Введение к работе
Предложен и разработай новый подход к проблеме обнаружения сигналов в дискретных случайных полях данных как. для слабо-флуктуирующих, так и для сильнефлуктуируодих систем. Предложена и разработана модель программной среды. На атой основе получены качественно новые результаты в области физики кварков.
Актуальность темы обусловлена интенсивным развитием проблем обнаружения и исследования совокупности редких, необычных событий множественного рождения, которые соответствуют новым мягким адронным процессам, лежащим в основе наблюдаемой експериментально картины взаимодействия. Это, прежде всего, выделение каналов реакций, идущих с малыми сечениями и отражающих процессы кнарк-кваркового взаимодействия на предельно больших или предельно малых расстояниях.
В первом случае мы приходим к проблеме изучения сильных флуктуации плотности в многочастичной динамике, как в полном фазовом объеме, так и во все уменьшающихся его элементах. Альтернативный вариант подчеркивает роль процессов рождения с - кварков в понимании общей картины взаимодействий частиц и приводит к задачам исследования свойств очарованных барионов и акзотичеоких состояний со странными кварками. Аналогичные проблемы, но сформулированные на языке другах понятий, существуют в высокотехнологичных задачах автомати~_ зации обработки данных.
Решение поставленных вопросов требуот создания методов надежного распознавания слабых сигналов в стохастических системах с широко меняющейся степенью флуктуации. В качество первоочередных здесь следует отметить задочи фильтрации измерений и обнаружения спайков в "индивидуальных взаимодействиях, водо-ление регулярной и перемежаемой составляющих флуктуации плотности.
Обработка больших массивов информации и современных екс-
периментах может выполняться только на основе специализированного программного обеспечения. В то же время существенная зависимость программ от конкретных условий исследовании обуслав ливает необходимость выполнения крупных разработок в каждой новой.задаче. Повтому создание и развитие методов повышения аффективности программирования в области фізики частиц представляет весьма актуальную проблему.
Цель работы состояла в теоретическом обосновании и создании эффективных новых методов обнаружения слабых сигналов в слабофлуктуирующих и в сильнофлуктуирующих системах, проектировании соответствующих программных комплексов, решении на етой осново определенных актуальных проблем физики кварков.
Научная новизна. Автор защищает следующие основные новые результаты и выводы:
-
Единый новый подход к проектированию алгоритмов обнаружения слабофлуктуирующих сигналов. Показано, что преобразование исследуемой задачи в проблему распознавания определенного типа структур в полях дискретных величин формализует схему построения решающих правил. Для двух типов структур данных, охватывающих чрактически важные приложения, последующая минимизация апостериорного риска сводится к двум типам известных решений: к фильтру Калмана и к алгоритму статистической кластеризации.
-
Результаты применения методов проектирования алгоритмов для решения задач физики частиц и задач из области прикладных исследований. В проблемах фильтрации треков в потоках координат, зарегеотрированных автоматизированными измерительными системами, впервые предложен и разработан быстрый устойчивый алгоритм, допускающий выполнение в реальном масштабе времени.
-
Математическую модель распознавания "истинных" динамических флуктуации плотности в индивидуальных взаимодействиях. Показано, что решение задачи обнаружения сгустков в перемежа-
емых структурах обеспечило аффективное выделение изолирован-нвх, плотных, однородных групп частиц, соответствующих физи-, ческим процессам образования спайков.
-
Модель программной среда, ориентированную . на решение расширяющегося круга задач определенной проблеми. Показано, что выделение в программном материале активных и пассивных областей деятельности пользователя, определение организационного уровня и создание'интерфейса пользователя привело к качественно новому решению проблемы многовариантности, обусловленной развитием алгоритмов анализа и/или изменением конфигурации вкспериментальной установки.
-
Результаты применения разработанных программных средств для изучения процессов рождения очарованных частиц и экзотических состояний со странными кварками. В нейтрон-адронных взаимодействиях при енергиях серпуховского ускорителя обнаружены и исследованы:
- узкие барио.щш U о открытой и М со скрытой стрнн-
e v
ностью,
поляризация очарованно - отранного бариона 8*.
геометрическая эффективность регистрации Л* + К*{Б),
А-зависимооть сечения рождения очарованного бариона Л* .
6. Результаты решения задач распознавания спайков, соответ
ствующих динамическим флуктуациям плотности частиц. В рр -
взаимодействиях при энергиях 205 - 360 ГвВ»
впервые обнаружены и изучены плотные группы с малым (k а 3) числом частиц,
установлено, что совокупность угловых и импульсных характеристик частиц в спайках свидетельствует о кольцевом виде втих групп в плоскости, перпендикулярной оси соударения. Даже при к « 3 мы имеем елементарное кольцо, а не струю,
оценен вклад регулярной составляющей сильных флуктуации im фоне перемежаемой составляющей.
7. Интерпретацию результатов анализа регулярной составляю
щей сильных флуктуации плотности на основе модели когеронтно-
го излучения глюонов о конечной длины. Сравнение совокупности вкспорименталышх характеристик о теоретическими оценками позволило установить, что в адронных взаимодействиях при анергиях. 205 - 360 ГаВ гипотеза когерентного излучения глюонных струй определенно реализуется, но не является доминирующей.
Практическая ценность диссертации состоит в том, что выполненные работы охватывают законченный цикл исследований! методы, программы, решение актуальной физической проблемы. Математические и программные результаты внедрены при создании автоматизированных систем для задач обработки данных и физических исследований.
Созданные при выполнении диссертации программные комплексы отали одним из важных компонентов проведения в ИФВЭ АН Казахстана работ в рамках международного сотрудничества.
Общность предложенных методов допускает их применение в широком спектре приложений. В совместных работах о научно-исследовательским институтом Госплана Казахстана были решены задачи макроекономического прогаоэирования потребностей регионов и отраслей в електровнаргии (1977-1984).
Основные концепции и метода анализа информации и программирования, выраоотвнные и испытанные при решении актуальных вопросов физики высоких анергий, могут быть применены при проведении новых исследований.
Апробация работы и публикации. Результаты,вошедшие в дао-оертвцюо, докладывались ка рабочих совещаниях международных сотруддичеств БИС-2 и NA-22,Ha семинарах в ФИАН'е, НИИЯФ МГУ, ЛВТА ОИЯИ, ИФВЭ ГКАЭ, ИФВЭ HAH РК, регулярно обсуждались на сессиях ОЯФ АН СССР и всесоюзных конференциях в Киеве(197б), Алма-Ате( 1978,1982,1984),Душанбе (1980),Тбилиси(1984), Ташкен-те(1<Ш). Полученные результаты представлялись на международные конференции в Дубне(1983), Тбилиси(1986), Калинине(1987), Мюнхене(1988), Сингапуре(1990), Дортмунде и Марбурго (1990),
Алма-Ате (1993), Брюсселе (1995).
Основные результаты диссертации опубликованы в 35 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура диссертации. Диссертация состоят из введения, четырех глав, зшоагаения, приложений и списка цитируемой литературы, содержащего 315 библиографических- ссылок. Обвдй объем диссертации составляет 321 страницу машинописного текста, включая 20 рисунков и 13 таблиц.