Взгляд на сверхзвуке

Ученые межфакультетского центра виртуальной реальности МГУ совместно с коллегами из Института проблем управления имени В. А. Трапезникова РАН, центра «Сверхзвук» МГУ, а также из Мексики построили модель глазодвигательного отклика на вынужденное движение головы человека, применив дифференциальную нейронную сеть с импульсной функцией активации. Результаты работы, опубликованные в журнале Mathematics, помогут в разработке новых систем виртуальной реальности.

Авторы проверили работоспособность модели на основе экспериментальных данных, собранных в лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем МГУ. Полученный результат будет использован для создания новых систем виртуальной реальности с высоким быстродействием и для оценки качества авиакосмических тренажеров.

Вестибуло-окулярный рефлекс — одна из автоматических реакций человека на движение, которая заключается во вращении глаз в сторону, противоположную вращению головы. Этот эффект позволяет удерживать интересующий объект в области наивысшей четкости зрения на сетчатке, компенсируя как естественные, так и вынужденные колебания тела. Наличие описываемого рефлекса существенно влияет на требования к системам виртуальной реальности и тренажерным комплексам с подвижными платформами. Чтобы эффективно и без задержек учитывать глазодвигательный отклик, необходимо построить модель, которая по известным входным данным позволит спрогнозировать поворот глаз.

«Наша статья описывает подобную модель, представленную в форме дифференциальной нейронной сети. Это значит, что сеть задается системой дифференциальных уравнений, выбранных так, чтобы обеспечивать уменьшение ошибки аппроксимации в процессе работы. Функции активации, связывающие входные и выходные данные, основаны на импульсной модели нейрона, что вдохновлено реальной схемой работы глазодвигательного отклика: глазные мышцы и вестибулярный аппарат связаны цепочкой из трех нейронных узлов», — отметил один из авторов статьи, младший научный сотрудник центра «Сверхзвук» МГУ Артур Мухамедов.

Как сообщается на сайте МГУ, Московский университет присоединился к консорциуму по созданию научного центра мирового уровня «Сверхзвук» в рамках национального проекта «Наука». Соответствующее соглашение было подписано ректором МГУ В. А. Садовничим 18 сентября 2019 года.

Целью консорциума стало создание сверхзвукового гражданского авиалайнера, отвечающего современным требованиям по экологичности и экономичности. В состав участников научно-технологической команды войдут Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского, ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова», ФГУП «ГосНИИАС», ФКП «ГкНИПАС», АО «ЛИИ им. М. М. Громова», Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, Московский авиационный институт.

Говоря о проекте, академик Садовничий отмечал мировой уровень научно-технического задела центра авиационной науки по сверхзвуку, подчеркнув, что в России был совершен первый в мире полет сверхзвукового самолета. Ректор высоко оценил научные достижения, связанные с созданием и эксплуатацией самолета Ту-144, а также ряд современных работ по этой тематике, которые позволили вплотную подойти к созданию демонстратора сверхзвукового делового лайнера. Садовничий выразил уверенность, что сотрудничество вузов и научных институтов поможет сконцентрировать силы и знания по данной тематике, будет способствовать достижению высоких результатов.