Pull to refresh
554
0

Довожу здравый смысл до абсурда

Send message

Обзор методов численной оптимизации. Безусловная оптимизация: метод линий

Reading time24 min
Views46K
image

Я работаю в американской компании, разрабатывающей софт для химической и нефтегазовой промышленности. Одной из наиболее востребованных тем в этой области является оптимизация чего-либо при заданных параметрах производства. Например, минимизация расходов на выработку какого-нибудь газа, максимизация прибыли при реализации топлива, максимизация давления в какой-нибудь трубе при вариабельных термодинамических параметрах на другой части проектируемого завода и заданных ограничениях и т.д. Я занимался реализацией методов оптимизации для подобных задач и, думаю, накопил ощутимый опыт в этой области. С этого поста хотел бы начать серию обзоров известных методов оптимизации.

Введение


Оптимизация — это процесс нахождения точки экстремального значения некоторой заданной целевой функции $f(\mathbf{x})$. Это один из крупнейших краеугольных камней прикладной математики, физики, инженерии, экономики, промышленности. Область её применений необъятна и может распространяться от минимизации физических величин на микро- и макроуровнях до максимизации прибыли или эффективности логистических цепочек. Машинное обучение также заострено на оптимизации: всевозможные регрессии и нейроные сети пытаются минимизировать ошибку между предсказанием и реальными данными.

Экстремум может быть как минимумом, так и максимумом, но обычно принято изучать любую оптимизацию исключительно как поиск минимума, поскольку любая максимизация эквивалентна минимизации из-за возможности поменять знак перед целевой функцией: $f(\mathbf{x})\to -f(\mathbf{x})$. Следовательно, в любом месте ниже под оптимизацией мы будем понимать именно минимизацию.
Читать дальше →

Еще больше доступной акустики — делимся обзорами трех пар примечательных систем полочного типа

Reading time4 min
Views37K

Ранее мы рассказывали о бюджетных «студийниках» и «мониторах» для мультимедиа. Продолжим тему и обсудим примеры недорогих «полочников» для небольших пространств.

Читать далее

Как устроен блок питания, который работает в каждом системнике

Reading time12 min
Views155K

Блок питания извлечён из корпуса. Пучок проводов слева подключается к компьютеру. Большой компонент посередине типа трансформатора — это фильтрующий индуктор. Кликабельно, как и все фотографии в статье

Вы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.

В этой статье мы разберём блок стандарта ATX и объясним, как он работает1.
Читать дальше →

Векторные игры на 32с3

Reading time8 min
Views5.7K

Статья раскрывает тему нашего выступления на 32-м Всемирном конгрессе хакеров (32с3), посвященного ретро-геймингу и работе с эмулятором игровых автоматов (MAME) на XY-дисплеях. В нем освещается результат моего сотрудничества с еще одним членом NYC Resistor, цифровым дизайнером Адель Лин, которая увлекается разработкой игр и игровых пространств. При желании можно посмотреть получасовое видео выступления онлайн.

Операционные системы с нуля; Уровень 0

Reading time11 min
Views136K

Добрый день/вечер/ночь/утро! Есть один экспериментальный курс по операционным системам. Есть он в Стэнфордском университете. Но часть материалов доступно всем желающим. Помимо слайдов доступны полные описания практических занятий.


Чем этот курс отличается от прочих других? Большая часть кода пишется самостоятельно и выполняется на вполне реальном современном железе. В качестве целевой платформы выбран Raspberry Pi 3 model B. Т.е. достаточно актуальная архитектура AArch64. ARMv8 Cortex-A53, четыре ядра, 64-бита и вот это всё. В качестве основного языка программирования выбран Rust. Который безопасный, быстрый, без GC и так далее. Его, Rust, предполагается изучать во время курса.


Тут есть про диски, файловые системы, операции ввода-вывода, потоки /процессы, планирование, виртуальную память, защиту и безопасность, прерывания, параллелизм и синхронизацию. Как и в любом другом, уважающем себя курсе. Разница в актуальности материала и в количестве практики. Коддить придётся много.

