Innovative Applications of Genetic Algorithms to Problems in Accelerator Physics

The genetic algorithm (GA) is a powerful technique that implements the principles nature uses in biological evolution to optimize a multidimensional nonlinear problem. The GA works especially well for problems with a large number of local extrema, where traditional methods (such as conjugate gradient, steepest descent, and others) fail or, at best, underperform. The field of accelerator physics, among others, abounds with problems which lend themselves to optimization via GAs. In this paper, we report on the successful application of GAs in several problems related to the existing Continuous Electron Beam Accelerator Facility nuclear physics machine, the proposed Medium-energy Electron-Ion Collider at Jefferson Lab, and a radio frequency gun-based injector. These encouraging results are a step forward in optimizing accelerator design and provide an impetus for application of GAs to other problems in the field. To that end, we discuss the details of the GAs used, include a newly devised enhancement which leads to improved convergence to the optimum, and make recommendations for future GA developments and accelerator applications

Исследование личностной готовности юных футболистов к занятим спортом

Развитие личностной готовности к спортивной деятельности у юных футболистов происходит спонтанно, тренеры практически не управляют данным процессом, о чем свидетельствует большой отсев юных спортсменов уже на этапе начальной подготовки. В то же время проблема формирования личностной готовности к спортивной деятельности изучалась меньше, чем необходимо. Цель исследования заключалась в том, чтобы изучить показатели готовности юных футболистов к спортивной деятельности и определить условия их формирования в процессе психолого-педагогической работы тренера. Нами выделены следующие показатели личностной готовности юных футболистов: внутренняя мотивация к занятиям; рефлексия личностных качеств, которая обеспечивает успешность в футболе; способность юных спортсменов адекватно оценивать собственные возможности. В ходе констатирующего эксперимента были выявлено, что личностные показатели готовности к занятиям спортом у юных футболистов не достаточно развиты. В связи с этим нами была разработана модель психолого-педагогической работы тренера по формированию личностной готовности юных футболистов 8-10 лет к занятиям футболом. Результаты исследования доказали повышение внутренней мотивации, адекватной самооценки и развитие рефлексии у юных спортсменов в ходе проведенного эксперимента, что доказывает возможность целенаправленного формирования личностной готовности к спортивной деятельности на этапе начальной подготовки.The problem of personality readiness for the sports activity has been studied less than needed. Development of personality readiness for sports performance in young footballers goes spontaneously in the beginners and the coaches practically do not control this process that is evidenced by the fact of large departure of young athletes already at the stage of initial training. The purpose of research was to study the indicators of readiness of young footballers to sport activity and to determine the conditions of their formation in the process of psychological-pedagogical work of coach. The following criteria of personality preparedness of young footballers have been recognized: inner motivation for football playing; conscious revealing of the personality traits, which provide success in football playing; ability to adequately evaluate own possibilities and ambition for their development. At the ascertaining experiment it has been revealed that personal indicators of readiness to sport activities at young footballers are not sufficiently developed. In relation to this we have developed a model of psychological-pedagogical work of coaches on forming the personality readiness of young footballers aged 8-10 years old to football trainings. Results of research proved increase of internal motivation, adequate self-esteem and development of reflection at young athletes during the experiment.El problema de la preparación de la personalidad para la actividad deportiva se ha estudiado menos de lo necesario. El desarrollo de la preparación de la personalidad para el rendimiento deportivo en jóvenes futbolistas se produce espontáneamente en los principiantes y los entrenadores prácticamente no controlan este proceso que se evidencia por el gran abandono de los jóvenes atletas que ya se encuentran en la etapa de entrenamiento inicial. El objetivo de la investigación fue estudiar los indicadores de preparación de los jóvenes futbolistas para la actividad deportiva y determinar las condiciones de su formación en el proceso de trabajo psicológico-pedagógico del entrenador. Se han reconocido los siguientes criterios de preparación de la personalidad de los jóvenes futbolistas: motivación interna para jugar al fútbol; revelación consciente de los rasgos de personalidad, que proporcionan éxito en el fútbol; capacidad de evaluar adecuadamente las propias posibilidades y la ambición para su desarrollo. En el experimento comprobado se ha revelado que los indicadores personales de preparación para las actividades deportivas en futbolistas jóvenes no están suficientemente desarrollados. En relación con esto, hemos desarrollado un modelo de trabajo psicológico-pedagógico de los entrenadores para formar la preparación de la personalidad de los jóvenes futbolistas de entre 8 y 10 años para los entrenamientos de fútbol. Los resultados de la investigación demostraron un aumento de la motivación interna, una autoestima adecuada y el desarrollo de la reflexión en los atletas jóvenes durante el experimento

