Лабиринт магнетизма: ИИ помог японским физикам раскрыть секрет нагрева электродвигателей

Новый математический метод позволил детально визуализировать скрытые энергетические барьеры внутри мягких магнитных материалов при изменении температурВзрывной рост рынка электромобилей резко обострил потребность в повышении энергоэффективности электрических двигателей. Одной из главных технических проблем здесь остаются потери в железе, или потери на

магнитный гистерезис. Это явление возникает, когда магнитные поля внутри работающего двигателя непрерывно и с высокой частотой меняют своё направление. В результате часть электрической энергии безвозвратно превращается в тепло, нагревая сердечник мотора, который изготавливается из мягких магнитных материалов. Поскольку электродвигатели регулярно работают в условиях высоких температур, этот нагрев частично размагничивает материалы, усугубляя проблему и

снижая общий коэффициент полезного действия.Ключевым фактором, определяющим такое поведение сердечника, является динамика магнитных доменов — микроскопических областей внутри материала, обладающих однородной намагниченностью. То, как эти домены расположены и как устроена их структура, напрямую влияет на реакцию материала на нагрев и на объём энергетических потерь. Некоторые мягкие магнитные материалы обладают

чрезвычайно запутанной структурой доменов, которую физики называют лабиринтной или меандровой из-за её зигзагообразного, напоминающего лабиринт внешнего вида. При колебаниях температуры эти лабиринты способны резко и скачкообразно перестраиваться. До сих пор учёные не могли детально описать этот процесс из-за слишком большого числа взаимосвязанных факторов: от

микроструктуры до термодинамической стабильности фаз.Чтобы разобраться в запутанной физике процесса, учёные из Департамента материаловедения и технологий Токийского научного университета объединили усилия с коллегами из Университетов Цукубы, Окаямы и Киото. Они разработали новую

теоретическую модель, получившую название eX-GL — расширенную по признаку энтропии модель Гинзбурга — Ландау. С её помощью физики детально исследовали «энергетический ландшафт» лабиринтных доменов на примере редкоземельного феррита-граната.Иллюстрация: Nano BananaКлассическое компьютерное моделирование слишком сильно упрощает структуру реальных материалов, а физические эксперименты, напротив, показывают всю сложность, но не дают инструментов

для точного математического подсчёта причинно-следственных связей. Разработанный японскими физиками метод представляет собой модель, построенную на строгих законах физики. Она предназначена для того, чтобы на механистическом уровне объяснить, как именно процесс перемагничивания зависит от нагрева среды.Для обучения и проверки модели авторы работы сделали

серию микроскопических снимков магнитных доменов в образце редкоземельного феррита-граната при разных температурах. На первом этапе алгоритм применил продвинутый топологический метод анализа данных — персистентные гомологии. Эта математическая концепция позволяет выявлять скрытые геометрические и структурные неоднородности на изображениях. Затем

система распознавания образов на базе машинного обучения выделила наиболее важные физические признаки из топологических данных. На выходе ИИ построил цифровую карту свободной энергии, которая наглядно показывает, как микроструктура доменов эволюционирует при изменении общего энергетического состояния.Благодаря модели учёные определили ключевой параметр (ему присвоили индекс PC1), который наиболее

точно описывает процесс перемагничивания. Связав математический индекс с реальными физическими свойствами, физики смогли впервые наглядно визуализировать четыре главных скрытых энергетических барьера, которые управляют динамикой лабиринтных доменов. Модель позволила с высокой точностью рассчитать баланс сил и перераспределение энергии между обменным взаимодействием атомов, размагничивающими

эффектами кулоновского типа и термодинамической энтропией.В ходе анализа авторы работы обнаружили важную закономерность: сложность лабиринтных доменов лавинообразно нарастает по мере увеличения общей длины доменных стенок (границ между магнитными участками). Этот рост сложности

подстёгивается тонким балансом между силами энтропии и квантовомеханическими обменными силами. По заявлению руководителя исследования, профессора Коцуги, разработанный метод eX-GL полностью автоматизирует интерпретацию сложнейших процессов перемагничивания. Поскольку свободная энергия служит универсальной термодинамической мерой для всей физики, созданную модель можно масштабировать на другие сложные магнитные и

кристаллические системы.

Лабиринт магнетизма: ИИ помог японским физикам раскрыть секрет нагрева электродвигателей

Сообщает www.ixbt.com

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

18:00, 12 Июн Как труп возрастом 1600 лет помог раскрыть убийство в 1983 году В болоте нашли труп возрастом 1600 лет — и раскрыли настоящее убийство. Голова неизвестной женщины из торфяного болота заставила мужчину сознаться в ...

