WikiEdge:ArXiv速遞/2024-08-28

ArXiv-2408.15807v1

• 標題：Simulation and analysis of a high-k electron scale turbulence diagnostic for MAST-U
• 中文標題：高-k 電子尺度湍流診斷的模擬與分析用於MAST-U
• 發佈日期：2024-08-28 14:03:54+00:00
• 作者：David C. Speirs, Juan Ruiz-Ruiz, Maurizio Giacomin, Valerian H. Hall-Chen, Alan D. R. Phelps, Roddy Vann, Peter G. Huggard, Hui Wang, Anthony Field, Kevin Ronald
• 分類：physics.plasm-ph
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15807v1

摘要：等離子體湍流在不同的空間和時間尺度上發揮着關鍵作用，決定了在托卡馬克中可實現的約束水平，基於實驗測量開發減少數值模型以考慮跨尺度湍流效應是一個重要步驟。MAST-U是一個設備齊全的設施，擁有測量等離子體邊緣的離子和電子尺度湍流的儀器。然而，測量核心電子尺度湍流尤其在H模式下是具有挑戰性的。通過一種新穎的合成診斷方法，我們展示了一種基於毫米波的集體散射儀器的模擬測量規格，該儀器經過優化以測量MAST-U核心和邊緣的正常和雙法向電子尺度湍流。我們開發了一個強大的建模框架，結合了光束追蹤技術和迴旋動力學模擬，以預測測量的靈敏度、定位和譜範圍。對於重建的MAST 022769拍攝，預測在核心的最大可測歸一化雙法向波數為$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.6$，在踏板附近為$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.79$，定位長度$L_{FWHM}$範圍從核心的$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.1$時的$\sim$ 0.4 m到$k_{\perp} \rho_{e} \sim 0.45$時的~0.08m。對022769拍攝的合成診斷分析使用CGYRO迴旋動力學模擬譜顯示，ETG湍流的波數峰值譜強度舒適地落在儀器的可測範圍內，從核心到踏板。所提出的診斷為研究與即將進行的非感應微波驅動實驗相關的新湍流和約束機制開闢了機會，並可以提供對跨尺度湍流效應的深入了解，同時適合在未來反應堆如STEP的燃燒等離子體場景中運行。

ArXiv-2408.15882v2

• 標題：Recent Decade's Power Outage Data Reveals the Increasing Vulnerability of U.S. Power Infrastructure
• 中文標題：最近十年的停電數據揭示了美國電力基礎設施日益脆弱的情況
• 發佈日期：2024-08-28 15:54:42+00:00
• 作者：Bo Li, Junwei Ma, Femi Omitaomu, Ali Mostafavi
• 分類：physics.soc-ph
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15882v2

摘要：儘管關於美國電力基礎設施脆弱性的顯著軼事證據已有很多，但在頻率和範圍上對電力中斷的空間和時間模式進行縱向和國家級的特徵描述卻相對匱乏。基於數據的國家級電力中斷脆弱性特徵描述對於理解緊迫性和制定政策以促進電力基礎設施系統的韌性尤為重要。為此，我們檢索了2014年至2023年間，來自3022個美國縣的179,053,397條縣級電力中斷記錄，記錄間隔為15分鐘，以捕捉電力中斷特徵。我們關注三個維度——電力中斷強度、頻率和持續時間——並開發了多種指標來量化每個維度的電力中斷脆弱性。結果顯示，在過去十年中，美國電力系統的脆弱性持續增加。各縣在十年間平均經歷了999.4次中斷，影響了每個縣平均超過540,000名客戶，中斷事件大約每周發生一次。沿海地區，特別是加利福尼亞州、佛羅里達州和新澤西州，面臨更頻繁和更長時間的中斷，而內陸地區則顯示出更高的中斷率。自2017年以來，中斷頻率和強度顯著增加，自2019年以來，持續性中斷的急劇上升令人擔憂。研究還發現，社會脆弱性與中斷指標之間存在正相關關係，且這種關聯在研究期間逐年增強。社會脆弱性較高的地區經歷了更嚴重和更頻繁的中斷，加劇了這些地區的挑戰。這些發現為利益相關者提供了急需的實證證據，以指導政策制定和項目開發，增強美國電力基礎設施的韌性。

