বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় তরঙ্গ কীভাবে ডিভাইসের সাথে যোগাযোগ করে তা অনুকরণ করার জন্য দক্ষ পদ্ধতিগুলি বিকাশিত

এমআরআই স্ক্যানারের মতো একটি ডিভাইস তৈরি করতে প্রচুর পরিমাণে কম্পিউটার সিমুলেশন লাগে যা টিস্যুর মাধ্যমে প্রচারিত তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলি সনাক্ত করে আপনার মস্তিষ্ককে চিত্রিত করতে পারে। কৌশলগত অংশটি ডিভাইসের উপাদানগুলির সংস্পর্শে এলে বৈদ্যুতিক চৌম্বক তরঙ্গ কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় তা নির্ধারণ করছে। গবেষকরা একটি অ্যালগরিদম তৈরি করেছেন যা জীববিজ্ঞান এবং জ্যোতির্বিজ্ঞান থেকে শুরু করে সামরিক অ্যাপ্লিকেশন এবং টেলিযোগাযোগ - আরও দক্ষ এবং নির্ভুলভাবে সরঞ্জাম তৈরি করতে ব্যবহার করতে পারেন।

• ছবিতেঃ (বাম দিক থেকে) Wei Cai, Dr. Bo Wang and Wenzhong Zhang.

ক্রেডিট: SMU এর ছবি সৌজন্যে (Southern Methodist University), Hillsman S. Jackson 

প্রকাশনার তারিখ: ১৮ ডিসেম্বর, ২০১৯
সূত্র: Southern Methodist University


SMU গবেষকরা একটি অ্যালগরিদম তৈরি করেছেন যা সরঞ্জাম আরও দক্ষ ও নির্ভুলভাবে তৈরি করতে জীববিজ্ঞান এবং জ্যোতির্বিজ্ঞান থেকে শুরু করে সামরিক প্রয়োগ এবং টেলিযোগাযোগ পর্যন্ত বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে।

বর্তমানে সিমুলেশনগুলি করতে কয়েক দিন বা মাস সময় লাগতে পারে। এবং ব্যয়ের কারণে, এই ডিভাইসগুলির জন্য সাধারণত করা সিমুলেশনের সংখ্যার সীমা রয়েছে। যুক্তরাষ্ট্রের সেনা গবেষণা অফিস এবং জাতীয় বিজ্ঞান ফাউন্ডেশনের অনুদানের সহায়তায় এসএমইউ গণিত গবেষকরা এই অনুকরণগুলির জন্য দ্রুত অ্যালগরিদম করার একটি উপায় প্রকাশ করেছেন।

SMU ফলিত গণিতের ক্লিমেন্টস চেয়ারের শীর্ষস্থানীয় গবেষক ওয়েই কাই বলেছেন, "আমরা সিমুলেশন সময়টি এক মাস থেকে সম্ভবত এক ঘন্টার মধ্যে কমিয়ে আনতে পারি।" "আমরা এই অ্যালগরিদমে একটি অগ্রগতি করেছি।"

"এই কাজটি বিজ্ঞানীদের জন্য কোয়ান্টাম ডট সৌর কোষের অনুকরণ এবং অন্বেষণের জন্য একটি ভার্চুয়াল পরীক্ষাগার তৈরি করতে সহায়তা করবে, যা অত্যন্ত ক্ষুদ্র, দক্ষ এবং লাইটওয়েট সৌর সামরিক সরঞ্জাম উত্পাদন করতে পারে," আর্মি রিসার্চ অফিসের গাণিতিক বিজ্ঞান বিভাগের প্রধান ড. জোসেফ মাইয়ার্স বলেছিলেন।

এসএমইউ (দক্ষিণী মেথোডিস্ট বিশ্ববিদ্যালয়) এর পোস্টডক্টোরাল গবেষক ডঃ বো ওয়াং এবং বিশ্ববিদ্যালয়ের স্নাতক শিক্ষার্থী ওয়েনজং জাংও এই গবেষণায় অবদান রেখেছিলেন। সমীক্ষাটি সায়েন্টিফিক কম্পিউটিং অন সিয়াম জার্নাল আজ প্রকাশ করেছে।
অ্যালগরিদমের বেশ কয়েকটি বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য প্রভাব থাকতে পারে।

"বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলি চার্জ এবং অন্যান্য কোয়ান্টাম প্রক্রিয়া থেকে শক্তিগুলির বিকিরণ হিসাবে বিদ্যমান," Cai ব্যাখ্যা করেছিলেন।

এগুলিতে রেডিও ওয়েভ, মাইক্রোওয়েভ, আলোকে এবং এক্স-রে এর মতো জিনিসে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় তরঙ্গ জন্য আপনি অন্য একটি রাজ্যের কারও সাথে কথা বলার জন্য মোবাইল ফোন ব্যবহার করতে পারেন এবং কেন আপনি টিভি দেখতে পারেন। সংক্ষেপে, তারা সর্বত্র।

একজন ইঞ্জিনিয়ার বা গণিতবিদ এমন একটি ডিভাইসটির জন্য অ্যালগরিদম ব্যবহার করতে সক্ষম হবেন যার কাজ একটি নির্দিষ্ট তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ বাছাই করা। উদাহরণস্বরূপ, তিনি বা তিনি সোলার লাইটের ব্যাটারি ডিজাইন করতে এটি ব্যবহার করতে পারেন যা দীর্ঘায়িত হয় এবং বর্তমানে বিদ্যমান থেকে তার চেয়ে ছোট।

