астрономия и нейросети

[Павел Васильев]

Мы можем объявить, что 10% наших частиц — это не звезды, а облака газа.

А если 11%? То-есть вам в изготовленной нейронкой программе, в коде, а не просто на картинке, необходимо будет менять параметры модели, настройки, опции. Она должна вам создать соответствующий GUI, ЧМИ - человеко-машинный интерфейс, с помощью которого вы будете пользоваться программой дальше, когда отключится ваш ИИ, или его отключат от сети, или вас. Возможно вы захотите передать код дпугому ИИ, или попытаетесь сами программировать приложение. В общем, объекты должны реагировать на ваши управляющие действия и откликаться на события мышки. Иметь точные координаты. Возвращаемся к звёздным каталогам и базам данных. Приехали, уточняйте их с помощью телескопов, нейронки с ИИ в этом плане мало могут чем помочь, их надо строить в горах и выводить ракетами  в космос.

[Ph_user]

Вон надо заказать роботам сделать програму страдальцам с однобитными картинками старых програм моделизма телескопов - https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,116085.msg6462924.html#msg6462924

Чтобы по вытащеному из програмы масиву точек
х и у (+длина волны)
построило двумерную труколор свертку с двумерным квадратом джинка для каждой точки. И выдало в окне двумерной труколор картинкой. И чтобы можно было физический порог видимости задавать чтобы видимую глазом картинку звезды симулировать на разной мощности и разном уровне адаптации глаза.

[crimchik]

попросил робота написать программу на языке Python , которая накладывает эффект оптических аберраций на загруженное пользователем изображение. llm сама добавила комбинированный режим для наложения нескольких несколько аббераций и профили самых популярных телескопов

картинка в отличном качестве здесь https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,3629.msg6464363.html#msg6464363

[Ph_user]

Это програма для картинок уровня детсада для малоимущих. Когда там штреля еще мало.

А тут нужна програма более взрослым дядям и тетям для более дорогих топовых товаров этой планеты чтобы было отлично видно разницу между штрелем 0.95 и 0.98 и вполне было видно разницу между 0.99 и 0.999.

На выходе результат кодированой картинки уже должно выдавать и в сдр 8бит сргб и в хдр форматах. На входе в симулятор телескопа должно быть можно задавать реальный кусок космоса с реальными мощностями звезд в звездных величинах и чтобы можно было менять уровень адаптации глаза в настройках и уровень фона. Количество звезд на кадрик вполне достаточно порядка 100. Разброс мощности - раз 100 и больше.

На входе должен принимать параметры моделировки телескопчика из типовых промышленых моделировщиков типа земакса-осло и др.

[crimchik]

так это и есть программа для картинок . робот даже отдельно спросил меня, хочу ли я научную точность или визуальную демонстрацию .
просто вариант, чтобы новички могли понять, какие именно проблемы могут их ждать с различными оптическими схемами и соответственно с различными аберрациями . в продолжение вот этой темы https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,227320.msg6459887.html#msg6459887

[Ph_user]

Нужна програма для других картинок - показывать разницу между идеальным товаром и реальным с моделировщика.

На входе в програму должны быть просто набор плоских волн от сотни звезд разной мощщи. В програме да - должна быть кнопка для рендера референсной картинки от идеально исправленой круглой дырки. И должен быть вход от моделировщика параметров предполагаемой товарной системы.

Иначе бывает прилетает в тему пост типа тут на дублете с доступными стеклами уже все полихроматично под глаз штрелит об 0.99 хотя бы по планетному центру и нету смысла типа еще лучше товары смотреть. Вот и надо просто взять показать разницу с идеалом или ошибку в штрелеметре в другой програме.

Зум по кускам картинки должен быть. В исходнике желательно часть звезд близкие двойные с указаным угловым расходом и заданием мощщи (одинаковой или отношение мощщей).

Требуемая кратность зума - от достаточно точечной звезды при выходной картинке 1000х1000 (2..3 пукселя или меньше) до размера видимой глазом дифкартинки от номинально мощной звезды в 1/10 размера кадрика или более. Выходит кратность крутилки зума в програме нужна порядка 100х минимум оптимально до 1000х скорее. 

Пока нету определености формата файлов модели смотрелки от моделировщика - сделать заготовку програмы для картинки от идеальной круглой дырки в калибрах от 50 до 500 мм. Потом уже думать в каком формате туда модели посмотрелок загружать. Для количества входных звезд от 10 штук (таблица параметров звезд из 2 координат с точностью угла до 0.01 секунды и мощности).