ArXiv-2408.16071v1

• 標題：Electron Acceleration at Quasi-parallel Non-relativistic Shocks: A 1D Kinetic Survey
• 中文標題：電子在准平行非相對論性衝擊中的加速：一維動力學調查
• 發佈日期：2024-08-28 18:12:26+00:00
• 作者：Siddhartha Gupta, Damiano Caprioli, Anatoly Spitkovsky
• 分類：astro-ph.HE, physics.plasm-ph
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16071v1

摘要：我們展示了一項關於准平行非相對論性衝擊的1D動力學粒子-網格模擬的調查，以識別有利於電子加速的環境。我們探索了前所未有的衝擊速度範圍 $v_{\rm sh}\approx 0.067-0.267\,c$，阿爾芬馬赫數 $\mathcal{M}_{\rm A} = 5-40$，聲馬赫數 $\mathcal{M}_{\rm s} = 5-160$，以及質子與電子的質量比 $m_{\rm i}/m_{\rm e}=16-1836$。我們發現，高阿爾芬馬赫數的衝擊能夠將其動能的大部分轉化為非熱粒子、自我維持的磁湍流以及加速到更高的能量。注入粒子的比例對於電子來說 $\lesssim 0.5\%$，對於質子約為 $1\%$，相應的能量效率分別為 $\lesssim 2\%$ 和約 $10\%$。非熱尾部的範圍對阿爾芬馬赫數非常敏感；當 $\mathcal{M}_{\rm A}\lesssim 10$ 時，非熱電子分佈在下游熱質子的平均動量之上幾乎沒有增長，與質子與電子的質量比無關。對於低聲馬赫數的衝擊，加速過程較慢，但當衝擊的阿爾芬馬赫數足夠大時，非熱電子的動量仍然超過下游熱質子的動量。我們提供了基於模擬的參數化，描述了下游從熱分佈到非熱分佈的過渡（在動量約為 $p_{\rm i,e}/m_{\rm i}v_{\rm sh} \approx 3\sqrt{m_{\rm i,e}/m_{\rm i}}$ 的位置發現），以及非熱電子與質子數密度的比率。這些結果適用於許多不同的環境，並對建模衝擊驅動的非熱輻射具有重要意義。

ArXiv-2408.16122v1

• 標題：Variational Mode Decomposition and Linear Embeddings are What You Need For Time-Series Forecasting
• 中文標題：變分模態分解與線性嵌入是時間序列預測所需的關鍵技術
• 發佈日期：2024-08-28 20:22:09+00:00
• 作者：Hafizh Raihan Kurnia Putra, Novanto Yudistira, Tirana Noor Fatyanosa
• 分類：cs.LG, eess.SP
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16122v1

摘要：時間序列預測常常面臨數據波動帶來的挑戰，這可能導致預測不準確。變分模態分解（VMD）作為一種有前景的技術，通過將數據分解為不同的模態，從而提高預測準確性，以緩解波動性。在本研究中，我們將VMD與線性模型相結合，開發了一種穩健的預測框架。我們在13個多樣化的數據集上評估了我們的方法，包括ETTm2、WindTurbine、M4以及來自東南亞各城市的10個空氣質素數據集。通過比較使用VMD的模型與不使用VMD的模型的均方根誤差（RMSE）值，評估了VMD策略的有效性。此外，我們還將基於線性的模型與知名的神經網絡架構（如LSTM、BLSTM和RNN）進行了基準測試。結果顯示，幾乎所有模型在應用VMD後RMSE都有顯著降低。值得注意的是，線性 + VMD模型在單變量預測中實現了最低的平均RMSE為0.619。在多變量預測中，DLinear + VMD模型在所有數據集中始終表現優異，平均RMSE為0.019，達到了最低值。這些發現強調了將VMD與線性模型結合用於優越的時間序列預測的有效性。

ArXiv-2408.16142v1

• 標題：Classifying acoustic cavitation with machine learning trained on multiple physical models
• 中文標題：聲學空化的機器學習分類：基於多種物理模型的訓練
• 發佈日期：2024-08-28 21:07:48+00:00
• 作者：Trinidad Gatica, Elwin van 't Wout, Reza Haqshenas
• 分類：physics.comp-ph, physics.flu-dyn
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16142v1

