Wewnętrzną strukturę na przykład starego budynku można dokładniej poznać dzięki wykorzystaniu hybrydowej metody uczenia się do interpretacji pomiarów oporu elektrycznego - informuje pismo „AIP Advances”.
Tomografia impedancyjna (EIT) to nieniszcząca technika obrazowania wnętrza materiałów. Pomiędzy dwiema elektrodami przepływa prąd, tworząc pole elektryczne, a pozostałe elektrody mierzą zniekształcenia tego pola spowodowane niejednorodnościami materiału.
W porównaniu z innymi metodami obrazowania, jak techniki rentgenowskie, tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny, EIT jest tańsza i mniej uciążliwa, ponieważ nie wymaga potężnych magnesów ani promieniowania jonizującego. Dlatego ma ogromny potencjał jako stosunkowo tania i łatwa w użyciu nieniszcząca metoda monitorowania stanu budynków, skomplikowanych konstrukcji i materiałów budowlanych na bazie cementu. Jednak dokładność uzyskanych obrazów pozostawia sporo do życzenia.
W celu usprawnienia analizy konstrukcji budynków, naukowcy z Tokyo University of Science połączyli tradycyjne podejście matematyczne (jak metoda Gaussa- Newtona) z najnowocześniejszymi metodami uczenia maszynowego. Hybrydowa metoda uczenia maszynowego AND pozwoliła wyraźnie zwiększyć rozdzielczość tomografii impedancyjnej.
„Z punktu widzenia zapobiegania katastrofom istotna jest analiza degradacji istniejących obiektów wybudowanych w okresie wysokiego wzrostu gospodarczego. Nasza nowa metoda może ulepszyć zastosowanie EIT jako metody badań nieniszczących i przyczynić się do zapobiegania zawalaniu się budynków” – powiedział kierujący badaniami prof. Takashi Ikuno.
Innowacyjna metoda AND wykonuje operacje logiczne 2D na wielu obrazach uzyskanych z EIT w celu wykrycia małych ciał obcych wewnątrz materiałów. W swoim badaniu zespół przetestował metodę AND na rzeczywistych próbkach betonu, korzystając zarówno z danych symulacyjnych, jak i eksperymentalnych, porównując jej skuteczność z IGN. Korzystając z danych symulacyjnych, odkryli, że metoda IGN prowadziła do dużych błędów w zrekonstruowanych obrazach w miarę zmniejszania się rozmiaru ciał obcych. Natomiast metoda AND rekonstruowała położenie i rozmiar ciał obcych dokładniej niż IGN.
„Jednym ze sposobów ulepszenia EIT jest zmiana bieżącego schematu. Zmieniając przestrzenny rozkład pola elektrycznego i łącząc obecne podejście z innymi technikami, można poprawić rozdzielczość wykrywania rozmiaru i położenia obcych cząstek” - dodał Ikuno. (PAP)
Autor: Paweł Wernicki
pmw/ agt/