[jaker]

попросил робота

Чем пользуетесь ?

[crimchik]

попросил робота

Чем пользуетесь ?

У меня для работы целый зоопарк ) Конкретно этот вариант я делал в gpt 5.2 pro. Но чаще всего claude opus 4.5 . Домой я за 100 рублей в месяц покупаю в складчину безлимит genspark - там все топовые модели в одном месте.

[crimchik]

Нет, друзья, я ничего не забросил . сейчас делаю симулятор галактик .
полностью переработал все коды , теперь нормально работает на видеокарте . добавил темную материю, сейчас работаю над газом . объем исходников уже перевалил за 600 килобайт , зато уже четко видно рукава спиральных галактик .
у меня на rtx 3060 дает 5 кадров в секунду при 520000 звезд на максимальном реализме . реализовано несколько интересных идей из астрофизики . скоро покажу

[Ph_user]

В настройках мало видно заданий точности интеграции ускорения во времени. Без настроек то может быть симулятор примерно средней точности математики в примерном космосе с теми ошибками.

Вместо галактики начать можно с симулятора пролета двух камней в космосе с оценкой точности выхода симуляции в конце времени при разной точности интеграции и разных методах интеграции.

[crimchik]

В настройках мало видно заданий точности интеграции ускорения во времени. Без настроек то может быть симулятор примерно средней точности математики в примерном космосе с теми ошибками.

Вместо галактики начать можно с симулятора пролета двух камней в космосе с оценкой точности выхода симуляции в конце времени при разной точности интеграции и разных методах интеграции.

да, все нужные настройки для симуляции будем добавлять на последнем этапе при создании нормального интерфейса . это пока промежуточные минимальные параметры для тестов симуляции

[Mercury127]

Настройки лучше добавлять в конфиг (ини или ещё какой), так их сразу можно будет покрутить, а интерфейс к ним уже в конце разработки доделать.

[crimchik]

Настройки лучше добавлять в конфиг (ини или ещё какой), так их сразу можно будет покрутить, а интерфейс к ним уже в конце разработки доделать.

предложил роботу перейти на внешние конфигурационные файлы. В ответ он предложил разработать сначала редактор пресетов для столкновения галактик , чтобы затем уже созданный и сохраненный шаблоны можно было загружать в большой симулятор. и уже на основании выбранного нами в редакторе формата шаблонов, где будут указаны ключевые характеристики галактик и их динамики, доработать функцию импорта шаблонов в большой симулятор. так что пока редактор
https://disk.yandex.ru/d/_y1jnAcXWXt3wg

[crimchik]

# Galaxy Simulator — Комплексный анализ кодовой базы

## РАЗДЕЛ 1: Общее описание проекта

1.1 Назначение

Galaxy Simulator — это десктопное приложение для интерактивного моделирования столкновений галактик и динамики звёздных систем. Приложение реализует N-body симуляцию с поддержкой гидродинамики методом сглаженных частиц (SPH) для моделирования газовой компоненты галактик.

Основное предназначение приложения — предоставить исследователям и энтузиастам инструмент для визуализации и изучения процессов взаимодействия галактик, включая формирование приливных хвостов, слияния, влияние динамического трения и эволюцию газовых компонентов. Приложение использует физически обоснованные модели гравитационных потенциалов, основанные на современных астрофизических исследованиях.

Проект написан на C++17 с использованием Qt6 для пользовательского интерфейса и OpenGL 4.5 для GPU-вычислений. Архитектура разделена на модули: core (физические модели), gpu (рендеринг и compute shaders), ui (интерфейс) и diagnostics (система проверки корректности симуляции).

1.2 Ключевые возможности (обзор)

• Реалистичные гравитационные потенциалы: Многокомпонентные модели галактик (балдж Хернквиста, диск Миямото-Нагаи, тёмное гало NFW, центральная сверхмассивная чёрная дыра)
• Орбитальная механика столкновений: Расчёт начальных условий на основе кеплеровских элементов орбиты с поддержкой различных типов столкновений (проградное, ретроградное, полярное, наклонное)
• SPH гидродинамика: Полноценная симуляция газовой динамики с поддержкой различных уравнений состояния, искусственной вязкости и радиационного охлаждения
• Barnes-Hut алгоритм: Эффективное вычисление гравитационных сил с использованием октодерева на GPU
• Система пресетов: Встроенные конфигурации для известных взаимодействующих галактик (Антенны, Мыши, Водоворот и др.) и поддержка импорта/экспорта в форматах JSON и GEPE
• Диагностика и мониторинг: Автоматическая проверка корректности симуляции, отслеживание метрик и создание снимков состояния
• Гибкая визуализация: Множественные режимы отображения газа (температура, плотность, давление, число Маха) с научными цветовыми картами

1.3 Целевая аудитория

Инструмент предназначен для исследователей в области галактической динамики, студентов астрофизики, а также энтузиастов, интересующихся визуализацией космических процессов. Приложение может использоваться как образовательный инструмент для демонстрации физических процессов при столкновениях галактик, так и для предварительного исследования параметров перед запуском более детальных вычислительных экспериментов.


