Optimizing Associative Information Transfer within Content-addressable Memory

Original article can be found at: http://www.oldcitypublishing.com/IJUC/IJUC.htmlPeer reviewe

Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea

Purpose. Research of thermodynamic and geomechanical processes occurring in a gas hydrate body under the influence of an activating agent (sea water from surface layers) in the conditions of the Black Sea by mathematical modeling using finite element method. Methods. The modeling of thermodynamic and geomechanical processes is performed with the use of ANSYS v17.0 software and in accordance with the climatic, hydrogeological and physic-mechanical properties of the numerical model elements in the Black Sea gas hydrate deposit under consideration, which are similar to natural ones. The thermodynamic processes were studied in the section “Steady-State Thermal”, and the geomechanical (stress-strain state) in “Static Structural”. Findings. The spatial model is developed, which allows to simulate thermodynamic and geomechanical processes in a gas hydrate body under the influence of a thermal agent. As a result of modeling, it was determined that under these conditions the temperature in the gas hydrate body varies with the distance from the production well similarly in both directions according to the polynomial dependence. What is more, at a distance from the well of 18.7 m the temperature is stable and equals +22°С, and in the range of 18.7 – 24.9 m – decreases by 3.1 times and reaches a value of +7°С. It was found out that deformations in a gas hydrate body under the influence of an activating agent, which is fed under pressure above the initial, are directed from the lateral boundaries to the center of the gas hydrate body in the direction of productive dissociation zones. This, in its turn, results in the displacement of the gas hydrate volume to the reaction proceeding center, improving the quality of the decomposition process and allows mining of 87 – 91% gas hydrate volume, which is presented in the model. Originality. For the first time, for the conditions of the Black Sea gas hydrate deposits, an analytical assessment of the dissociation zone distribution from the production well under the influence of the thermal agent and the changes of the stress-strain state of the gas hydrated body during its decomposition, has been carried out. This allows to improve the technology of the gas hydrate deposits development in the conditions under consideration. Practical implications. The technological scheme for the development of a gas hydrate body based on the combined approach to the effects of activators (temperature and pressure) is proposed, which eliminates the need to warm the boundary sections of the deposit and increases the amount of the supplied activating agent and its temperatures, which in its turn leads to a decrease in the resource and energy consumption.Мета. Дослідження термодинамічних і геомеханічних процесів, що протікають у газогідратному тілі при впливі активуючого агента (морської води з поверхневих шарів) в умовах Чорного моря шляхом математичного моделювання методом кінцевих елементів. Методика. Моделювання термодинамічних і геомеханічних процесів виконано за допомогою програмного забезпечення ANSYS v17.0 з відповідністю кліматичних, гідрогеологічних та фізико-механічних властивостей елементів чисельної моделі у розглянутому газогідратному родовищі Чорного моря, які є аналогічними натурним. Термодинамічні процеси досліджувалися у розділі програми “Steady-State Thermal”, а геомеханічні (напружено-деформований стан) – в “Static Structural”. Результати. Розроблена просторова модель, що дозволяє моделювати термодинамічні та геомеханічні процеси у газогідратному тілі при впливі теплового агента. В результаті моделювання встановлено, що у розглянутих умовах температура в газогідратному тілі змінюється з відстанню від видобувної свердловини аналогічно в обидві сторони за поліноміальною залежністю, причому на відстані від свердловини 18.7 м температура стабільна і становить +22°С, а в інтервалі 18.7 – 24.9 м – знижується у 3.1 рази і досягає значення +7°С. Виявлено, що деформації у газогідратному тілі при впливі активуючого агента, який подається під тиском, що перевищує початковий, спрямовані від бокових меж у центр газогідратного тіла у напрямі продуктивних зон дисоціації, що, в свою чергу, призводить до зміщення об’єму газогідрату в центр протікання реакції, покращуючи якість процесу розкладання і дозволяючи відпрацювати 87 – 91% об’єму газогідрата, представленого в моделі. Наукова новизна. Вперше для умов газогідратних родовищ Чорного моря проведена аналітична оцінка характеру поширення зони дисоціації від видобувної свердловини при впливі теплового агента та змін напружено-деформованого стану газогідратного тіла при його розкладанні, що дозволяє удосконалити технологію розробки газогідратних покладів у розглянутих умовах. Практична значимість. Запропоновано технологічну схему розробки газогідратного тіла на основі комбінованого підходу до впливу активаторами (температурою та тиском), що усуває необхідність прогріву граничних ділянок покладу і збільшення кількості активуючого агента, що подається, та його температури, що, в свою чергу, веде до зниження ресурсо- й енерговитрат.Цель. Исследование термодинамических и геомеханических процессов, протекающих в газогидратном теле при воздействии активирующего агента (морской воды с поверхностных слоев) в условиях Черного моря посредством математического моделирования методом конечных элементов. Методика. Моделирование термодинамических и геомеханических процессов выполнено при помощи программного обеспечения ANSYS v17.0 с соответствием климатических, гидрогеологических и физико-механических свойств элементов численной модели в рассматриваемом газогидратном месторождении Черного моря, которые являются аналогичными натурным. Термодинамические процессы исследовались в разделе программы “Steady-State Thermal”, а геомеханические (напряженно-деформированное состояние) – в “Static Structural”. Результаты. Разработана пространственная модель, позволяющая моделировать термодинамические и геомеханические процессы в газогидратном теле при воздействии теплового агента. В результате моделирования установлено, что в рассматриваемых условиях температура в газогидратном теле изменяется с расстоянием от добывающей скважины аналогично в обе стороны по полиномиальной зависимости, причем на расстоянии от скважины 18.7 м температура стабильна и составляет +22°С, а в интервале 18.7 – 24.9 м – снижается в 3.1 раза и достигает значения +7°С. Выявлено, что деформации в газогидратном теле при воздействии активирующего агента, подаваемого под давлением, превышающее начальное, направлены от боковых границ в центр газогидратного тела в направлении продуктивных зон диссоциации, что, в свою очередь, приводит к смещению объема газогидрата в центр протекания реакции, улучшая качество процесса разложения и позволяя отработать 87 – 91% объема газогидрата, представленного в модели. Научная новизна. Впервые для условий газогидратных месторождений Черного моря проведена аналитическая оценка характера распространения зоны диссоциации от добывающей скважины при воздействии теплового агента и изменений напряженно-деформированного состояния газогидратного тела при его разложении, что позволяет усовершенствовать технологию разработки газогидратных залежей в рассматриваемых условиях. Практическая значимость. Предложена технологическая схема разработки газогидратного тела на основании комбинированного подхода к воздействию активаторами (температурой и давлением), устраняющая необходимость прогрева граничных участков залежи и увеличения подаваемого количества активирующего агента и его температуры, что, в свою очередь, ведет к снижению ресурсо- и энергозатрат.The results of the current researches were obtained within the framework of the research works of GP-473 Development of scientific principles of phase transformations of technogenic and natural gas hydrates and creation of the newest technologies of their extraction” (State Registration No.0115U002294) and GP-487 “Scientific substantiation and development of energy saving and low waste technologies of hydrocarbon and mineral raw materials extraction” (State Registration No.0116U008041)