Читать дальше →

Ethercat для начинающих

Reading time12 min
Views56K

Некоторое время назад у нас появился объект, где в техническом задании стояло требование: «Протокол Ethercat». В процессе поиска информации я полез на хабр и с удивлением обнаружил, что там разбора этого протокола нет. Да и вообще информация о нем довольно фрагментирована (забегая вперед — я просто не там искал). Проект мы сделали, а эта статья — для «более молодого меня», попытка сэкономить время кому-нибудь еще, кто собирается использовать или просто интересуется этим протоколом.


Единственный нюанс — я опишу довольно низкий уровень работы протокола (Data Layer в терминологии EtherCAT). Потому что именно он нам понадобился и им мы ограничились. Неописанными (пока?) останутся Application Layer протоколы типа CanOPEN-over-EtherCAT (CoE).


Читать дальше →

Имитация рисования от руки на примере RoughJS

Reading time8 min
Views11K
RoughJS это маленькая (<9 КБ) графическая библиотека JavaScript, позволяющая рисовать в эскизном, рукописном стиле. Она позволяет рисовать на <canvas> и с помощью SVG. В этом посте я хочу ответить на самый популярный вопрос о RoughJS: как это работает?


Немного истории


Очарованный изображениями рукописных графиков, схем и эскизов, я, как истинный нерд, задался вопросом: можно ли создавать такие рисунки с помощью кода, как можно точнее имитировать рисунок от руки, в то же время сохранив возможность программной реализации? Я решил сосредоточиться на примитивах — линиях, многоугольниках, эллипсах и кривых, чтобы создать целую библиотеку 2D-графики. На её основе можно создавать библиотеки и графики для рисования графиков и схем.

Вкратце изучив вопрос, я нашёл статью Джо Вуда и его коллег под названием Sketchy rendering for information visualization. Описанные в ней техники стали основой библиотеки, особенно в рисовании линий и эллипсов.

В 2017 году я написал первую версию библиотеки, которая работала только на Canvas. Решив задачу, я потерял к ней интерес. Год спустя я много работал с SVG, и решил адаптировать RoughJS для работы с SVG. Также я изменил структуру API, сделав её более простой, и сосредоточился на простых векторных графических примитивах. Я рассказал о версии 2.0 на Hacker News и внезапно она обрела огромную популярность. В 2018 году это был второй по популярности пост ShowHN.
Читать дальше →

Литье форм из жидкого силикона в домашних условиях

Reading time4 min
Views264K
image

В прошлый раз я описывал разработку набора для фокуса «Растворимая ложка», в котором фигурировала форма из силикона.

Сегодня подробно распишу сам процесс литья таких форм из жидкого силикона на основе платины. Предупреждаю, под катом много фото!
Читать дальше →

Как настроить китайский левитрон

Reading time5 min
Views52K
В данной статье рассмотрим электронную начинку подобных устройств, принцип работы и метод настройки. До сих пор мне встречались описания готовых фабричных изделий, очень красивых, и весьма не дешевых. Во всяком случае, при беглом поиске цены начинаются от десяти тысяч рублей. Я предлагаю описание китайского набора для самостоятельной сборки за 1.5 тысячи.

image

Начинаем работать в STM32CubeMX. Часть 1

Reading time4 min
Views218K
Часть 2
Часть 3

Приветствую аудиторию хабра, и хочу предложить вашему вниманию первый пост, посвященный использованию среды разработки STM32CubeMX, написанный для тех, кто хочет начать изучение STM32 «с нуля».



Я планировал написать несколько постов, рассмотрев несколько периферийных устройств микроконтроллера и их конфигурирование в STM32CubeMX. Но эти посты не заменяют фирменной документации и не претендуют на полноту. В них будут рассмотрены только некоторые, наиболее, на мой взгляд, типичные, примеры использования периферии STM32.
Надеюсь, кому-то этот материал будет полезен.
Итак, начнём

«Технология» получения уравнений динамики ТАУ. И почему System Identification is sucks, а рулит «честная физика»

Reading time6 min
Views9.8K
При обсуждении предыдущей статьи про модельно-ориентированное проектирование возник резонный вопрос: если мы используем данные эксперимента, а можно ли поступить еще проще, засунуть данные в System Identification и получить модель объекта, не заморачиваясь с физикой вообще? Не изучая всякие многоэтажные формулы Навье-Стокса, Бернулли и прочих Штангель циркулей с Рабиновичами? Испытали объект – получили результат.