## РАЗДЕЛ 2: Детальный функционал

2.1 Режимы моделирования

Приложение поддерживает два основных режима симуляции:

**Одиночная галактика** (

Код: [Выделить]

`Single Galaxy`): Моделирование изолированной галактики с настраиваемой структурой (балдж, диск, гало). Позволяет изучать внутреннюю динамику, устойчивость диска и эволюцию структуры без внешних возмущений.

**Столкновение галактик** (

Код: [Выделить]

`Galaxy Collision`

): Моделирование взаимодействия двух галактик с настраиваемыми орбитальными параметрами. Поддерживает два подрежима:

• Реалистичное столкновение: Использование кеплеровских элементов орбиты (перицентр, эксцентриситет, наклонение) для расчёта начальных позиций и скоростей
• Простое расстояние (Legacy): Упрощённый режим с заданием начального расстояния между центрами галактик

Источники: `MainWindow.cpp` (строки 89-93), `SimulationConfig.h` (поле `collisionMode`)

2.2 Конфигурация галактик

**Структура галактического потенциала** (`PotentialSettingsPanel`):

• Реалистичный потенциал: Включение/выключение многокомпонентной модели
• Доля тёмной материи: Слайдер для настройки фракции тёмной материи в гало (влияет на общую массу и распределение)
• Высота диска: Масштабная высота диска Миямото-Нагаи (контролирует толщину диска)
• Концентрация гало: Параметр концентрации для профиля NFW (влияет на форму распределения тёмной материи)
• Компоненты: Индивидуальное включение/выключение балджа, диска, гало и центральной чёрной дыры

**Параметры начальных условий** (`InitialConditionsConfig`):

• Фракции компонентов: Распределение частиц между диском, балджем и гало (должны суммироваться в 1.0)
• Параметры диска: Масштабная длина радиального профиля, масштабная высота вертикального профиля, радиус обрезания
• Параметр Тумре Q: Контроль устойчивости диска через радиальную дисперсию скоростей (Q > 1 для устойчивости)
• Асимметричный дрифт: Коррекция орбитальных скоростей с учётом градиента давления

Источники: `PotentialSettingsPanel.h`, `InitialConditions.h`, `GalaxyPotential.h`

2.3 Система пресетов и импорта

**Встроенные пресеты столкновений** (`EncounterPreset`):

[list=1]

• Antennae (NGC 4038/39): Классическое равномасштабное проградное слияние с длинными приливными хвостами, основано на реальной паре галактик, прошедшей первый перицентр
• Mice (NGC 4676): Проградное столкновение на ранней стадии с выраженными приливными хвостами, приближается к первому перицентру
• Whirlpool (M51): Большая спиральная галактика с небольшим спутником, проходящим мимо, соотношение масс примерно 3:1
• Cartwheel: Кольцевая галактика от почти лобового столкновения, малый нарушитель прошёл через центр диска
• Stephan's Quintet: Взаимодействие в компактной группе с высокоскоростным нарушителем, двухгалактическое приближение основной взаимодействующей пары

**Форматы импорта/экспорта**:

• Внутренний формат: JSON-файлы с массивом пресетов, содержащие полную конфигурацию столкновения, физические параметры и настройки частиц
• GEPE формат: Формат Galaxy Encounter Preset Editor с детальной информацией о структуре галактик, массах, радиусах и параметрах симуляции
• Автоматическое определение формата: Система автоматически распознаёт тип файла при импорте

**Функции экспорта**:

• Экспорт текущей конфигурации как пресета с заданием имени, описания и категории
• Экспорт в GEPE формат для совместимости с другими инструментами
• Меню недавних пресетов для быстрого доступа

Источники: `PresetLibrary.h`, `PresetLibrary.cpp`, `GalaxyEncounter.cpp` (функции `createAntennae`, `createMice` и др.)

