Программный комплекс генетического моделирования процессов термолюминесценции в диэлектриках
Диссертация
Апробация работы. Основные результаты и положения исследований докладывались и обсуждались на конференциях молодых ученых УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004;2009), на I Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» (Москва, 2005), на XIV и XV Международных конференциях по люминесценции (Китай, Пекин, 2005; Лион, Франция, 2008), на IV… Читать ещё >
Содержание
- ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
- ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В КРИСТАЛЛАХ
- 1. Л. Типовые зонные модели термолюминесценции
- 1. 1. 1. Модель «одна ловушка — один рекомбинационный центр»
- 1. 1. 2. Система невзаимодействующих ловушек
- 1. Л.З. Система взаимодействующих ловушек
- 1. 2. Описание термолюминесцентной кинетики
- 1. 3. Математическое описание многоловушечных систем
- 1. 4. Обзор аналогов систем программного обеспечения моделирования процессов ТЛ
- 1. 4. 1. Программный пакет для аппроксимации кривых LAB Fit
- 1. 4. 2. Программный пакет для минимизации MINUIT
- 1. 4. 3. Программное обеспечение для моделирования ModelKinetix ModelMaker
- 1. 4. 4. Программное обеспечение для решения дифференциальных уравнений FlexPDE
- 1. 4. 5. Программа анализа кривых свечения GCA
- 1. 4. 6. Программный пакет GlowFit
- 1. 4. 7. Программа для численного моделирования оптически стимулированной люминесценции OSL-GA
- 1. 4. 8. Программное обеспечение для построения кривых DataFit
- 1. 5. Оценка аналогов и выбор прототипа программного комплекса
- 1. 6. Анализ методов минимизации суммарной меры отклонений экспериментальных и расчетных данных
- 1. 6. 1. Вычислительные методы
- 1. 6. 2. Метод полного перебора
- 1. 6. 3. Стохастические методы
- 1. 6. 4. Эвристические методы
- 1. 7. Генетические алгоритмы
- 1. 8. Выводы и постановка задач исследований
- 1. Л. Типовые зонные модели термолюминесценции
- 2. 1. Структурированная обобщенная кинетическая модель процессов термо люминесценции
- 2. 2. Иерархия методов программного комплекса генетического моделирования механизмов термолюминесценции в диэлектриках
- 2. 3. Генетический алгоритм для конструирования моделей термолюминесценции
- 2. 4. Выбор типа кодирования, используемого в генетическом алгоритме
- 2. 4. 1. Выбор типа кодирования структурной части хромосомы генетического алгоритма
- 2. 4. 2. Выбор типа кодирования параметрической части хромосомы генетического алгоритма
- 2. 5. Выбор целевой функции
- 2. 6. Настройка операторов генетического алгоритма для моделирования процессов термолюминесценции
- 2. 6. 1. Селекция решений
- 2. 6. 2. Скрещивание решений
- 2. 6. 3. Мутация
- 2. 6. 4. Результаты вычислительного эксперимента
- 2. 6. 5. Сравнительный анализ эффективности двоичного и вещественного кодирования
- 2. 6. 6. Сравнение критериев качества аппроксимации экспериментальных данных в задаче моделирования ТЛ-процессов
Список литературы
- Chen, R. Theory of Thermoluminescence and Related Phenomena Текст. / R. Chen, S. W. S. McKeever. Singapore: World Scientific, 1997.
- Pagonis, V. Numerical and practical exercises in thermoluminescence Текст. / V. Pagonis, G. Kitis, C. Furetta. New York: Springer, 2006.
- Антонов-Романовский, B.B. Кинетика фототермолюминесценции кристалло-фосфоров Текст. / B.B. Антонов-Романовский. М.: Наука, 1966.
- Braunlich, P. Basic principles. In: Thermally stimulated relaxation in solids Текст. / P. Braunlich. Berlin: Springer-Verlag, 1979.
- Адирович, Э.И. Некоторые вопросы люминесценции кристаллов Текст. / Э. И. Адирович. М. — Л.: ГИТТЛ, 1951.
- Кортов, B.C. Механизм люминесценции F-центров в анион-дефектных монокристаллах оксида алюминия Текст. / B.C. Кортов, И. И. Мильман, С. В. Никифоров, В. Е. Пеленев // Физика твердого тела. 2003. — Т.45, вып. 7. — С. 1202 -1208.