Stochastic generation in a Josephson-like antiferromagnetic spin Hall oscillator driven by a pure AC current

We demonstrate numerically that a pure time-harmonic bias AC current of some particular amplitude $\tau_f$ and angular frequency $\omega_f$ can excite the chaotic magnetization dynamics in a Josephson-like antiferromagnetic (AFM) spin Hall oscillator (SHO) having a biaxial magnetic anisotropy of an AFM layer. The nature of such a stochastic generation regime in a Josephson-like AFM SHO could be explained by the random hopping of the SHO's work point between several quasi-stable states under the action of applied AC current. We revealed that depending on the $\omega_f/\tau_f$ ratio several stochastic generation regimes interspersed with regular generation regimes can be achieved in an AFM SHO that can be used in spintronic sources of random signals and various nano-scale devices utilizing random signals including the spintronic p-bit device considered in this paper. The obtained results are important for the development and optimization of spintronic devices able to generate and process (sub-)THz-frequency random signals promising for ultra-fast probabilistic computing, cryptography, secure communications, etc.Comment: 9 pages, 7 figure

Local information transfer as a spatiotemporal filter for complex systems

We present a measure of local information transfer, derived from an existing averaged information-theoretical measure, namely transfer entropy. Local transfer entropy is used to produce profiles of the information transfer into each spatiotemporal point in a complex system. These spatiotemporal profiles are useful not only as an analytical tool, but also allow explicit investigation of different parameter settings and forms of the transfer entropy metric itself. As an example, local transfer entropy is applied to cellular automata, where it is demonstrated to be a novel method of filtering for coherent structure. More importantly, local transfer entropy provides the first quantitative evidence for the long-held conjecture that the emergent traveling coherent structures known as particles (both gliders and domain walls, which have analogues in many physical processes) are the dominant information transfer agents in cellular automata.Comment: 12 page

Noise properties of a resonance-type spin-torque microwave detector

We analyze performance of a resonance-type spin-torque microwave detector (STMD) in the presence of noise and reveal two distinct regimes of STMD operation. In the first (high-frequency) regime the minimum detectable microwave power $P_{\rm min}$ is limited by the low-frequency Johnson-Nyquist noise and the signal-to-noise ratio (SNR) of STMD is proportional to the input microwave power $P_{\rm RF}$. In the second (low-frequency) regime $P_{\rm min}$ is limited by the magnetic noise, and the SNR is proportional to $\sqrt{P_{\rm RF}}$. The developed formalism can be used for the optimization of the practical noise-handling parameters of a STMD.Comment: 3 pages, 2 figure

Security checking experiments with mobile services

In this paper, we continue to investigate th

RoboCup 2D Soccer Simulation League: Evaluation Challenges

We summarise the results of RoboCup 2D Soccer Simulation League in 2016 (Leipzig), including the main competition and the evaluation round. The evaluation round held in Leipzig confirmed the strength of RoboCup-2015 champion (WrightEagle, i.e. WE2015) in the League, with only eventual finalists of 2016 competition capable of defeating WE2015. An extended, post-Leipzig, round-robin tournament which included the top 8 teams of 2016, as well as WE2015, with over 1000 games played for each pair, placed WE2015 third behind the champion team (Gliders2016) and the runner-up (HELIOS2016). This establishes WE2015 as a stable benchmark for the 2D Simulation League. We then contrast two ranking methods and suggest two options for future evaluation challenges. The first one, "The Champions Simulation League", is proposed to include 6 previous champions, directly competing against each other in a round-robin tournament, with the view to systematically trace the advancements in the League. The second proposal, "The Global Challenge", is aimed to increase the realism of the environmental conditions during the simulated games, by simulating specific features of different participating countries.Comment: 12 pages, RoboCup-2017, Nagoya, Japan, July 201

ArborX: A Performance Portable Geometric Search Library

Searching for geometric objects that are close in space is a fundamental component of many applications. The performance of search algorithms comes to the forefront as the size of a problem increases both in terms of total object count as well as in the total number of search queries performed. Scientific applications requiring modern leadership-class supercomputers also pose an additional requirement of performance portability, i.e. being able to efficiently utilize a variety of hardware architectures. In this paper, we introduce a new open-source C++ search library, ArborX, which we have designed for modern supercomputing architectures. We examine scalable search algorithms with a focus on performance, including a highly efficient parallel bounding volume hierarchy implementation, and propose a flexible interface making it easy to integrate with existing applications. We demonstrate the performance portability of ArborX on multi-core CPUs and GPUs, and compare it to the state-of-the-art libraries such as Boost.Geometry.Index and nanoflann