摘要：聲學空化是指在液體中形成和振盪微氣泡的現象，這些液體受到聲波的影響。根據液體的性質和聲波的參數，氣泡的行為會有所不同。氣泡動力學的兩個主要狀態是瞬態空化，其中氣泡劇烈坍塌，以及穩定空化，其中氣泡經歷周期性振盪。在特定的聲化條件下預測這些狀態對於生物醫學超聲和聲化學非常重要。為了在實際應用中提供有用的預測，這些預測必須準確且計算效率高。在本研究中，我們使用機器學習技術預測液體中空氣氣泡核的空化狀態。監督式機器學習通過求解三個氣泡動力學的微分方程進行訓練，即Rayleigh-Plesset方程、Keller-Miksis方程和Gilmore方程。這些方程在一系列初始參數下求解，包括溫度、氣泡半徑、聲壓和頻率。開發了四種不同的分類器，將每個模擬標記為穩定空化或瞬態空化。隨後，設計了四種不同的機器學習策略，以分析給定聲學和材料參數下瞬態或穩定空化的可能性。在保留的測試數據上進行的交叉驗證顯示機器學習預測的高準確性。結果表明，基於物理模擬訓練的機器學習模型能夠可靠地預測在與實際應用相關的廣泛條件下的空化行為。這種方法可以用於優化成像、治療超聲和聲化學中使用的設備設置和協議。

ArXiv-2408.16120v1

• 標題：Achieving AoI Fairness in Spatially Distributed Wireless Networks: From Theory to Implementation
• 中文標題：實現空間分佈無線網絡中的AoI公平性：從理論到實施
• 發佈日期：2024-08-28 20:16:53+00:00
• 作者：Nicholas Jones, Joshua Wornell, Chao Li, Eytan Modiano
• 分類：cs.NI
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16120v1

摘要：我們設計並實現了兩種基於IEEE 802.11的實用隨機接入協議WiFair的變體，旨在減輕信息年齡（AoI）中的空間不公平性。基於之前的理論研究，我們修改了802.11的機制，以在由多個更新節點和一個基站組成的無線網絡中公平地最小化AoI。我們在軟件定義無線電（SDR）測試平台上實現了該協議，並在多種設置下與標準802.11進行了性能比較。我們觀察到，在最後到達優先（LCFS）單包隊列設置中，網絡平均AoI減少了32%，峰值AoI減少了89%；而在網絡擁塞的情況下，先到先服務（FCFS）隊列設置中，網絡平均AoI減少了76%，峰值AoI減少了82%。我們進一步表明，當網絡不擁塞時，WiFair的性能與802.11相同，並且通過實時視頻流傳輸展示了其對更突發流量的魯棒性。

ArXiv-2408.15812v1

• 標題：Global well-posedness and large time behavior of solutions to the compressible Oldroyd-B model without stress diffusion
• 中文標題：全球適定性及無應力擴散的可壓縮Oldroyd-B模型解的大時間行為
• 發佈日期：2024-08-28 14:14:25+00:00
• 作者：Yajuan Zhao, Yongsheng Li, Tao Liang, Xiaoping Zhai
• 分類：math.AP
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15812v1

摘要：我們考慮與可壓縮Oldroyd-B模型相關的Cauchy問題（$\mathbb{R}^d, d=2,3$）和初邊值問題（$\mathbb{T}^d, d=2,3$）。該模型最初由Barrett、Lu和Süli通過對可壓縮Navier-Stokes-Fokker-Planck系統的微觀-宏觀分析推導而來[[Existence of large-data finite-energy global weak solutions to a compressible Oldroyd-B model, Commun. Math. Sci., 15 (2017), 1265--1323]。由於缺乏應力擴散，這裏考慮的問題非常困難。利用調和分析中的工具，特別是Littlewood-Paley理論，我們首先在具有臨界正則性的Besov空間中建立了小初始數據情況下模型解的全局適定性和時間衰減率。然後，通過深入探索和充分利用擾動系統的結構，我們獲得了小初始數據情況下模型解的全局適定性和指數衰減率，Sobolev空間$H^3(\mathbb{T}^d)$中的結果。我們獲得的結果顯著改善了Lu、Pokorný [[Anal. Theory Appl., 36 (2020), 348--372]、Wang、Wen [[Math. Models Methods Appl. Sci., 30 (2020), 139--179]以及Liu、Lu、Wen [[SIAM J. Math. Anal., 53 (2021), 6216--6242]的近期結果。