image

Мы же представляли модель ракеты ФАУ2 в виде одной передаточной функции, можно посмотреть здесь… И, вроде, все работало. Зачем же нам нужно сначала изучать математический анализ и дифференциальные исчисления, когда есть волшебная кнопка, получающая модель из испытаний?
Читать дальше →

Пишем драйвер для самодельного USB устройства

Reading time13 min
Views179K
Целью этой статьи является пошаговая демонстрация процесса разработки всего набора программного обеспечения необходимого для организации связи самодельного устройства с компьютером посредством USB.

На данный момент, большинство радиолюбителей реализуют такой тип подключения используя чипы переходники USB в RS232 таким образом организуя связь со своим устройством посредством драйвера виртуального COM порта поставляемого с чипом переходником. Минусы такого подхода думаю понятны. Это как минимум лишний чип на плате и ограничения накладываемые этим чипом и его драйвером.
Мне же хочется осветить весь процесс организации такого взаимодействия так как оно и должно быть сделано, и как делается во всех серьезных устройствах.
В конце концов, сейчас 21-й век, модуль USB есть почти во всех микроконтроллерах. Именно о том, как наиболее быстро воспользоваться этим модулем и будет эта статья.
Читать дальше →

Простейшее профилирование памяти на STM32 и других микроконтроллерах

Reading time7 min
Views49K
«С опытом приходит стандартный, научный подход к вычислению правильного размера стека: взять случайное число и надеяться на лучшее»
— Jack Ganssle, «The Art of Designing Embedded Systems»


Привет, Хабр!

Как ни странно, но в абсолютном большинстве виденных мной «учебников для начинающих» по STM32 в частности и микроконтроллерам вообще нет, как правило, вообще ничего про такую вещь, как распределение памяти, размещение стека и, главное, недопущение переполнения памяти — в результате которого одна область перетирает другую и всё рушится, обычно с феерическими эффектами.

Отчасти это объясняется простотой учебных проектов, выполняемых при этом на отладочных платах с относительно жирными микроконтроллерами, на которых влететь в нехватку памяти, мигая светодиодом, довольно сложно — однако в последнее время даже у начинающих любителей мне всё чаще встречаются упоминания, например, контроллеров типа STM32F030F4P6, простых в монтаже, стоящих копейки, но и памяти имеющих единицы килобайт.

Такие контроллеры позволяют делать вполне себе серьёзные штуки (ну вот у нас, например, такая вполне себе годная измериловка сделана на STM32F042K6T6 с 6 КБ ОЗУ, от которых свободными остаются чуть больше 100 байт), но при обращении с памятью при работе с ними нужна определённая аккуратность.

Об этой аккуратности и хочу поговорить. Статья будет короткая, профессионалы ничего нового не узнают — но начинающим эти знания очень рекомендуется иметь.

Читать дальше →

Неопределённое поведение и правда не определено

Reading time12 min
Views21K
Термином «неопределённое поведение» в языке C и C++ обозначают ситуацию, в которой буквально «чего только не бывает». Исторически, к неопределённому поведению относили случаи, когда прежние компиляторы для C (и архитектуры на нём) вели себя несовместимым образом, и комитет по разработке стандарта, в своей безграничной мудрости, решил ничего не решать по этому поводу (т.е. не отдавать предпочтение какой-то одной из конкурирующих реализаций). Неопределённым поведением также называли возможные ситуации, в которых стандарт, обычно столь исчерпывающий, не предписывал никакого конкретного поведения. У этого термина есть и третье значение, которое в наше время становится всё более актуальным: неопределённое поведение — это возможности для оптимизации. А разработчики на C и C++ обожают оптимизации; они настойчиво требуют, чтобы компиляторы прикладывали все усилия для ускорения работы кода.

Данная статья была впервые опубликована на сайте Cryptography Services. Перевод публикуется с разрешения автора Томаса Порнина (Thomas Pornin).
Читать дальше →

Как научить людей использовать Git

Reading time3 min
Views141K
По работе приходится участвовать в разных проектах, поэтому я хорошо знаю, как работают все мои коллеги. Помню, что компания начала использовать Git буквально за пару недель до моего прихода. На мониторах разработчиков кругом висели наклейки с напоминанием: сначала add, потом коммит, затем пуш.


