Підвищення інформаційної ефективності молекулярних машин

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorГордійко, Наталія Олександрівна
dc.contributor.authorПоляков, Володимир Юрійович
dc.date.accessioned2026-03-02T08:11:49Z
dc.date.available2026-03-02T08:11:49Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractМолекулярні машини та наномотори лежать в основі кожного важливого біологічного процесу. У процесі еволюції неспроста відточувались саме такі механізми функціонування живих організмів. Багато з найкращих винаходів людства запозичені із живої природи. Настав час створювати свої молекулярні машини. За останні два десятиліття людство досягло значного прогресу стосовно можливостей створювати власні молекулярні машини. Збільшуються амплітуди на які вони можуть рухатись та кількість роботи яку вони можуть виконувати. Вчені все краще можуть керувати створеними молекулярними машини та все краще розуміють принципи їх функціонування. Незважаючи на великий прогрес у цій галузі досягнуто немалого прогресу, вона є новою та існує багато напрямків у яких дослідники можуть рухатись. Зокрема є необхідність у більшій кількості фундаментальних досліджень, щоб збільшити обсяг знань про машини таких розмірів, які можуть виконувати корисну роботу. В переважній більшості для опису роботи таких машин використовується статистична фізика, оскільки законами класичної механіки настільки малі механізми описати неможливо. Окрім того, вони оперують у середовищах що кардинально визначають їх проведінку, наприклад зміна концентрацій або температур. В таких умовах у молекулярних машин виникає необхідність отримувати інформацію про стан середовища, що теж неможливо без затрачення певної кількості енергії. Саме ця проблема досліджується у роботі. Проблема отримання максимальної кількості інформації молекулярною машиною про середовище у якому вона знаходиться, з мінімальними затратами енергії. У даній роботі було проаналізовано вже існуючі математичні моделі молекулярних машин, а саме ті роботи, що фокусуються на швидкості отримання інформації машиною та енергетичній ефективності. На основі однієї з таких моделей, що використовує Марківський процес, було розроблено нову математичну модель молекулярної машини. Оскільки модель була розроблена на основі прототипу, було збережено зворотню сумісність та відтворено результати інших дослідників. Було проведено обширну перевірку роботи моделі та її відповідності реальним неперервним процесам, Досліджено енергію, що затрачається на функціонування машини та інформацію що отримується в процесі. Для різних конфігурацій моделі знайдено траекторії та параметри, що забезпечують оптимальне підвищення інформаційної ефективності.
dc.description.abstractotherMolecular machines and nanomotors underlie every important biological process. In the process of evolution, it was not without reason that such mechanisms of functioning of living organisms were honed. Many of the best inventions of mankind are borrowed from wildlife. It’s time to build your own molecular machines. Over the past two decades, humanity has made significant progress in building its own molecular machines. The amplitudes they can move to and the amount of work they can do increase. Scientists are better able to control the created molecular machines and better understand the principles of their operation. Despite much progress in this area, considerable progress has been made, it is new and there are many areas in which researchers can move. In particular, there is a need for more basic research to increase knowledge about machines of a size that can do useful work. The vast majority use statistical physics to describe the operation of such machines, because the laws of classical mechanics can not describe such small mechanisms. In addition, they operate in environments that radically determine their conductivity, such as changes in concentrations or temperatures. Under such conditions, molecular machines need to obtain information about the state of the environment, which is also impossible without consuming a certain amount of energy. This problem is investigated in the work. The problem of obtaining the maximum amount of information by the molecular machine about the environment in which it is, with minimal energy consumption. In this paper, the existing mathematical models of molecular machines were analyzed, namely those works that focus on the speed of information retrieval by the machine and energy efficiency. Based on one of these models, which uses the Markov process, a new mathematical model of the molecular machine was developed. Because the model was developed on the basis of a prototype, backward compatibility was maintained and the results of other researchers were reproduced. Extensive verification of the model operation and its compliance with real continuous processes was carried out. For different configurations of the model, trajectories and parameters have been found that provide an optimal increase in information efficiency.
dc.format.extent67 с.
dc.identifier.citationПоляков, В. Ю. Підвищення інформаційної ефективності молекулярних машин : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Поляков Володимир Юрійович. – Київ, 2021. – 67 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79112
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectінформація
dc.subjectтеорiя iнформацiї
dc.subjectентропiя
dc.subjectмолекулярнi машини
dc.subjectiнформацiйна ефективнiсть
dc.subjectоптимальна траекторія
dc.subjectinformation
dc.subjectinformation theory
dc.subjectentropy
dc.subjectmolecular machines
dc.subjectinformation efciency
dc.subjectoptimal trajectory
dc.subject.udc531.19:536.7:519.217
dc.titleПідвищення інформаційної ефективності молекулярних машин
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Polyakov_magistr.pdf
Розмір:
11.8 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ПФ)
Магістерські роботи