Литиевые батареи прошлый век Кальций помог физикам в 10 000 раз увеличить ионную проводимость хлора для мощных батарей из обычной морской воды 14:00, 07 Июн Литиевые батареи — прошлый век? Кальций помог физикам в 10 000 раз увеличить ионную проводимость хлора для мощных батарей из обычной морской воды Потенциально такая технология позволит сделать аккумуляторы очень дешевымиМеждународной команде исследователей из Швейцарии, Канады и США удалось уве...

13:00, 21 Апр Атомные часы могут раскрыть квантовую природу времени Физики предложили способ проверить квантовую природу времени с помощью сверхточных оптических атомных часов, фиксирующих эффекты на уровне аттосекунд...

11:00, 05 Авг Брэд Питт потребовал в суде раскрыть доходы Анджелины Джоли Многолетний судебный спор между бывшими супругами Брэдом Питтом и Анджелиной Джоли по поводу их винодельни Шато Мираваль совершил новый поворот. 62-л...

04:00, 16 Авг Покупатели годами переплачивали втихую: новая норма заставит магазины раскрыть реальный прайс Покупатели часто переплачивают до 20%, не замечая подвоха из-за уменьшения объема привычных продуктов. В Государственной думе выступили с инициативой...

23:00, 20 Апр Apple грозит штраф до $38 млрд в Индии из-за антимонопольного дела и отказа раскрыть финансовые данные Регулятор ускоряет процесс: финальное слушание назначено на 21 маяApple может столкнуться со штрафом до $38 млрд в рамках антимонопольного разбирател...

16:00, 11 Май Рынок труда не помог доллару Влияние на рынок:2• Сильные данные по занятости в США не уберегли доллар от снижения.• Главными драйверами на остаются геополитика и аппетит к риску....

09:00, 24 Апр ИИ помог Верховному суду России обновить постановление о подготовке дел Верховный суд России впервые использовал искусственный интеллект при работе над новым постановлением о подготовке гражданских дел к разбирательству. ...

19:00, 26 Май XPeng помог Volkswagen выпустить технологичный лифтбэк ID. Unyx 07 за 110 тыс. юаней (1,2 млн рублей) Три экрана на передней панели и 228 л.с.Volkswagen представил в Китае новую модель — ID. Unyx 07. Этот купе-лифтбэк разработан совместным предприятие...

18:00, 18 Апр Искусственный интеллект помог «Газпромнефть-СМ» создать масла для новых китайских автомобилей «Газпромнефть – смазочные материалы» выпустила полностью синтетические трансмиссионные масла для китайских автомобилей нового поколения. Формулы масе...

21:00, 01 Июн Избавилась от запаха старости и затхлости: помог трюк от знакомой горничной - вот что скрывает ее хитрость Фото Progorod58 Затхлый запах в квартире, который трудно вывести обычными средствами, часто вызван не просто сыростью, а жизнедеятельностью плесени и...

15:00, 01 Июл Море хранило эту тайну 16 тысяч лет: древний климат помог разгадать загадку муссонов Ученые расшифровали климатический код Аравийского моря и обнаружили критический сбой в работе муссонов. Исследование донных осадков показало, что лет...

14:00, 05 Июл Мир в Дохе не помог: Европа задыхается от нехватки газа на фоне аномальной летней жары Европа снова нервничает. На газовом рынке — шторм. Цены в ЕС подлетели до трехнедельного максимума. Брюссельских чиновников трясет от страха перед пу...

00:00, 10 Авг "Уже 25 лет это не ем": Ирина Ортман раскрыла секрет своей прекрасной формы Любимое блюдо. – Я обожаю винегрет. Что обычно едите на завтрак? – Мой завтрак начинается, как правило, с чашки кофе – это американо, без молока. Ино...

10:00, 11 Июл Пока секрет. Израильский премьер-министр заявил о выборе преемника Премьер-министр Израиля Биньямин Нетаньяху дал почву для слухов, впервые заговорив о преемнике. Он признался, что уже выбрал человека, которому готов...

15:00, 07 Июл «Небольшой секрет»: у манула Тимофея появились три кандидатки на роль невесты В жизни обитателя Московского зоопарка — манула по кличке Тимофей — намечаются серьезные перемены, сообщила генеральный директор зоосада Светлана Аку...

13:00, 02 Авг Адреналин, скорость и расход: кто кого? Секрет экономичной езды от экспертов Уговаривать автомобилиста «не гонять» – занятие неблагодарное, особенно когда на многих платных трассах России за скорости «под 200» формально не нак...

20:00, 15 Июн Секрет московского трафика: как грамотные решения ускоряют выделенные полосы Городские власти уже больше 15 лет активно внедряют выделенные полосы для общественного транспорта. Общая длина таких участков перевалила за полтысяч...

07:00, 11 Июл Ирина Шейк раскрыла секрет своей фигуры на отдыхе в Марокко Ирина Шейк показала в соцсетях, как проводит отпуск в Марокко. Судя по снимкам, 40-летняя супермодель не теряет времени на отдыхе и берёт от него мак...