2.4 Настройки физики

**Гравитационная динамика** (`PhysicsSettingsPanel`):

• Barnes-Hut алгоритм: Включение/выключение использования октодерева для ускорения вычислений
• Параметр θ (theta): Критерий открытия узлов дерева (меньшие значения дают более точные, но медленные вычисления, типичное значение 0.7)
• Смягчение гравитации (softening): Параметр для предотвращения сингулярностей при близких сближениях частиц
• Гравитационная постоянная G: Масштабирование силы гравитации (по умолчанию 1.0)

**SPH гидродинамика** (`SPHSettingsPanel`):

• Доля газа: Процент частиц, которые являются газовыми (0-50%, типично 15%)
• Тип ядра сглаживания: Cubic Spline (рекомендуется), Wendland C2, Wendland C4
• Длина сглаживания (h): Радиус влияния для расчёта плотности
• Уравнение состояния: Изотермическое (P = cs²ρ), баротропное (P = Kρ^γ), адиабатическое (с отслеживанием внутренней энергии)
• Искусственная вязкость: Параметры α и β для подавления численных осцилляций, переключатель Балсары для уменьшения вязкости в сдвиговых потоках
• Радиационное охлаждение: Экспоненциальное охлаждение с настраиваемым временем охлаждения, температурным полом и потолком

**Временной шаг** (`TimeSettingsPanel`):

• Фиксированный шаг: Использование постоянного временного шага или адаптивного
• Величина шага: Размер временного шага в единицах симуляции
• Масштаб времени: Множитель для ускорения/замедления симуляции (слайдер скорости)

Источники: `PhysicsSettingsPanel.h`, `SPHSettingsPanel.h`, `TimeSettingsPanel.h`, `SimulationConfig.h`

2.5 Визуализация и анализ

**Визуализация газа** (`GasVisualizationPanel`):

• Режимы отображения: Температура, плотность, скорость, давление, число Маха, внутренняя энергия
• Цветовые карты: BlueWhiteRed (расходящаяся), Viridis, Plasma, Inferno (последовательные, рекомендуются для научной визуализации), Coolwarm, Hot
• Автомасштабирование: Автоматическая настройка диапазона значений на основе текущих данных
• Логарифмическая шкала: Использование логарифмической нормализации для широких диапазонов значений
• Прозрачность: Постоянная или зависящая от плотности/температуры/скорости
• Эффект свечения: Визуальное выделение горячего газа выше заданного порога температуры

**Диагностика** (`DiagnosticsEngine`):

• Проверка корректности (Sanity Check): Обнаружение NaN и Inf значений в позициях, скоростях, ускорениях
• Проверка дерева: Валидация структуры Barnes-Hut дерева, проверка корректности иерархии и агрегации масс
• Проверка сил: Сравнение сил, вычисленных через дерево, с прямым расчётом для выборки частиц
• Метрики: Отслеживание кинетической энергии, полной энергии, максимальных скоростей и ускорений, сохранение момента импульса
• Снимки состояния: Периодическое сохранение снимков частиц для последующего анализа
• SPH диагностика: Статистика плотности, давления, температуры, числа Маха, количества соседей, предупреждения о достижении лимитов

Источники: `GasVisualizationPanel.h`, `DiagnosticsEngine.h`, `SPHChecker.h`, `SanityChecker.h`


## РАЗДЕЛ 3: Научная и физическая база

3.1 Гравитационная динамика

Barnes-Hut алгоритм

Алгоритм Barnes-Hut использует иерархическую структуру данных (октодерево) для приближённого вычисления гравитационных сил, снижая сложность с O(N²) до O(N log N). Принцип работы: пространство рекурсивно делится на октанты, создавая дерево узлов. Для каждого узла вычисляется центр масс и общая масса. При вычислении силы на частицу, если узел находится достаточно далеко (критерий: размер узла / расстояние < θ), используется приближение центра масс узла вместо индивидуальных частиц внутри него.

Реализация:

Код: [Выделить]

`TreeBuffers.cpp`, `TreeBuffers.h` (структура узлов, буферы для GPU),

Код: [Выделить]

`ShaderSources.cpp` (compute shaders: `Hierarchy`, `Aggregate`, `AccelBarnesHut`)

Критерий открытия узлов (θ)

Параметр θ контролирует баланс между точностью и производительностью. Меньшие значения (0.3-0.5) дают более точные результаты, но требуют больше вычислений. Значение 0.7 является компромиссом, обеспечивающим достаточную точность для большинства задач при хорошей производительности.