- Sunta, С.М. General order kinetics of thermoluminescence and its physical meaning Текст. / С.М. Sunta, W.E.F. Ayta, R.N. Kulkarni, T.M. Piters, S. Watanabe // J.Phys. D: Appl. Phys. 1997. — Vol.30. — P.1234−1242.
- Singh, S. D. The determination of the trapping parameters of a thermoluminescence peak by using the Kirsh method Текст. / S.D.Singh, P. S. Mazumdar, R.K.Gartia, N.C.Deb // J.Phys. D: Appl. Phys. 1998. — Vol. 31, — P. 231 -234.
- Агриненко, С.Д. Метод анализа кривой термовысвечивания Текст. / С. Д. Агриненко, А. Г. Алексеев, И. А. Бурлака, Н. А. Карпов. — Протвино: Препринт ИФВЭ 99−61,1999.
- Puchalska, М. GlowFit a new tool for thermoluminescence glow-curve deconvolution Текст. / M. Puchalska, P. Bilski // Radiation Measurements. — 2006. -Vol. 41.-P. 659−664.
- Delgado, A. Computerised glow curve analysis: a tool for routine thermoluminescence dosimetry Текст. / A. Delgado, J.M. Gomez-Ros // Radiation Protection Dosimetry. 2001. — Vol. 96. — P.127−132.
- James, F. LMU: MINUIT Documentation Электронный ресурс. / F. James, M. Roos // http://lmu.web.psi.ch/facilities/software/minuitdoc.html
- Mitchell, M. An introduction to genetic algorithms Текст. / M. Mitchell. Cambridge: MIT Press, 1999.
- Коза, Д. Эволюция в мире изобретений Текст. / Д. Коза, М. Кин, М. Стри-тер // В мире науки. 2003. — № 6. — С. 46−53.
- Sunta, С.М. Limitation of peak fitting and peak shape methods for determination of activation energy of thermoluminescence glow peaks Текст. / С.М. Sunta, W.E.F. Ayta, T.M. Piters, S. Watanabe // Radiation Measurements. 1999. — Vol. 30. -P. 197−201.
- Sunta, C.M. General order kinetics of thermoluminescence — a comparison with physical models Текст. / C.M. Sunta, R.N. Kulkarni, T.M. Piters, W.E.F. Ayta, S. Watanabe // J.Phys. D: Appl. Phys. 1998. — Vol. 31. — P.2074−2081.
- Klasens, H.A. Transfer of energy between centers in sink sulphide phosphors Текст. / H.A. Klasens // Nature. 1946. — Vol. 158. — P. 306−308.
- Halperin, A. Evaluation of thermal activation energies from glow curves Текст. / A. Halperin, A.A. Braner // Phys. Rev. 1960. — Vol. 117. — P. 408−415.
- Weinstein, I.A. The simulation of TL processes in а-АЬОз using different ratios between microparameters of trapping and luminescent centers Текст. / I.A. Weinstein, E.A. Popko // Journal of Luminescence. 2007. — v. 122 — 123C, — P. 377 -380.
- Pagonis, V. A quantitative kinetic model for АЬС^С: TL response to ionizing radiation Текст. / V. Pagonis, R. Chen, J.L.Lawless // Radiation Measurements. — 2007. Vol. 42, No.2. — P. 198−204.
- Bailey, R.M. Towards a general kinetic model for optically and thermally stimulated luminescence of quartz Текст. / R.M. Bailey // Radiation Measurements. -2006.-Vol. 33.-P. 17−45.
- Chen, R. Modelling thermal activation characteristics of the sensitization of thermoluminescence in quartz Текст. / R. Chen, V. Pagonis // J.Phys. D: Appl. Phys. -2003.-Vol.36.-P.l-6.
- Supralinearity and sensitization of thermoluminescence. II: interactive trap system model applied to LiF: Mg, Ti Текст. / С. Sunta, E. Okuno, J. Lima, E. Yoshi-mura // J.Phys. D: Appl. Phys. 1994. — Vol.27. — P.2636−2643.
- Sakurai, T. The determination of intrinsic trapping parameters of a thermoluminescence peak of BeO Текст. / Т. Sakurai, R.K. Gartia // J.Phys. D: Appl. Phys. 1996. — Vol. 29, — P. 2714 — 2717.
- LAB Fit Curve Fitting Software (Nonlinear Regression Program) Электронный ресурс. // http://zeus.df.ufcg.edu.br/labfit/
- Marquardt, D. An algorithm for least squares estimation of nonlinear parameters Текст. / D. Marquardt // SIAM. 1963. — P.431−442.