12:00, 16 Июл Samsung раскрыла секрет новых складных смартфонов: в них не будет складки Компания Samsung поделилась подробностями о технологии Flex Titanium, которая станет одной из главных особенностей будущих складных смартфонов Galaxy...

03:00, 02 Июн Ледяной хранитель тайны: гренландская акула раскрыла секрет бессмертия Гренландская полярная акула — это не просто рыба, а биологический сейф, который хранит секреты бессмертия под двухкилометровой толщей ледяной воды. У...

02:00, 30 Май Поездки больше не будут рутиной: секрет нового российского автобренда Новый премиальный российский автобренд с латинским названием ESTEO появился на рынке – это результат объединения усилий холдинга «АГР» и компании Def...

06:00, 28 Май Вечный блеск из гробниц фараонов: в чём секрет абсолютного бессмертия золота Золотые украшения из гробниц фараонов сияют так же, как в день их создания. Пока другие металлы ржавеют и темнеют, золото веками игнорирует влагу, во...

06:00, 18 Май Что рассказала певица Таисия Повалий в программе "Секрет на миллион" о пластике Исполнительница хита "Одолжила" впервые раскрыла общественности секрет своей стройности. В эфире передачи на одном из федеральных телеканалов Таисия ...

22:00, 29 Апр Американцы до сих пор не разгадали секрет КГБ: шпионское устройство работало без проводов и батареек В 1945 году советские пионеры преподнесли американскому послу Авереллу Гарриману подарок, который вошел в историю спецслужб как "Златоуст". Это было ...

09:00, 13 Авг Турция дешевле на 120 тысяч: секрет удачной поездки на Анталийское побережье осенью Выбор времени для поездки на побережье Антальи напрямую влияет на итоговый бюджет отпуска. Путешественники, переносящие вылет с августа на сентябрь, ...

11:00, 25 Май Секрет идеальной поездки: как изменились предпочтения российских туристов в 2026 году Россияне определились с форматом идеального отпуска: большинство граждан предпочитает пляжный релакс, умело сочетая его с долей активности. Исследова...

19:00, 27 Апр Школьники раскрыли секрет мотивации: главный стимул оказался совсем рядом Семья остается главным мотиватором для учебы у старшеклассников: 37% школьников назвали родителей и близких родственников главным источником мотиваци...

03:00, 03 Авг Римляне нашли способ покорять земли быстрее всех: их военный секрет поражает до сих пор Римская армия создала систему стандартизированных укреплений, которая позволяла легионам развертывать полноценные базы в любой точке Империи за неско...

05:00, 27 Июн Банан - главный секрет большого улова карася: хитрый дед рассказал как правильно его применять фото Progorod58 Банан редко берут на рыбалку, а зря. В жаркую погоду сладкая фруктовая насадка иногда работает лучше червя и теста — главное правильн...

20:00, 03 Авг «Трамп сделает все возможное, чтобы помочь Инфантино, я уверен. Джанни ему очень нравится, он помог нам провести лучший ЧМ в истории». Источник в администрации президента США о главе ФИФА Дональд Трамп попытается помочь Джанни Инфантино сохранить пост президента ФИФА. Напомним, на прошлой неделе стало известно о планах ФИФА создать FIF...

01:00, 15 Май Мбаппе о свисте: «Такова жизнь игрока «Реала» и известного человека. Нормально, что ищут крайних, когда мы не выигрываем. Я ошибся только в том, что не помог команде взять трофеи» Килиан Мбаппе отреагировал на свист болельщиков «Реала» во время игры мадридцев с «Овьедо» (2:0). – Как вы себя чувствуете после того, как не сыграли...

06:00, 10 Май Одно простое движение: режиссёр Светлана Дружинина раскрыла секрет идеальных фото политиков В начале Великой Отечественной войны Светлане Дружининой было почти шесть лет. Отец-шофер ушёл на фронт и вскоре пропал без вести. А маленькая Светла...

18:00, 15 Июл Не отбеливатель и не кондиционер: 1 стакан на стирку — и одежда свежая, чистая, без затхлого запаха - секрет прачки из Китая фото Progorod58 Так называемый «китайский секрет» не требует дорогого кондиционера. Перед стиркой бельё замачивают с обычным столовым уксусом — он по...

02:00, 28 Июн Лагуна хранила этот секрет миллионы лет: найденный гигант оказался главной загадкой юрского периода В британском заповеднике Ратленд-Уотер в ходе обычного осушения лагуны обнаружили останки десятиметрового "морского дракона", возраст которого превыш...

13:00, 22 Май Секрет умных туристов: какая летняя обувь весит меньше всего и подходит к любой одежде Сборы чемодана часто превращаются в сложную логистическую задачу, где обувь становится самым капризным пунктом багажа. Она занимает значительный объе...