Исследование личностной готовности юных футболистов к занятим спортом

Развитие личностной готовности к спортивной деятельности у юных футболистов происходит спонтанно, тренеры практически не управляют данным процессом, о чем свидетельствует большой отсев юных спортсменов уже на этапе начальной подготовки. В то же время проблема формирования личностной готовности к спортивной деятельности изучалась меньше, чем необходимо. Цель исследования заключалась в том, чтобы изучить показатели готовности юных футболистов к спортивной деятельности и определить условия их формирования в процессе психолого-педагогической работы тренера. Нами выделены следующие показатели личностной готовности юных футболистов: внутренняя мотивация к занятиям; рефлексия личностных качеств, которая обеспечивает успешность в футболе; способность юных спортсменов адекватно оценивать собственные возможности. В ходе констатирующего эксперимента были выявлено, что личностные показатели готовности к занятиям спортом у юных футболистов не достаточно развиты. В связи с этим нами была разработана модель психолого-педагогической работы тренера по формированию личностной готовности юных футболистов 8-10 лет к занятиям футболом. Результаты исследования доказали повышение внутренней мотивации, адекватной самооценки и развитие рефлексии у юных спортсменов в ходе проведенного эксперимента, что доказывает возможность целенаправленного формирования личностной готовности к спортивной деятельности на этапе начальной подготовки.The problem of personality readiness for the sports activity has been studied less than needed. Development of personality readiness for sports performance in young footballers goes spontaneously in the beginners and the coaches practically do not control this process that is evidenced by the fact of large departure of young athletes already at the stage of initial training. The purpose of research was to study the indicators of readiness of young footballers to sport activity and to determine the conditions of their formation in the process of psychological-pedagogical work of coach. The following criteria of personality preparedness of young footballers have been recognized: inner motivation for football playing; conscious revealing of the personality traits, which provide success in football playing; ability to adequately evaluate own possibilities and ambition for their development. At the ascertaining experiment it has been revealed that personal indicators of readiness to sport activities at young footballers are not sufficiently developed. In relation to this we have developed a model of psychological-pedagogical work of coaches on forming the personality readiness of young footballers aged 8-10 years old to football trainings. Results of research proved increase of internal motivation, adequate self-esteem and development of reflection at young athletes during the experiment.El problema de la preparación de la personalidad para la actividad deportiva se ha estudiado menos de lo necesario. El desarrollo de la preparación de la personalidad para el rendimiento deportivo en jóvenes futbolistas se produce espontáneamente en los principiantes y los entrenadores prácticamente no controlan este proceso que se evidencia por el gran abandono de los jóvenes atletas que ya se encuentran en la etapa de entrenamiento inicial. El objetivo de la investigación fue estudiar los indicadores de preparación de los jóvenes futbolistas para la actividad deportiva y determinar las condiciones de su formación en el proceso de trabajo psicológico-pedagógico del entrenador. Se han reconocido los siguientes criterios de preparación de la personalidad de los jóvenes futbolistas: motivación interna para jugar al fútbol; revelación consciente de los rasgos de personalidad, que proporcionan éxito en el fútbol; capacidad de evaluar adecuadamente las propias posibilidades y la ambición para su desarrollo. En el experimento comprobado se ha revelado que los indicadores personales de preparación para las actividades deportivas en futbolistas jóvenes no están suficientemente desarrollados. En relación con esto, hemos desarrollado un modelo de trabajo psicológico-pedagógico de los entrenadores para formar la preparación de la personalidad de los jóvenes futbolistas de entre 8 y 10 años para los entrenamientos de fútbol. Los resultados de la investigación demostraron un aumento de la motivación interna, una autoestima adecuada y el desarrollo de la reflexión en los atletas jóvenes durante el experimento

Innovative applications of genetic algorithms to problems in accelerator physics

The genetic algorithm (GA) is a powerful technique that implements the principles nature uses in biological evolution to optimize a multidimensional nonlinear problem. The GA works especially well for problems with a large number of local extrema, where traditional methods (such as conjugate gradient, steepest descent, and others) fail or, at best, underperform. The field of accelerator physics, among others, abounds with problems which lend themselves to optimization via GAs. In this paper, we report on the successful application of GAs in several problems related to the existing Continuous Electron Beam Accelerator Facility nuclear physics machine, the proposed Medium-energy Electron-Ion Collider at Jefferson Lab, and a radio frequency gun-based injector. These encouraging results are a step forward in optimizing accelerator design and provide an impetus for application of GAs to other problems in the field. To that end, we discuss the details of the GAs used, include a newly devised enhancement which leads to improved convergence to the optimum, and make recommendations for future GA developments and accelerator applications