ArXiv-2408.15966v1

• 標題：More Text, Less Point: Towards 3D Data-Efficient Point-Language Understanding
• 中文標題：更多文本，更少點：邁向3D數據高效的點-語言理解
• 發佈日期：2024-08-28 17:38:44+00:00
• 作者：Yuan Tang, Xu Han, Xianzhi Li, Qiao Yu, Jinfeng Xu, Yixue Hao, Long Hu, Min Chen
• 分類：cs.CV, cs.AI, cs.CL
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15966v1

摘要：使大型語言模型（LLMs）理解三維物理世界仍然是一個重大挑戰。由於缺乏大規模的3D-文本配對數據集，LLMs在三維理解方面的成功尚未得到複製。本文重新思考了這一問題，並提出了一項新任務：3D數據高效點-語言理解。其目標是使LLMs在最少的3D點雲和文本數據對的情況下，實現穩健的3D對象理解。為了解決這一任務，我們引入了GreenPLM，它利用更多的文本數據來彌補3D數據的不足。首先，受到使用CLIP對齊圖像和文本的啟發，我們利用預訓練的點雲-文本編碼器將3D點雲空間映射到文本空間。這一映射使我們能夠無縫連接文本空間與LLMs。一旦建立了點-文本-LLM連接，我們進一步通過擴展中間文本空間來增強文本-LLM對齊，從而減少對3D點雲數據的依賴。具體而言，我們生成了600萬條3D對象的自由文本描述，並設計了一個三階段的訓練策略，以幫助LLMs更好地探索不同模態之間的內在聯繫。為了實現高效的模態對齊，我們設計了一個零參數的交叉注意力模塊用於標記池化。大量實驗結果表明，GreenPLM僅需現有最先進模型使用的12%的3D訓練數據即可實現卓越的3D理解。值得注意的是，GreenPLM在僅使用文本數據的情況下也取得了競爭力的表現。代碼和權重可在以下網址獲取：[1](https://github.com/TangYuan96/GreenPLM)。

ArXiv-2408.16045v1

• 標題：Search for ultralight dark matter in the SuperMAG high-fidelity dataset
• 中文標題：超輕暗物質在SuperMAG高保真數據集中的搜索
• 發佈日期：2024-08-28 18:00:00+00:00
• 作者：Matt Friel, Jesper W. Gjerloev, Saarik Kalia, Alvaro Zamora
• 分類：hep-ph, astro-ph.CO
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16045v1

摘要：超輕暗物質，例如動量混合的暗光子暗物質（DPDM）或類軸子暗物質（軸子DM），可以在地球表面產生振盪的磁場信號。之前的研究在SuperMAG合作組織維護的全球磁力計測量的公開數據集中搜索了這一信號。這個「低保真度」數據集報告了1分鐘時間解像度的測量，使得該搜索能夠對DPDM和軸子DM設定領先的直接限制，適用於康普頓頻率$f_\mathrm{DM}\leq1/(1\,\mathrm{min})$ [對應於質量$m_\mathrm{DM}\leq7\times10^{-17}\,\mathrm{eV}$]。最近，SNIPE Hunt合作組織進行的一項專門實驗也在更高頻率$f_\mathrm{DM}\geq0.5\,\mathrm{Hz}$（或$m_\mathrm{DM}\geq2\times10^{-15}\,\mathrm{eV}$）下搜索了相同的信號。在本研究中，我們在SuperMAG「高保真度」數據集中搜索超輕暗物質的信號，該數據集具有1秒的時間解像度，使我們能夠探測低保真度數據集與SNIPE Hunt實驗之間的參數空間空白。高保真度數據集的地磁噪聲低於低保真度數據集，並且數據量超過SNIPE Hunt實驗，使其成為超輕暗物質的強有力探測工具。我們的搜索未發現可靠的DPDM或軸子DM候選者。我們對DPDM和軸子DM參數空間設定了限制，適用於$10^{-3}\,\mathrm{Hz}\leq f_\mathrm{DM}\leq0.98\,\mathrm{Hz}$（或$4\times10^{-18}\,\mathrm{eV}\leq m_\mathrm{DM}\leq4\times10^{-15}\,\mathrm{eV}$）。我們的結果是在這一質量範圍內對DPDM和軸子DM的領先直接限制，並且我們的DPDM限制在$m_{A'}\approx2\times10^{-15}\,\mathrm{eV}$附近超越了領先的天體物理限制。

