Teadus- ja arendustegevuse aastaaruanne

Mittelineaarne dünaamika ja pingeanalüüs

2003–2007
Teema juht: Jüri Engelbrecht

Põhitulemused

Uuringud toimusid vastavalt tippkeskuse (CENS) Rahvusvahelise Nõukoja poolt kinnitatud tööplaanile. Lisaks osaleti uute rahvusvaheliste programmide ja rea otseste lepingute täitmisel. Põhiprobleemid on seotud mittelineaarsete dünaamiliste protsesside analüüsiga, haarates lainelevi, biofüüsikat, fraktaalsust, signaalitöötlust jm.

Pingelained mikrostruktuuriga materjalides. Uute materjalide (funktsionaalselt skaleeritud, metallokeraamilised jt materjalid) kirjeldamiseks saab kasutada kas pideva keskkonna teooriat või diskreetseid mudeleid. Diskreetsete süsteemide (maatriks ja täiteaine, kihilised komposiidid) kirjeldamisel on kasutatud termodünaamilisi kontaktsuurusi ja esitatud taoliste süsteemide süstemaatiline kirjeldus. Selle põhjal on koostatud uus komposiitarvutusalgoritm, mille abil on analüüsitud funktsionaalselt skaleeritud materjalide käitumist dünaamilisel koormamisel. Tuvastatud on kiiruse sõltuvus täiteaine jaotusfunktsioonist (A. Berezovski). On kirjeldatud faasipiiri liikumismehhanismi kujumäluga materjalides (martensiit-austeniit tüüpi sulamid) ning tuletatud vastavad termodünaamilised pidevustingimused. See võimaldab üldistada tulemusi meelevaldse liikuva frondi kineetika kirjeldamiseks, sidudes frondil mõjuva jõu kineetiliste parameetritega. Teine üldistus on seotud nn Mode I tüüpi pragude levi modelleerimisega, sest tegemist on liikuva frondi analoogiaga. Hulk numbrilisi näiteid seovad teoreetilisi tulemusi katsetega teistes laboratooriumides (A. Berezovski).

Lähtudes pideva keskkonna teooriast koos mastaabitegurite (lainepikkus vrs struktuurimõõt) on tuletatud rida Mindlini tüüpi matemaatilisi mudeleid lainelevi kirjeldamiseks mikrostruktuuriga materjalides. On õnnestunud siduda mastaabitegurid lainelevi hierarhia (Whithami mõttes) modelleerimiseks, mis piisava täpsusega kirjeldavad dispersiooni. On näidatud täpse mudeli lihtsustamise võimalused, mis baseeruvad dispersioonanalüüsil ja samuti mittelineaarsuse mõju erinevatel hierarhia tasanditel (J. Engelbrecht).

Laineoperaatori lahutamine komponentideks võimaldab modelleerida vaid ühes suunas levivaid laineid, mis osutub eriti efektiivseks üksiklainete (solitonide) kui võimalike stabiilse kujuga energiakandjate analüüsil. Nii on võimalik martensiit-austeniit tüüpi sulamis tuletada Korteweg-de Vriesi (KdV) tuntud võrrandi tüüpi mudel, mis aga sisaldab antud materjalile omast kvartmittelineaarsust ja kõrgemat järku dispersiooni. Granuleeritud materjalides on tulemiks hierarhiline KdV võrrand kahe KdV operaatoriga. Esimesel juhul on määratud lokaliseeritud ääretingimustest tekkivate üksiklainete tüübid (sh ka kaootiline režiim) ja nende tekkimise tingimused. Nii on tuvastatud viis erinevat lahendite tüüpi: (i) mitteregulaarne lainete jada, (ii) perioodiline lainete jada, (iii) “palmiksolitonid” (uudne sisemiselt interakteeruv stabiilne laine), (iv) kaks üksiklainet, (v) üks üksiklaine. On tuvastatud kuup- ja kvartmittelineaarsuse mõju solitonide tekkele. Granuleeritud materjalide korral on tegemist kolme lahendi tüübiga: (i) üks üksiklaine, (ii) KdV tüüpi solitonide ansambel koos võrdsete amplituudidega üksiklainete ansambliga, (iii) KdV tüüpi solitonide ansambel koos lainete paketiga. Need tulemused on olulised laineväljade kirjeldamisel reaalsetes materjalides, mis oluliselt erinevad KdV mudelülesandest kui mittelineaarse lainelevi nurgakivist (A. Salupere, O. Ilison, L. Ilison, M. Sepp). O. Ilison kaitses doktoritöö “Solitons and solirtary waves in media with higher order dispersive and nonlinear effects”.