Смягчение гравитации (softening)

Для предотвращения сингулярностей при близких сближениях используется модифицированный закон Ньютона с параметром смягчения ε. Вместо силы F = GMm/r² используется F = GMm/(r² + ε²)^(3/2), что предотвращает бесконечные ускорения при r → 0.

Реализация: `SimulationConfig.h` (поле `softening`), compute shaders для расчёта ускорений

3.2 Модели галактических компонентов

Профиль Хернквиста (балдж)

Сферический компонент, моделирующий центральный балдж галактики. Потенциал имеет вид Φ(r) = -GM/(r + a), где a — масштабный радиус. Плотность убывает как ρ ∝ 1/(r(r+a)³), что хорошо описывает наблюдаемые профили балджей эллиптических галактик.

Физический смысл: Балдж представляет собой сферическое скопление старых звёзд в центральной области галактики, образовавшееся на ранних стадиях эволюции.

Реализация:

Код: [Выделить]

`GalaxyPotential.h` (структура `HernquistBulge`), `GalaxyPotential.cpp`
Диск Миямото-Нагаи

Сплюснутый компонент для моделирования звёздного диска. Потенциал: Φ(R,z) = -GM/√(R² + (a + √(z² + b²))²), где R — цилиндрический радиус, z — высота над плоскостью, a — масштабная длина, b — масштабная высота.

Физический смысл: Диск представляет собой плоскую структуру из звёзд и газа, вращающуюся вокруг центра галактики. Параметр a контролирует размер диска, b — его толщину.

Реализация:

Код: [Выделить]

`GalaxyPotential.h` (структура `MiyamotoNagaiDisk`)
Профиль NFW (тёмное гало)

Модель Наварро-Френка-Уайта описывает распределение тёмной материи в гало галактики. Плотность: ρ(r) = ρ₀ / ((r/rₛ)(1 + r/rₛ)²), где rₛ — масштабный радиус, связанный с вириальным радиусом через концентрацию c = R_vir/rₛ.

Физический смысл: Тёмное гало доминирует по массе в галактике и определяет орбитальные скорости на больших расстояниях. Профиль NFW получен из космологических N-body симуляций и хорошо описывает наблюдаемые кривые вращения.

Реализация:

Код: [Выделить]

`GalaxyPotential.h` (структура `NFWHalo`), улучшенная численная стабильность в версии 5.6 с использованием разложений Тейлора и аппроксимантов Паде

Центральная сверхмассивная чёрная дыра

Точечная масса с применением смягчения Пламмера: Φ(r) = -GM/√(r² + ε²). Моделирует влияние центральной чёрной дыры на динамику внутренних областей галактики.

Реализация:

Код: [Выделить]

`GalaxyPotential.h` (структура `CentralBlackHole`)
3.3 Начальные условия

Экспоненциальный радиальный профиль диска

Поверхностная плотность диска убывает экспоненциально: Σ(R) = Σ₀ exp(-R/Rd), где Rd — масштабная длина. Частицы распределяются методом обратной функции распределения (inverse CDF sampling) для обеспечения правильной статистики.

Вертикальный профиль sech²

Распределение частиц по высоте над плоскостью диска следует профилю sech²(z/hz), где hz — масштабная высота. Это соответствует изотермическому распределению в гравитационном потенциале.

Равновесные скорости

Орбитальные скорости вычисляются из условия равновесия: v_circ² = R · dΦ/dR, где Φ — суммарный потенциал всех компонентов. Это обеспечивает, что частицы находятся на устойчивых круговых орбитах.

Асимметричный дрифт

Коррекция орбитальных скоростей с учётом градиента давления в диске. Звёзды движутся медленнее круговой скорости из-за поддержки давлением: v_φ² = v_circ² - σ_R² · (d ln Σ/d ln R + d ln σ_R²/d ln R), где σ_R — радиальная дисперсия скоростей.

Параметр Тумре Q

Параметр устойчивости диска: Q = (κ · σ_R)/(π · G · Σ), где κ — эпициклическая частота. Q > 1 обеспечивает устойчивость против гравитационной неустойчивости и образования спиральных рукавов. Типичные значения для стабильных дисков: 1.5-2.0.

Реализация: `InitialConditions.h`, `InitialConditions.cpp` (класс `InitialConditionsGenerator`)

3.4 Гидродинамика (SPH)

Принцип метода сглаженных частиц

SPH представляет газ как набор частиц, каждая из которых имеет массу, позицию, скорость и термодинамические свойства. Плотность в точке вычисляется как взвешенная сумма вкладов соседних частиц: ρ(r) = Σⱼ mⱼ W(|r - rⱼ|, h), где W — ядро сглаживания, h — длина сглаживания.