ArXiv-2408.16085v1

• 標題：On $k$-planar Graphs without Short Cycles
• 中文標題：關於沒有短環的 $k$-平面圖
• 發佈日期：2024-08-28 18:28:23+00:00
• 作者：Michael A. Bekos, Prosenjit Bose, Aaron Büngener, Vida Dujmović, Michael Hoffmann, Michael Kaufmann, Pat Morin, Saeed Odak, Alexandra Weinberger
• 分類：math.CO, cs.DM
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.16085v1

摘要：我們研究禁止短環對 $k$-平面圖邊密度的影響；$k$-平面圖是指可以在平面上繪製且每條邊最多有 $k$ 個交叉的圖。具體而言，我們考慮三種情況，根據禁止的子結構是 $3$-環、$4$-環或兩者（即，圈長 $\ge 5$）。對於這三種情況以及所有 $k\in\{1,2,3\}$，我們給出了任何 $n$ 個頂點的 $k$-平面圖中邊的最大數量的上下界。我們的界限形式為 $c\,n$，其中 $c$ 是一個依賴於 $k$ 和設置的顯式常數。對於一般的 $k \geq 4$，我們的界限形式為 $c\sqrt{k}n$，其中 $c$ 是一個顯式常數。這些結果是通過利用不同的技術獲得的，例如放電法、最近提出的非平面圖的密度公式，以及結合基於交叉引理的相應下界的新 $2$-和 $3$-平面圖交叉數的上界。

ArXiv-2408.15949v1

• 標題：Probing Lorentz invariance with a high-energy neutrino flare
• 中文標題：探測高能中微子耀斑中的洛倫茲不變性
• 發佈日期：2024-08-28 17:08:18+00:00
• 作者：Mauricio Bustamante, John Ellis, Rostislav Konoplich, Alexander S. Sakharov
• 分類：astro-ph.HE, gr-qc, hep-ex, hep-ph, hep-th
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15949v1

摘要：高能天體物理中微子的飛行時間測量可以用來探測洛倫茲不變性，這是現代物理學的基石。如果發生洛倫茲不變性破壞（LIV），可能導致微子減速，其延遲與能量呈線性或平方關係。我們引入了非參數統計方法，旨在檢測高能微閃光在從遙遠天體源傳播到地球過程中因LIV引起的時間結構扭曲，而不依賴於源的內在時間特性。我們的方法通過使用2014/2015年由IceCube探測到的來自類星體TXS 0506+056的TeV-PeV微閃光進行說明，發現LIV能量尺度必須超過10^{14} GeV（線性）或10^9 GeV（平方）。我們的方法提供了一種穩健的手段，通過專注於微閃光來研究LIV，而不依賴於電磁對應物，並考慮了現實的能量和方向不確定性。為了完整性，我們將從TXS 0506+056推導的限制與從多信使探測中推導的對活動星系核和潮汐破壞事件的微子與電磁輻射之間的暫定重合的靈敏度進行了比較。

ArXiv-2408.15928v1

• 標題：Observing Time-Dependent Energy Level Renormalisation in an Ultrastrongly Coupled Open System
• 中文標題：觀察超強耦合開放系統中時間依賴的能級重整化
• 發佈日期：2024-08-28 16:40:55+00:00
• 作者：Alessandra Colla, Florian Hasse, Deviprasath Palani, Tobias Schaetz, Heinz-Peter Breuer, Ulrich Warring
• 分類：quant-ph
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2408.15928v1

摘要：理解強耦合和記憶效應如何影響開放量子系統的能級是一個複雜而具有挑戰性的問題。在這裏，我們通過探測開放二能級系統的躍遷頻率來展示這些效應，該系統在Jaynes-Cummings模型中實驗實現，使用的是單個被捕獲的25Mg+離子的Ramsey干涉法。與單模環境耦合的系統測量揭示了系統能級的時間依賴性偏移，最大可達裸系統頻率的15%。這一偏移通過最小耗散的開放系統假設得到了準確預測，純粹源於超強系統-模態相互作用和相關性的積累。時間平均測量收斂於色散Lamb位移的預測，並與修飾態能量相匹配，表明這一觀察到的偏移代表了一種適用於所有耦合和失諧區域的廣義Lamb位移。我們的發現為強耦合開放量子系統中的動態能級重整化提供了直接證據，儘管總的系統-環境哈密頓量是靜態的；這強調了記憶效應在塑造簡約系統能量景觀中的重要性。這些結果為哈密頓重整化提供了更深刻的見解，這對強耦合量子熱力學和所有量子平台的進展至關重要。