机动力学、执行器、传感器和飞行控制计算机的简化模型。实现的倾转旋翼数学模型与飞行控制硬件（即飞行操纵杆和方向舵踏板）相连，飞行员使用这些硬件来设置输入命令。相反，图形环境由 FlightGear 提供，FlightGear 是一种广泛用于研究活动的开源跨平台软件。本文的另一个贡献是设计和实施了稳定性控制和增强系统，以增强飞机稳定性并改善操纵品质。开发的模拟器通过多次模拟进行测试，验证了开发的数学模型和稳定性控制和增强系统的有效性。结果是一个可在商用笔记本电脑上执行的倾转旋翼飞行模拟平台，具有实时性能，可用于研究和教学活动。
基于实时仿真的微电网电池储能系统比较研究
分布式能源资源（尤其是太阳能和风能）在电力系统中的渗透率不断提高，但这些资源的间歇性会对电网造成干扰和不稳定。因此，将储能系统集成到电网中是提高电力系统可靠性和性能、确保电力平衡和满足消费者需求的最佳解决方案之一。不同的储能设备技术已被用于支持可再生能源资源的整合，并有助于提高电力操作系统在电网电力波动等关键情况下的管理效率。这项工作的主要目的是测试电池储能系统在微电网出现扰动时减少有功功率波动的有效性。此外，通过比较用于支持电网的不同电池技术的响应，进行了一项比较研究，以验证适合电力系统的电池技术，特别是在电力波动期间适合微电网能源管理的技术，同时，通过使用实时模拟来评估 BESS 的行为、可行性、性能和有效性。
神经导航器
神经导航仪可以以 4 毫米或更高的精度定位 MRI 扫描中指示的大脑区域。它可以加载和可视化单个 MRI 扫描、组织图（例如灰质）、fMRI 激活和颅面面部标记。人们可以一边看着屏幕，一边实时将 TMS 线圈导航到大脑中的目标。屏幕上会准确显示 TMS 线圈和大脑的 3D 渲染，位置和方向与它们当前的位置和方向一致。TMS 脉冲中心会显示黄色光束，延伸到大脑中。这样人们就可以准确地看到哪个区域是目标。可以准确定位预设的神经解剖学目标标记。虚拟摄像头还可以链接到 TMS 线圈中心，以获得大脑的鸟瞰视图，就像您沿着 TMS 脉冲向下看一样，使用十字准线来帮助定位感兴趣的大脑区域。此外，神经导航器还包含判断导航精度的工具，根据实时模拟提出改进建议，测试 3D 数字化硬件等。
凝结物理学研讨会系列
i n tmagnet-supducductor杂种（MSH）系统已被证明是拓扑超导性工程和随之而来的Majorana零模式（MZMS）的多功能平台，这是朝着实现拓扑量子计算的重要一步。尤其是，创建具有广泛变化的磁性结构的MSH系统的实验能力 - 从铁磁和天空状到类似于抗铁磁磁性和抗磁性 - 为操纵和探索拓扑阶段提供了前所未有的机会。在这次演讲中，我将回顾一下新型拓扑超导阶段的理论预测和实验实现的最新进展 - 从强大和高级拓扑超导体到拓扑结节超导率 - 在MSH系统中。此外，我将展示MSH系统中磁性结构的原子尺度操纵如何为编织MZM提供新的途径。这反过来允许我们成功地展示了MSH系统中拓扑保护的量子算法的第一个实时模拟，例如Bernstein Vazirani算法。