Para Peneliti Telah Mengidentifikasi Algoritma Paling Akurat Untuk Menganalisis Gas Terionisasi
Ini adalah kesimpulan yang diambil oleh para ilmuwan dari Universitas Negeri Lomonosov Moskow berdasarkan penelitian yang hasilnya diterbitkan oleh jurnal Spectrochimica Acta Bagian B: Spektroskopi Atom. Artikel tersebut diumumkan pada sampul edisi Januari.
Dalam bidang teknik, plasma – gas terionisasi – digunakan untuk memproses material; dalam bidang kimia, plasma digunakan untuk mensintesis senyawa dan nanostruktur baru, dan dalam bidang fisika, untuk melakukan studi pelepasan petir. Dalam setiap kasus, penting untuk mengendalikan sifat-sifat plasma – suhu, kerapatan elektron, dan distribusi partikel di ruang angkasa.
Untuk memperkirakan parameter-parameter ini, para ilmuwan memotret gas terionisasi, lalu merekam spektrum emisinya. Pada tahap terakhir, algoritma komputer merekonstruksi distribusi spasial berbagai parameter dalam gumpalan plasma. Namun, dalam kasus ini kita memperoleh gambar 2D.
Untuk memperoleh struktur volumetrik plasma dari gambar datar, algoritme semacam itu menggunakan alat matematika yang disebut transformasi Abel terbalik. Satu-satunya kendala adalah "gangguan" yang timbul dari pengukuran eksperimental dan memengaruhi keakuratan model. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan dari Universitas Negeri Lomonosov Moskow telah menganalisis 14 algoritme yang bekerja dengan data eksperimen berkualitas rendah ("berisik"). Para peneliti juga menguji kombinasi algoritme dengan metode penekanan gangguan: penghalusan, penyaringan, dan regularisasi.
Smoothing adalah pendekatan di mana data eksperimen dirata-ratakan: outlier yang sangat tinggi dipotong dengan cara yang sama seperti pisau yang mencabut duri dari tangkai mawar.
Di sisi lain, penyaringan didasarkan pada gagasan bahwa "noise" dan informasi yang berguna dalam data memiliki frekuensi yang berbeda: sebagai konsekuensinya, frekuensi yang sesuai dengan noise dihilangkan.
Terakhir, regularisasi adalah cara untuk menemukan masalah yang diajukan secara tidak benar: istilah kecil (penalti) ditambahkan ke solusi: semakin banyak noise, semakin besar istilah penalti.
Para peneliti melakukan eksperimen numerik, memproses semua 14 set data "berisik" yang secara teoritis dapat menggambarkan keadaan plasma dengan menggunakan algoritma. Model yang paling akurat diperoleh dengan menggunakan algoritma Piessens-Verbaeten, karena memiliki mekanisme penyaringan bawaan.
Pada saat yang sama, regularisasi sebagai metode untuk menekan "derau", secara praktis menghapus perbedaan antara algoritma: kesalahannya menurun hingga 8-12%, sedangkan, tanpa regularisasi, mencapai hampir 100% dalam beberapa kasus.
“ Sumber plasma digunakan secara luas tidak hanya dalam penelitian ilmiah, tetapi juga dalam pemrosesan material, penerapan berbagai lapisan pelindung, pengelasan dan pemotongan laser, serta dalam mempelajari proses pembakaran. Oleh karena itu, hasil yang diperoleh dapat membantu mengoptimalkan proses teknologi di mana plasma dengan karakteristik yang ditentukan secara ketat harus dihasilkan ,” demikian kutipan dari Yayasan Sains Rusia Timur Labutin, Ph.D. dalam Ilmu Kimia. (Tim Liputan)
Editor : Aan
