Neurons來襲 | 2分鐘視頻告訴你「小波湍流」技術如何模擬流體運動

2021-02-15 機器之心

Neurons字幕組出品

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Neurons字幕組第一期作品震撼來襲!

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流體運動的模擬對於科學研究和實踐應用都有著十分重要的意義,但現有的方法很難再計算速度和模擬準確度之間達到很好的平衡,往往耗時幾天的計算只能得到幾秒鐘的流體運動片段,下面的視頻就將用兩分鐘解讀一篇相關論文,告訴你「小波湍流」技術是如何用較小的計算量實現高度仿真的。

假設我們在軟體裡構建一個塑料塊,並且施加控制流體運動的物理定律,它會立即表現出水一般的質感,在這類模擬中我們最感興趣的是流體的速度和壓強,它們具體是如何隨時間變化的,而這需要對空間中的每一個點進行計算,就需要無窮無盡的計算量來完成。

第一種方法計算量是無窮的,因此我們推薦第二種方法。

不是計算所有點,而是計算許多不同的點並估算點之間的變量。

這樣估算會丟失很多信息,而且要獲得非常詳細的模擬影像仍然需要很大的計算量,可能好幾天的等待只能換來幾秒鐘的視頻片段,這裡就是為什麼我們需要「小波湍流」。

我們可以清楚地知道什麼頻率在哪裡丟失了,這項技術使我們能夠用簡便的方法同步信息,這樣我們就能不那麼費力的得到詳細的模擬影像,這裡舉出一些使用和沒使用小波湍流技術的煙霧模擬的例子,對比非常明顯,這項技術毫無懸念的贏得了技術領域的奧斯卡獎。

它在Blender的許多系統版本中都有。 因此每個人都可以試一下,我向你保證這十分有趣,視頻下方的描述框內提供了相關的論文和補充的視頻,這篇論文非常贊 !是我最愛的之一 ,如果你的數學基礎不錯一定要看一看,如果數學不好也可以欣賞視頻。

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3.校對:對翻譯的結果進行校對和二次編輯,糾正專有名詞、用語上的錯誤,需要有較強的領域知識和文字經驗。

4.時間軸:需要處理譯文和時間的之間的關係,添加字幕持續時間並將譯文調整為適合觀看的字幕,需要對句子時間點進行準確的把握和判定。

5.後期、壓制:把翻譯得出的字幕文件和片源打包壓製成可播放的影片文件。需要懂得一定的計算機硬體環境並懂得使用各類壓制影片的軟體。

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  • 描述流體運動的Navier-Stokes方程與湍流
    ——劉易斯·理查森▌湍流湍流至今沒有得到準確的定義,一般認為湍流是時間和空間上強烈變化、多尺度的、不規則的複雜非線性流體運動狀態。▲ 視頻截圖自3Blue1Brown最早注意到流體運動中湍流現象的是英國科學家雷諾。1883 年,他通過實驗研究發現了液體在流動中存在兩種內部結構完全不同的流態:層流和湍流。體流速較小時,流動是分層的,與周圍流體無宏觀混合。而流速越過臨界值後,各個方向隨機的運動產生了,也就是有序流動中產生了大小不一的漩渦。
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    關於旋轉或自旋與磁場的問題,我在我的「頭條號」上討論了很多,但歸咎一點就是所以,你可以看到清晰的流線圖像;另一種就是「湍流」,這時,介質的分子和流體團都在做無規則運動,所以,其跡線會纏繞成一團亂麻。早在500 多年前,達·文西就已經洞察到湍流的基本特徵,並形象地描繪出湍流的素描圖像。
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    湍流將平滑的流體分裂成混亂的漩渦,這種分裂不僅會導致飛機顛簸,也會對用來描述大氣、海洋和管道的數學原理造成影響。湍流是納維-斯託克斯方程控制流體流動的定律。它如此難解,以至於無論誰能證明它是否一直有效,都可以從克萊數學研究所獲得100萬美元獎金。湍流的不可靠性在於它用自身的方式使其變得可靠,湍流幾乎總是從較大的氣流中竊取能量,並將其引導到較小的渦流中。
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    湍流無處不在——它讓我們的飛機發出刺耳的聲音,在我們的浴缸裡形成微小的漩渦——但它是經典物理學中最難以描述(解釋)的現象之一。當有序的流體流動分裂成小漩渦,這些小漩渦相互作用,甚至分裂成更小的漩渦,這些小漩渦再相互作用,如此不斷分裂下去,就形成了混亂無序的混亂大漩渦,讓湍流漂流變得有趣起來。但是,這種陷入混亂的機制困擾科學家們幾個世紀了。
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  • 研究人員將流體力學與人工智慧結合,使湍流建模自動化
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    李佳琦,5分鐘帶貨15000支口紅,是國內眾所周知的短視頻標杆。近期湧現了一夜爆紅的「麗江石榴哥」,通過抖音20分鐘賣出600萬的石榴,因此創造了屬於自己的電商奇蹟。 大電商時代下,生活和工作節奏非常快,信息碎片化、同質化嚴重,而當下的短視頻則符合了人們閱讀需求,進而成為商家帶貨變現的一個重要渠道。使得「短視頻 + 電商,流量與賣貨完美結合」。
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    錯過了發布會不要緊,我們為大家匯總了關於 iPhone 7 和 Apple Watch 的所有關鍵信息,而且提供視頻+圖文兩種形式「任君選擇」。首先是蘋果發布會精簡視頻:為了照顧大家的「流量」,下面再奉上一份完整的圖文介紹。
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    湍流是自然界普遍存在的流體運動。流體是什麼?水體、大氣和等離子體等都是流體。這些流體介質形成的系統,其運動同樣也源於組成它的個體——分子的運動。這些分子的運動自始至終一直處於無規則狀態。分子會結成流體團。
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    上面2個是層流,下面2個是湍流除此之外,湍流的存在使得原本規則的世界變得混沌,而湍流本身的能量流動規律也異常神秘。在解釋關於湍流如何耗散流體能量達到流體靜止的問題,也一直困擾這科學家。舉一個簡單的粒子,一條平穩流動的河流,是一個典型的無湍流體系,河流的每一部分以相同的速度運動。湍流則打破了這一規律,使得水流不同部分的運動方向和運動速率都不相同。物理學家將湍流的形成描述為:首先,平穩流動中出現一個渦流,這個渦流中會形成更多小渦流,小渦流進一步分化,使得流體被分解成許多離散的部分,在各自運動方向上與其他部分相作用。
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    猛烈撞擊地球白晝側磁層的太陽風會引起湍流,就像機翼上方的空氣一樣,萊斯大學的物理學家已經開發出新方法來描述這如何影響夜間的太空天氣。那裡很少是安靜的,太陽風繞著地球流動,進入黑夜,但在離地球更近的地方,等離子體塊被湍流纏住,下沉到地球上。