Типы ядер сглаживания

• Cubic Spline (M4): Классическое ядро Монагана, компактная поддержка 2h, обеспечивает хороший баланс точности и стабильности
• Wendland C2: Ядро с улучшенной стабильностью для сдвиговых течений, компактная поддержка 2h
• Wendland C4: Более гладкое ядро с лучшими свойствами для турбулентных потоков

Уравнения состояния

• Изотермическое: P = cs² · ρ, где cs — постоянная скорость звука. Простое и стабильное, подходит для холодного межзвёздного газа
• Баротропное: P = K · ρ^γ, где K — константа, γ — адиабатический индекс (обычно 5/3 для одноатомного газа). Учитывает сжимаемость газа
• Адиабатическое: Отслеживание внутренней энергии u, давление P = (γ - 1) · ρ · u. Позволяет моделировать нагрев от сжатия и ударных волн

Искусственная вязкость

Модифицированная вязкость Монагана-Балсары для подавления численных осцилляций в ударных волнах: Πᵢⱼ = -α · c̄ᵢⱼ · μᵢⱼ + β · μᵢⱼ², где μᵢⱼ — сжатие, c̄ᵢⱼ — средняя скорость звука. Переключатель Балсары уменьшает вязкость в сдвиговых потоках: fᵢ = |∇·v|/(|∇·v| + |∇×v| + η·cs/h).

Радиационное охлаждение

Экспоненциальное охлаждение: dT/dt = -(T - T_floor)/τ_cool, где T_floor — минимальная температура (холодный межзвёздный газ), τ_cool — время охлаждения. Моделирует потерю тепловой энергии через излучение.

Реализация: `GasParticle.h` (структуры `SPHConfig`, `CoolingConfig`), compute shaders `SPHDensity`, `SPHPressure`, `SPHForces`, `SPHCooling`

3.5 Орбитальная механика столкновений

Кеплеровские элементы орбиты

Орбита описывается через:

• Перицентр (pericenterDistance): Минимальное расстояние между центрами галактик
• Эксцентриситет (eccentricity): e < 1 (эллипс), e = 1 (парабола), e > 1 (гипербола)
• Наклонение (inclination): Угол между орбитальной плоскостью и плоскостью диска
• Долгота восходящего узла (longitudeAscending): Ориентация линии узлов
• Аргумент перицентра (argumentPericenter): Угол от восходящего узла до перицентра

Типы траекторий

• Эллиптическая (e < 1): Связанная орбита, галактики будут периодически сближаться
• Параболическая (e = 1): Граничный случай, галактики встречаются один раз
• Гиперболическая (e > 1): Несвязанная орбита, галактики встречаются один раз и расходятся

Динамическое трение Чандрасекара

Сила сопротивления, испытываемая галактикой при движении через тёмное гало другой галактики: F_df = -4πG²M²ρ · ln(Λ) · v/v³ · f(v/σ), где M — масса галактики, ρ — локальная плотность гало, ln(Λ) — кулоновский логарифм, v — скорость, σ — дисперсия скоростей. Это приводит к потере орбитальной энергии и сближению галактик.

Реализация: `GalaxyEncounter.h` (структура `DynamicalFrictionConfig`), `GalaxyEncounter.cpp` (метод `calculateDynamicalFriction`)

Типы столкновений

• Проградное: Орбитальное движение в том же направлении, что и вращение диска. Приводит к сильным приливным эффектам и быстрому слиянию
• Ретроградное: Орбитальное движение противоположно вращению диска. Менее разрушительное, более медленное слияние
• Полярное: Столкновение перпендикулярно плоскости диска. Создаёт кольцевые структуры
• Наклонное: Произвольный угол наклона орбиты

Реализация: `GalaxyEncounter.h` (enum `EncounterType`), `EncounterCalculator` (методы расчёта позиций и скоростей)


## РАЗДЕЛ 4: Интерфейс и управление симуляцией

4.1 Структура интерфейса

Главное окно приложения (

Код: [Выделить]

`MainWindow`) разделено на две основные области:

Левая панель управления (фиксированная ширина 300px): Вертикальная прокручиваемая область, содержащая:

• Выбор режима симуляции (одиночная галактика / столкновение)
• Настройки количества частиц
• Группу панелей настроек (Encounter, Potential, Physics, Time, SPH, Gas Visualization, Logging)
• Слайдер скорости симуляции
• Кнопку генерации симуляции
• Информационную панель с текущей конфигурацией

Область рендеринга (правая часть, растягивается): OpenGL виджет для отображения симуляции с возможностью интерактивного управления камерой. В правом нижнем углу расположена кнопка "Fit to View" для автоматического масштабирования камеры под границы симуляции.