- ModelKinetix ModelManager and ModelMaker — Modeling Software Электронный ресурс. // http://www.modelkinetix.com/modelmaker/fcatures.htm
- FlexPDE finite element model builder for Partial Differential Equations Электронный ресурс. // http://www.pdesolutions.com/index.html
- Bos, A. J. J. An Intercomparison of Glow Curve Analysis Computer Programs: I. Synthetic glow curves Текст. / A. J. J. Bos, Т. M. Piters, J. M. Gomez-Ros, A. Delgado // Radiation Protection Dosimetry. 1993. — Vol. 47. — P.473−477.
- Adamiec, G. Application of a genetic algorithm to finding parameter values for numerical simulation of quartz luminescence Текст. / G. Adamiec, M. Garcia-Talavera, R.M. Bailey // Geochronometria. 2004. — Vol. 23. — P. 9−14.
- Adamiec, G. Finding model parameters: Genetic algorithms and the numerical modelling of quartz luminescence Текст. / G. Adamiec, A. Bluszcz, R.M. Bailey, M. Garcia-Talavera // Radiation Measurements. 2006. — Vol. 41. — P. 897−902.
- DataFit Curve Fitting and Data Plotting Software Features Электронный ресурс. // http://www.oakdaleengr.com/datafit.htm
- Растригин, JI.A. Адаптация сложных систем Текст. / JI.A. Растригин. — Рига: Зинатне, 1981.
- Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления Текст. / П. Эйк-хофф. -М.: Мир, 1975.
- Носач, В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров Текст. /В.В. Носач. М.: МИКАП, 1994.
- Корнеев, В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации Текст. / В. В. Корнеев, А. Ф. Гарев, С. В. Васютин, В. В. Райх. М.: «Нолидж», 2000.
- Измаилов, А.Ф. Численные методы оптимизации: Учеб. пособие Текст. / А. Ф. Измаилов, М. В. Солодов. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.
- Ильина, В.А. Численные методы для физиков-теоретиков Текст. / В. А. Ильина, П. К. Силаев. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004.
- Сухарев, А.Г. Курс методов оптимизации: Учеб. пособие Текст. / А. Г. Сухарев, А. В. Тимохов, В. В. Федоров. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.
- Nash, J.C. Compact numerical methods for computers Текст. / J.C. Nash. Bristol: Page Bros Ltd, 1990.
- Новикова, H.M. Основы оптимизации (курс лекций) Электронный ресурс. / Н. М. Новикова. 2002. // http://www.ccas.ru/depart/malashen/papper/oonovikl.ps
- Орлянская, И.В. Современные подходы к построению методов глобальной оптимизации Электронный ресурс. / И. В. Орлянская // Электронный журнал «Исследовано в России». 2002. — № 4. — С. 2097 — 2108. h llp://zhurnal .ape.relarn .ru/articles/2002/189.pdf
- Whitley, D. A Genetic algorithm tutorial Текст. / D. Whitley // Statistics and Computing. -1994. Vol.4. — P.65−85.
- Гладков, JI.A. Генетические алгоритмы Текст. / JI.A. Гладков, B.B. Курей-чик, В. М. Курейчик. -М.: Физматлит, 2006.
- Press, W.H. Numerical Recipes in С Текст. / W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.
- Martin, A.D. A Review of discrete optimization algorithms Текст. / A.D. Martin, K.M. Quinn // The Political Methodologist. 1996. — Vol. 7, No.2. — P.6−10.
- Holland, J.H. Adaptation in natural and artificial systems Текст. / J.H. Holland. — Michigan: The University of Michigan Press, 1975.
- Генетический алгоритм Электронный ресурс. // http://www.neuroproject.ru/genealg.htm
- Ротштейн, А.П. Интеллектуальные технологии идентификации Электронный ресурс. / А. П. Ротштейн // http://matlab.exponenta.ru/fuzzylogic/book5/l2.php
- Abraham, N.L. A Periodic Genetic Algorithm with Real-Space Representation for Crystal Structure and Polymorph Prediction Текст. / N.L. Abraham, M.I.J. Probert // Phys. Rev. B. 2006. — Vol.73.
- Малютина, Э.Э. Построение адаптивных сеток с использованием генетических алгоритмов Текст. / Э. Э. Малютина // Математическое моделирование. — 2001. Т. 13, № 9, — С. 23−36.