Low-energy QCD Calculations with Package "FAPT"

We consider computational problems in the framework of non­ power Analityc Perturbation Theory and Fractional Analytic Per­turbation Theory that are the generalization of the standard QCD perturbation theory. The singularity-free, finite couplings Av(Q2), v ( s) appear in these approaches as analytic images of the standard QCD coupling powers avs(Q2) in the Euclidean and Minkowski do­mains, respectively. We provide a package "FAPT" based on the system Mathematica for QCD calculations of the images Av(Q2), v(s) u p t o N3LO of renormalization group evolution. Application of these approaches to Bjorken sum rule analysis and Q2 -evolution of higher twist µ p-n is considered

Технологія влаштування тунелів неглибокого закладання з використанням пневматичної опалубки

This article considers the technology of underground tunnel construction using pneumatic formwork, which aims to improve and make easier construction of tunnel facilities. Having familiarized with problems of the construction, in particular subway facilities, and analyzed its basic aspects of this construction, I would like to propose using this technology for construction of shallow subway tunnels. The peculiarity of this technology is to optimize a building process and improve quality characteristics of constructed tunnels by replacing prefabricated elements with a solid monolithic tunnel which is built directly on the construction site. The fundamental technological difference is applying pneumatic formwork instead of standard formwork panels and systems of support posts and longitudinal beams. The main working element in pneumatic formwork system is a dome-shaped shell made of a durable membrane that serves as a formwork for concrete. This membrane is filled with air under high pressure using compressors and maintains its shape throughout the entire technological process until the concrete mixture sets. Such pneumatic formwork includes much fewer mounting elements, which improves technical and economic performance. Utilization of pneumatic formwork in modern construction can be a key point in improving technical and economic indices, as construction of such a formwork system takes much less time than for more common panel systems. The development of pneumatic formwork technology has potential not only in the construction of subway but also in other construction areas. As an example, this method can be useful in solving an urgent issue of building bomb shelters for population, and even for enterprises because pneumatic formwork can be made in various shapes depending on the requirements for a particular facilityУ даній статті розглянуто технологію будівництва підземних тунелів метро з використанням пневматичної опалубки, яка має на меті покращити та полегшити зведення тунельних об’єктів. Ознайомившись із проблематикою будівництва тунельних об’єктів, зокрема споруд метрополітену, та проаналізувавши ключові аспекти даного будівництва, хочемо запропонувати використання даної технології для будівництва тунелів метро неглибокого закладання. Особливістю даної технології є оптимізація будівельного процесу та покращення якісних характеристик спорудженого тунелю шляхом заміни готових збірних залізобетонних елементів на суцільний монолітний тунель, що зводиться безпосередньо на будівельному майданчику. Головною технологічною відмінністю є використання пневматичної опалубки замість стандартних опалубних щитів та систем опорних стійок і повздовжніх балок. Основним робочим елементом у системі пневматичної опалубки є оболонка куполоподібної форми, що виготовлена із міцної мембрани та виконує роль опалубки для бетону. Цю мембрану наповнюють повітрям під великим тиском за допомогою компресорів, та підтримують задану їй форму в продовж усього технологічного процесу до моменту схоплення бетонної суміші. Така пневматична опалубка включає у себе набагато менше монтажних елементів, що дозволяє поліпшити техніко-економічні показники. Використання пневматичної опалубки у сучасному будівництві може стати ключовим моментом у збільшенні ефективності будівництва, адже зведення такої опалубної системи займає набагато менше часу ніж для більш поширених щитових систем. Розвиток технології пневматичної опалубки має потенціал не лише у зведенні тунелів метро, а і у інших будівельних напрямках. До прикладу, даний метод може стати у нагоді під час вирішення нагального питання зі зведення бомбосховищ та укриттів для населення, або, навіть, для підприємств, адже пневматична опалубка може бути виготовлена різноманітної форми залежно від поставлених вимог конкретного об’єкту