Строка состояния: Отображает текущий шаг симуляции, симуляционное время, FPS, статус диагностики и предупреждения.

Меню: Файл (импорт/экспорт пресетов, недавние пресеты), Правка (сброс к значениям по умолчанию), Справка (о программе).

Источники: `MainWindow.cpp` (метод `setupUI`, строки 65-202)

4.2 Панели настроек

Настройки столкновения (`EncounterSettingsPanel`)

• Пресет: Выбор из встроенных конфигураций (Custom, Antennae, Mice, Whirlpool, Cartwheel, Stephan's Quintet) с описанием каждого пресета
• Тип столкновения: Prograde, Retrograde, Polar, Inclined, Custom
• Перицентр: Минимальное расстояние сближения (единицы: kpc или безразмерные единицы симуляции)
• Эксцентриситет: Форма орбиты (0-1: эллипс, 1: парабола, >1: гипербола), автоматическое определение типа орбиты
• Наклонение: Угол наклона орбитальной плоскости (градусы)
• Начальное расстояние: Расстояние между центрами галактик в начальный момент
• Соотношение масс: Слайдер для настройки доли массы первичной галактики (влияет на массы обеих галактик)
• Динамическое трение: Включение/выключение, настройка кулоновского логарифма
• Реалистичное столкновение: Переключатель между реалистичным режимом (кеплеровские элементы) и простым (только расстояние)

4.3 Интерактивное управление

Управление камерой: Интерактивное вращение, масштабирование и панорамирование камеры в области рендеринга (реализовано в

Код: [Выделить]

`GalaxyRenderWidget` через обработку событий мыши).

Запуск/пауза: Кнопка "GENERATE" запускает генерацию начальных условий и начало симуляции. Симуляция выполняется непрерывно до остановки пользователем или достижения условий завершения.

Кнопка "Fit to View": Автоматически масштабирует камеру так, чтобы все частицы были видны в области рендеринга.

Горячие клавиши:

• Ctrl+O: Импорт пресетов
• Ctrl+S: Экспорт текущей конфигурации
• Ctrl+R: Сброс к значениям по умолчанию

4.4 Пресеты реальных систем

• Antennae (NGC 4038/39): Классическое равномасштабное проградное слияние. Характеризуется длинными приливными хвостами, образовавшимися после прохождения первого перицентра.
• Mice (NGC 4676): Проградное столкновение на ранней стадии с выраженными приливными хвостами, напоминающими мышиные хвосты.
• Whirlpool (M51): Большая спиральная галактика (M51) с небольшим спутником (NGC 5195), проходящим мимо. Соотношение масс примерно 3:1.
• Cartwheel: Кольцевая галактика, образовавшаяся в результате почти лобового столкновения. Малый нарушитель прошёл через центр диска.
• Stephan's Quintet: Взаимодействие в компактной группе галактик с высокоскоростным нарушителем.

Источники: `GalaxyEncounter.cpp` (строки 695-813), `EncounterPresets::presetDescription` (строки 827-852)

[crimchik]

все файлы, исходники для windows и linux , готовые релизы для windows и linux , всю документацию и несколько дополнительных шаблонов для самых популярных галактик можно скачать здесь https://disk.yandex.ru/d/9sc84d_sn1r82A

[Павел Васильев]

все файлы, исходники для windows и linux , готовые релизы для windows и linux , всю документацию и несколько дополнительных шаблонов для самых популярных галактик можно скачать здесь

Внушительный список входных параметров. Техзадание для АI видимо было дано вами, поэтому к вам появились, в процессе чтения, дополнительные вопросы. Полученная модель както может быть связана со структурой именно Млечного Пути, или моделируется вообще обобщённая галактика со спиральным строением, ядром и балджем? Меня интересует построение модели MW cо звёздами в соответствии с диаграммой Герцшпрунга-Рассела, по которой можно было бы построить сетку с ячейками пространственно-временной мозаики - полиэдрами Вороного со звёздами в узлах 3D клеток. И другой вопрос. Не могли бы вы ваш проект с ИИ разместить на российской площадке gitverse.ru, открыть там аккаунт и создать репозиторий. Чтобы можно было следить за изменениями не скачивая каждый раз симуляцию с диска?