- Rajo-Iglesias, Е. Dielectric electromagnetic band gap design with genetic algorithm Текст. / E. Rajo-Iglesias, P. Sanabria-Martinez, J.L. Fernandez-Villacanas // Microwave and Optical Technology Letters. 2005. — Vol. 46, No.3. — P.248−252.
- Панченко, T.B. Сравнительный анализ эффективности применения генетических алгоритмов и алгоритма Метрополиса в задачах физики твердого тела
- Текст. / Т. В. Панченко, Ю. Ю. Тарасевич // Вычислительные методы и программирование. 2007. — Т. 8, — С. 77−87.
- Zeiri, Y. Application of genetic algorithm to the calculation of bound states and local density approximations Текст. / Y. Zeiri, E. Fattal, R. Kosloff // J. Chem. Phys. 1995. — Vol. 102, No.4. -P.1859−1862.
- Johnston, R. L. Evolving better nanoparticles: Genetic algorithms for optimizing cluster geometries Текст. / R. L. Johnston // Dalton Trans. 2003. — P.4193−4207.
- Мудров, А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль Текст. / А. Е. Мудров. Томск: МП «Раско», 1991.
- Самарский, А.А. Введение в численные методы Текст. / А. А. Самарский. — М.: Наука, 1987.
- Цой, Ю. Р. Генетические алгоритмы. Советы и рекомендации Электронный ресурс. / Ю. Р. Цой. 2006. // http://qai.narod.ru/GA/advices.html#popsize
- Michalevicz, Z. Genetic algorithms + Data structures = Evolution Programs Текст. / Z. Michalevicz. Berlin: Springer-Verlag, 1992.
- Weinstein, I.A. Genetic synthesizing of band schemes for thermoluminescence in dosimetric crystals Текст. / I.A. Weinstein, E.A. Popko // Radiation Measurements. 2008. — Vol. 43, No.2−6. — pp. 218−221.1. V- 122
- Паклин, Н.Б. Генетические алгоритмы с вещественным кодированием Электронный ресурс. / Н. Б. Паклин. — 2004. // http://masters.donntu.edu.ua/2006/kita/bashev/librarv/rcga.html
- Herrera, F. Tackling Real-Coded Genetic Algorithms: Operators and Tools for Behavioural Analysis Текст. / F. Herrera, M. Lozano, J.L.Verdegay // Artificial Intelligence Review. 1998. — Vol. 12. — P.265−319.
- Kitis, G. Thcrmoluminescence glow-curve deconvolution functions for first, second and general orders of kinetics Текст. / G. Kitis, J.M. Gomez-Ros, J. W.N.Tuyn // J.Phys. D: Appl. Phys. 1998. — Vol.31. — P.2636−2641.
- Sunta, C.M. General order and mixed order fits of thermoluminescence glow curves a comparison Текст. / C.M. Sunta, W.E.F. Ayta, J.F.D. Chubaci, S. Wata-nabe // Radiation Measurements. — 2002. — Vol. 35. — P. 47−57.
- Смирнов, Г. Б. Настройка операторов генетического алгоритма для моделирования термоактивационных процессов Текст. / Г. Б. Смирнов, И. А. Вайнштейн, Е. А. Попко // Сб. науч. Трудов «Инжиниринг. Инновации. Инвестиции», Челябинск: ЧНЦ РАЕН, 2008, с. 87−103.
- Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных Текст. / Д. К. Монтгомери. Д.: Судостроение. 1980.
- Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский // М.: Наука, 1976. 280 с.
- Попко, Е.А. Настройка операторов генетического моделирования методом полного факторного эксперимента Текст. / Е. А. Попко, И. А. Вайнштейн, Г. Б. Смирнов // Известия ОрелГТУ. Серия «Информационные системы и технологии». 2009. — № 5. — с. 42−47.
- Petrovski, A. Statistical identification and optimisation of significant GA factors Текст. / A. Petrovski, A. Wilson, J. McCall // Proceedings of the 5th Joint Conference on Information Sciences (JCIS'2000): Atlantic City, NJ, USA. Vol. 1 — P.1027−1030.
- Ахназарова, С.JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии Текст. / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров // М.: Высшая школа, 1985. 328с.
- Попко, Е.А. Электронный учебник «Планирование и организация эксперимента» («DEXP») // Е. А. Попко, И. А. Вайнштейн, Н. Г. Светличный. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 006 611 978. Москва, 08.06.2006.
- Зедгинидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем Текст. / И. Г. Зедгинидзе. — М.: Наука, 1976.