Они не знали, зачем. Программистам просто сказали строго следовать инструкции, иначе беда. Но проблемы возникали так часто, что я решила провести семинар по Git.
Читать дальше →

Полупроводниковая электроника

Reading time30 min
Views385K


Полупроводниковая электроника существенно изменила мир. Многие вещи, которые долгое время не сходили со страниц произведений фантастов стали возможны. Чтобы знать, как работают и чем уникальны полупроводниковые приборы, необходимо понимание различных физических процессов, протекающих внутри.



В статье разобраны принципы работы основных полупроводниковых устройств. Описание функционирования изложено с позиции физики. Статья содержит вводное описание терминов, необходимых для понимания материала широкому кругу читателей.





Иллюстраций: 34, символов: 51 609.



Читать дальше →

Биполярные транзисторы. For dummies

Reading time10 min
Views985K

Предисловие


Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.
Читать дальше →

Использование камеры Fish eye на Raspberry Pi 3 с ROS — часть 1

Reading time5 min
Views14K
Добрый день уважаемые читатели Хабра. Несколько лет назад я писал об использовании камеры Raspberry Pi Camera Board на Raspberry Pi в связке с ROS. В этой и следующей статьях я бы хотел рассказать об использовании широкоугольной камеры типа fish eye на Raspberry Pi 3 с установленной Ubuntu 16.04. Кому интересно прошу под кат.
Читать дальше →

Принцип наименьшего действия в аналитической механике

Reading time10 min
Views26K

Предыстория




Причина данной публикации — неоднозначная статья на тему принципа наименьшего действия (ПНД), опубликованная на ресурсе несколько дней назад. Неоднозначна она потому, что её автор в популярной форме пытается донести до читателя один из основополагающих принципов математического описания природы, и это частично ему удается. Если бы не одно но, притаившееся в конце публикации. Под спойлером приведена полная цитата данного отрывка

Задача о движении шарика

Не все так просто


На самом деле я немного обманул, сказав, что тела всегда двигаются так, чтобы минимизировать действие. Хотя в очень многих случаях это действительно так, можно придумать ситуации, в которых действие явно не минимально.

Например, возьмем шарик и поместим его в пустое пространство. На некотором отдалении от него поставим упругую стенку. Допустим, мы хотим, чтобы через некоторое время шарик оказался в том же самом месте. При таких заданных условиях шарик может двигаться двумя разными способами. Во-первых, он может просто оставаться на месте. Во-вторых, можно его толкнуть по направлению к стенке. Шарик долетит до стенки, отскочит от нее и вернется обратно. Понятно, что можно толкнуть его с такой скоростью, чтобы он вернулся в точно нужное время.

image

Оба варианта движения шарика возможны, но действие во втором случае получится больше, потому что все это время шарик будет двигаться с ненулевой кинетической энергией.

Как же спасти принцип наименьшего действия, чтобы он был справедлив и в таких ситуациях? Об этом мы поговорим в следующий раз.

Так в чем же, с моей точки зрения, проблема?
Читать дальше →

Основы электробезопасности при проектировании электронных устройств

Reading time12 min
Views71K
Привет, Хабр!

После волны, поднятой моим предыдущим постом, довольно заметное число людей спрашивали меня (в фейсбуке, в личке и т.п.), на что, собственно, обращать внимание, чтобы вместо умной розетки на ардуино не получить очередной тазик-эвтаназик.


Тема это большая и сложная, но я постараюсь выделить основные моменты — не в последнюю очередь на основании ошибок, которые я видел во всевозможных реальных устройствах и проектах, в том числе публиковавшихся на Хабре. Я не буду долго и нудно перечислять ГОСТы, но перечислю совсем базовые вещи, которые необходимо понимать и соблюдать, чтобы не убить хотя бы себя (если вы планируете не убивать также и окружающих, то после завершения этой статьи не поленитесь пролистать и релевантные ГОСТы).

Итак, вы собрались делать устройство, которое как минимум одним своим концом включается в розетку.
Читать дальше →

Information

Rating
4,598-th
Registered
Activity