[crimchik]

текущая реализация моделирует обобщённую спиральную галактику, а не конкретно Млечный Путь с его наблюдаемыми характеристиками.
сейчас частицы — это "точечные массы" без спектрального класса, возраста, металличности. нет разделения на популяции (в реальности тонкий/толстый диск, гало, балдж имеют разные HR-распределения)
текущая модель использует аналитические профили плотности. для MW нужны каталоги: Gaia DR3, APOGEE, GALAH с реальными координатами и параметрами звёзд
в проекте есть TreeBuffers для Barnes-Hut октодерева — это иерархическое разбиение, но не Вороного. вороной требует другого алгоритма (Fortune's algorithm или инкрементальное построение)

здесь при составлении технического задания я все же ориентировался на визуализацию столкновений, поэтому установил рабочий потолок в 2.000.000 частиц на обе галактики (при этом частица может быть частью диска, балджа, гало или газа). можно подумать над добавлением персонального функционала конкретно для млечного пути. нужно ли вам математическое моделирование или хотелось бы иметь визуальное? от этого будет зависеть количество звезд в симуляции. устроит ли синтетическая  генерация звезд по изохронам (PARSEC/MIST) + модели MW (Besançon, Galaxia), или требуется использовать реальные каталоги (Gaia DR3, APOGEE, GALAH)? зачем нужна именно версия тесселяции Вороного: визуализация структуры (ячейки как "зоны влияния" звёзд), вычисление локальной плотности, что-то связанное с "пространственно-временной мозаикой"?

[Павел Васильев]

текущая реализация моделирует обобщённую спиральную галактику, а не конкретно Млечный Путь с его наблюдаемыми характеристиками.
сейчас частицы — это "точечные массы" без спектрального класса, возраста, металличности. нет разделения на популяции (в реальности тонкий/толстый диск, гало, балдж имеют разные HR-распределения)
текущая модель использует аналитические профили плотности. для MW нужны каталоги: Gaia DR3, APOGEE, GALAH с реальными координатами и параметрами звёзд

В том то и дело, что такой подход к  моделированию основан на гравитационном взаимодействии N-частиц с разной массой и никак не учитывает различные классы звёзд и разное время их жизни. В скоплениях звёзд эти процессы моделируются свёрткой, конволюцией функций рождения и гибели звёзд, от чего зависит и формирование, и продолжительность сушествования планетных систем. Тем не менее, в N-body гравитационную динамику можно было бы как-то встроить эту свёртку, чтобы получить более адекватное приближение к коэволюции звёзд и планет на шкале +-10 млрд лет. Для имитации хватит и 1 млн звёзд. А звёздные каталоги и астрофотографии МП, по которым можно делать экстраполяцию (за исключением невидимых областей), понадобятся для создания полномасштабной модели Галактики, вместе с гало и шаровыми скоплениями. Но это грандиозный объём бигдата для суперкомпьютеров.
То что октодеревья используются в вычислениях и визуализации (в движке GLXE это тоже есть) понятно, а построение сеток по датасетам точек звёзд необходимо по многим причинам. Тетраэдрализация Делоне и её двойственный граф диаграмма Вороного используются не только для решения всяких задач вычислительной геометрии (такой предрасчёт позволяет сразу определять ближайшего соседа, находить кратчайший путь при опасных ограничениях, коммуникации и решения задачи  коммивояжера на графах и т.д. ), но в нашем случае по сетке ячеек Вороного наиболее быстро делается интерполяция Сибсона для получения более редкой регулярной решетки блоков - расчёт интерполяционных значений галовокселей, в кубических ячейках с ребром 1 кПа. Этот грид  модели МП уже имеет размер 100х100х100 кубиков и с ним можно работать без суперкомпьютеров, делать статистические выводы и в дальнейшем повышать детализацию.

[crimchik]

Оптимизировал все "бутылочные горлышки", теперь нормальная скорость симуляции
сделал более детальной вывод логов в ходе симуляции, легче будет отслеживать корректность моделирования
теперь хранится здесь https://github.com/fortser/GalaxyColl_GPU

[Ph_user]

Релиз то исполняемый будет на гитхабе собраный ? С разных региональных файлопомоек может вирусов наползти даже вставленых самой помойкой или живущими на той помойке вирусами. А собирать кут выходит сложно местами.

Там надо нажать новый релиз и присвоить тег и название и добавить описание и загрузить файлики (можно архив).