- Попко, Е.А. Программный модуль «Моделирование механизмов термофотолюминесценции в диэлектриках» («TOSL») / Е. А. Попко, И. А. Вайнштейн, B.C. Кортов // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 005 610 234. Москва, 25.01.2005.
- Вайнштейн, И.А. Программный модуль «Электронный ГА-конструктор люминесцентных моделей с термоактивационной кинетикой» («GenTL») / И. А. Вайнштейн, Е. А. Попко // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 006 614 299. Москва, 18.12.2006.
- Weinstein, I.A. Evolutionary approach in the simulation of thermoluminescence kinetics Текст. / I.A. Weinstein, Е.А. Popko // Radiation Measurements. 2007. -Vol. 42, No.4−5. — pp. 735−738.
- Технология разработки ПО Электронный ресурс. // http://www.redbrick.ru/develop.html
- Трофимов, С. Использование моделей UML в процессе разработки программных систем Электронный ресурс. / С. Трофимов. 2003. // www.caseclub.ru/articles/modeli.html
- Гольдштейн, C.JI. Введение в системологию и системотехнику Текст. / C.JI. Гольдштейн, Т. Я. Ткаченко. Екатеринбург: ИРРО, 1994.
- Боггс, У. UML и Rational Rose 2002 Текст. / У. Боггс, М. Боггс. М.: Издательство «Лори», 2004.
- Леоненков, A.B. Самоучитель UML Текст. / A.B. Леоненков. СПб: БХВ-Петербург, 2004.
- Клир, Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач Текст. / Дж. Клир. М.: Радио и связь, 1990.
- Попко, Е.А. Структура системы управления знаниями для оценки адекватности моделей в АСНИ Текст. / Е. А. Попко, В. И. Рогович, И. А. Вайнштейн // Вестник УГТУ-УПИ, спец. выпуск. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005.-С. 77−81.
- Моисеев Е.Е. Методологические аспекты проектирования Электронный ресурс. // www.phiIosophy.nsc.ru/journals/philscieiice/12 02/MQIS.htm
- Городняя, JI.B. Парадигмы программирования Электронный ресурс. // http://www.intuit.ru/department/se/paradigms/
- Баас, P. Delphi 5 для пользователя Текст. / Р. Баас, М. Фервай, X. Гюнтер. — Киев: Издательская группа BHV, 2000.
- Автоматизированные Системы Научных Исследований Электронный ресурс. // http://pmi.ulstu.rU/newproject/new/l.html
- Weinstein, I.A. The simulation of TL processes in а-АЬОз using different ratios between microparameters of trapping and luminescent centers Текст. / I.A.iL
- Weinstein, E.A. Popko // The 14 International Conference on Luminescence. ICL'05 Abstracts, July 25−29 2005, Beijing, China. P. TUEPP156.
- Вайнштейн, И.А. Генетический поиск модельных параметров при аппроксимации кривых термолюминесценции Текст. / И. А. Вайнштейн, Е. А. Попко // Письма в ЖТФ. 2006. — Т. 32, вып. 12. — С. 56−62.
- Weinstein, I.A. Compensation relationship between parameters of Thermoluminescence kinetics in crystals Текст. / I.A. Weinstein, A.S. Vokhmintsev, E.A.th
- Popko, V.S. Kortov // 7 Internatioanal Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation. Krakow (Poland), 2009. P. 146.
- Орозбек уулу Аскар. Особенности кинетики люминесценции Р±центров, а аниондефектных кристаллах оксида алюминия: дис.. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07: защищена 19.02.07. Екатеринбург, 2007. — 125 с.
- Akselrod, M.S. Thermal quenching of F-center luminescence in АЬ03: С Текст. / M.S.Akselrod, N. Agersnap Larsen, V. Whitley, S.W.S.McKeever // J. Phys. D: Appl. Phys. 1998. — Vol.33. — P.3364−3373.
- Попко, Е.А. Генетическое моделирование механизмов термолюминесценции в кристаллах Текст. / Е. А. Попко, И. А. Вайнштейн, Г. Б. Смирнов // Тезисы IV Уральского семинара ТТД-2008,13−14 ноября, 2008, Екатеринбург, сс. 85−86.
- Gomez-Ros, J.M. Simple methods to analyze thermoluminescence glow curves assuming arbitrary recombination-retrapping rates Текст. / J.M. Gomez-Ros, C. Furetta, V. Correcher // Radiation Protection Dosimetry. 2006. — Vol. 118, No.1−4. — P.339−343.