Cai বলেন, "আকারে ছোট একটি ব্যাটারি ডিজাইনের জন্য আপনাকে উপাদানটি অনুকূল করতে হবে যাতে আপনি আলোক শক্তি থেকে বিদ্যুতে সর্বাধিক রূপান্তর হার পেতে পারেন" " "একজন ইঞ্জিনিয়ার এই অ্যালগরিদমের সাথে দ্রুত সিমুলেশনগুলির মাধ্যমে সেই সর্বাধিক রূপান্তর হারটি খুঁজে পেতে পারেন।"

বা অ্যালগোরিদম একটি ইঞ্জিনিয়ারকে ভূমিকম্পের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য ভূমিকম্পের মনিটরের নকশা তৈরি করতে সাহায্য করতে পারে পৃথিবীতে স্থিতিস্থাপক তরঙ্গগুলি সনাক্ত করে,

"এগুলি সমস্ত তরঙ্গ এবং আমাদের তৈরি পদ্ধতি বিভিন্ন ধরণের তরঙ্গের জন্য প্রযোজ্য," তিনি বলেছিলেন। "আমরা কী বিকাশ করেছি তা নিয়ে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে"

কম্পিউটার সিমুলেশনগুলি সেমিকন্ডাক্টর সামগ্রীর মতো কোনও ডিভাইসে থাকা উপকরণগুলি কীভাবে আলোর সাথে যোগাযোগ করবে তা পরিবর্তিত করে, ডিভাইসের সংস্পর্শে আসার পরে কোনও নির্দিষ্ট তরঙ্গ কী করবে তা বোঝায়।

হালকা মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত অনেকগুলি ডিভাইস উত্পাদন Legos এর মতো ল্যাবগুলিতে একে অপরের উপরে লেয়ারিং উপাদান ব্যবহার করে একটি মনগড়া প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। একে স্তরযুক্ত মিডিয়া বলা হয়। কম্পিউটার সিমুলেশনগুলি পরে আলোচিত মিডিয়াগুলি গণিতের মডেলগুলি ব্যবহার করে কীভাবে আলোচিত উপাদান আলোর সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করছে তা বিশ্লেষণ করে।

SMU গবেষকরা হেলমহল্টজ এবং ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণগুলি সমাধান করার জন্য আরও কার্যকর এবং কম ব্যয়বহুল উপায় খুঁজে পেয়েছেন - তরঙ্গগুলির আচরণের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য সমাধান করা কঠিন তবে প্রয়োজনীয় সরঞ্জাম।

গত ৩০ বছর ধরে গণিতবিদ ও প্রকৌশলীদের জন্য স্তর কাঠামোয় তরঙ্গ উত্স এবং উপাদানগুলির মিথস্ক্রিয়াটি একটি অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং ছিল।

পার্টিউয়ের বৈদ্যুতিক ও কম্পিউটার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের প্রফেসর Weng Cho Chew, গণনা বিদ্যুৎ চৌম্বক বিজ্ঞানের এক শীর্ষস্থানীয় বিশেষজ্ঞ বলেছেন, সমস্যাটি "কুখ্যাতভাবেই কঠিন"।

Cai এবং তার দলের কাজ সম্পর্কে মন্তব্য করে Chew বলেছেন, "তাদের ফলাফলগুলি ছোট ত্রুটির ক্ষেত্রে দুর্দান্ত একীকরণ দেখায় I আমি আশা করি যে তাদের ফলাফলগুলি ব্যাপকভাবে গৃহীত হবে।"

কাই এবং তার দলের কাজ সম্পর্কে মন্তব্য করে চিউ বলেছেন, "তাদের ফলাফলগুলি ছোট ত্রুটির ক্ষেত্রে দুর্দান্ত একীকরণ দেখায় I আমি আশা করি যে তাদের ফলাফলগুলি ব্যাপকভাবে গৃহীত হবে।"

নতুন অ্যালগরিদম দ্রুত একাধিক পদ্ধতি বা FMM নামে একটি গাণিতিক পদ্ধতি পরিবর্তন করে, যা ২০ শতকে শীর্ষ ১০ অ্যালগরিদমগুলির মধ্যে একটি বলে বিবেচিত হয়েছিল।
অ্যালগরিদম পরীক্ষা করার জন্য, Cai এবং অন্যান্য গবেষকরা SMU এর ম্যানফ্রেম ২ ব্যবহার করেছিলেন - যা জাতির অন্যতম দ্রুততম একাডেমিক সুপার কম্পিউটার রয়েছে - বিভিন্ন বিভিন্ন সিমুলেশন চালাতে।

Story Source:

Materials provided by Southern Methodist University. Note: Content may be edited for style and length.

---

Journal Reference:

1. Bo Wang, Wenzhong Zhang, Wei Cai. Fast Multipole Method For 3-D Helmholtz Equation in Layered Media. SIAM Journal on Scientific Computing, 2019; 41 (6): A3954 DOI: 10.1137/19M1247711