500 лет визуализации потоков: от эскизов Леонардо до нейросетевого моделирования
Физический факультет

История развития визуализации потоков рисунков турбулентных потоков Леонардо да Винчи до использования суперкомпьютеров в визуализации больших данных. Мультимасштабные течения в космосе, атмосфере, реках, каналах, трубах, капиллярах и др. Визуализация потоков газа, жидкости, плазмы в живописи, фотографии, численном моделировании. Турбулентные и ламинарные потоки. Применение оптических методов для визуализации потоков прозрачных сред. Видимый свет, тепловое излучение. Свойства света, позволяющие визуализировать объекты и потоки. Цифровые методы количественного анализа потоков и их физическая основа. Современная аппаратура, используемая для получения и регистрации изображений и анимаций потоков в микро и в мегамире.

Возможности использования искусственного интеллекта в визуализации потоков. Компьютерное зрение, машинное обучение, глубокое обучение. Понятия, основы, возможности и ограничения в применении к визуализации потоков. Свёрточные нейронные сети (CNN). Распознавание изображений структур потоков с помощью машинного обучения.

Научная и иллюстративная визуализация. Особенности изображений потоков жидкости, газа, плазмы, в живописи, науке, инженерии, в нейронных сетях. Программное обеспечение, примеры его использования при анализе больших данных в анализе потоков.

Основные уравнения движения потоков жидкости, газа. Численное моделирование и визуализация движения потоков. Упрощенные уравнения движения среды. Реконструкция потоков с рисунков Леонардо да Винчи на основе численного моделирования.

Как создаются изображения ИИ и чем они отличаются от физической и численной симуляции. Генеративные модели машинного обучения. Генерация изображений потоков: от текста и от эскиза (prompt) - к научно осмысленной визуализации. Цели для создания синтетических изображений. Физически информированные сети (PINN). Использование ИИ для научного анализа структурированных потоков в различных областях науки и техники. Сегментация, трекинг, анализ турбулентности и др.

Наука, искусство и имитация в визуализации потоков. Картины, созданные ИИ. Генерация художественных и псевдонаучных изображений и анимаций в популярных нейронных сетях. Ошибки художников и ошибки нейронных сетей. Нейронная передача стиля (NST) популярных художников. Объяснимый ИИ: определение и мотивация.

Риски использования ИИ в научной визуализации потоков. Этика и авторское право: границы допустимой визуализации и роль художника. Законодательство и перспективы.