Pinnalained vees. On määratud madalas vees levivate pikaharjaliste solitonilaadsete lainete lõikumisel tekkivate ebatavaliselt kõrgete lainete omadusi Kadomtsev- Petviashvili võrrandi raames. On näidatud, et tekkiva nn interaktsioonisolitoni amplituud võib olla neljakordne lõikuva laine amplituud ja tekkiv lainehari on suhteliselt kitsas ja järsk. Tekkiva struktuuri nõlv võib aga olla kuni kaheksa korda järsem kui lõikuvate lainete nõlvad. Kui lõikuvate lainete amplituudid erinevad oluliselt, on amplituudi ja nõlva kalde võimendumine tagasihoidlikum, kuid lõikumise piirkonnas muutub lainete orientatsioon. Tulemused on olulised ekstreemlainete mehhanismi tuvastamisel (T. Soomere, J. Engelbrecht).

On jätkatud efektiivse ja täpse kahemõõtmelise vabapinna ülesande lahendusalgoritmi arendust kasutades pool-analüütilist pool-numbrilist konformsel teisendusel põhinevat meetodit. Lahendaja on üldistatud mittestatsionaarsete põhjaprofiilidega ülesannete lahendamiseks. (P. Peterson).

On rakendatud häiritusmeetodit konstantse põhjaprofiiliga vabapinnaülesandele, mis on püstitatud konformsetes muutujates. On leitud üldine iteratiivne skeem selle probleemi lahendamiseks ja on arendatud meetod rekurrentse pseudo-diferentsiaalvõrrandite süsteemi lahendamiseks. (P. Simson, P. Peterson).

Identifitseeriti Tallinna lahe loodusliku lainerezhiimi iseloomulikud jooned mitmeastmelise lainemudeli WAM laiendatud sagedusvahemikuga versiooni abil, tuvastati lainetuse parameetrid lahe erinevates osades ja erinevatel aastaaegadel. Seejuures esinevad kõrgeimad lained Tallinn-Helsingi laevatee piirkonnas. Veetaseme videosalvestuste analüüsi abil tehti kindlaks kiirlaevalainete kuju Tallinna lahe rannavööndis. Sügavustes 4–5 m on suur osa üle 0,4 m kõrgustest lainetest knoidaalsed ning üle 0,6 m kõrgused lained on praktiliselt KdV solitonid (T. Soomere, K. Rannat, R. Põder ja A. Kask (MSI)). Tallinna lahel aastatel 2001–2004 tehtud eksperimentide baasil on süstematiseeritud ning esitatud ühtsest vaatekohast lähtudes kiirlaevalainete põhilised ohufaktorid. On näidatud, et sellises akvatooriumis on kiirlaevaliiklus oluline (varem praktiliselt hüljatud) hüdrodünaamilise aktiivsuse komponent, millel võib olla oluline kaugmõju (T. Soomere).

Biomehaanika ja biofüüsika. Südamelihasebrakkudes toimuvad energeetilised protsessid on oluliselt mõjutatud nende struktuurist. On näidatud, et adenosiinfosfaadi kanaliseerimine organellide vahel on seotud difusiooni piirangutega. Analüüs ja modelleerimine jätkus küsimusega, kuidas energia ülekanne mitokondritelt müofibrillidele sõltub südame töökoormusest. See on peenhäälestus, mida vahendab spetsiaalne ensüümide süsteem. Energia ülekande analüüsil on kasutatud 31P-NMR (tuumamagnetresonantsi) magneetumisandmeid tuginedes Bloch-McConneli võrran­ditele. On kasutatud eksperimentide andmeid ja nende põhjal arvutatud energiaülekande karakteristikuid erinevatel teekondadel vastavalt katseandmetele. Koostatud matemaa­tiline mudel arvestab CK reaktsioone, ATPaasi aktiivsust ja ATP sünteesi mitokondrites. (M. Vendelin).

Südamerütm Kontrolliti numbriliselt seost, mis oli tuletatud analüütiliselt kirjeldamaks sõltuvust juhumuutlike ajajadade (nt südamerütmi intervallide) multifraktaalse spektri ja madalamuutlikusega perioodide pikkusjaotust multiskaleeruva astmenäitaja vahel, kasutades sünteetilisi multifraktaalseid ajajadasid (J. Kalda, M. Säkki). Maksim Säkki valmistas ette ja kaitses PhD väitekirja.

Fraktaalsus. Statistiline topograafia. Uuriti numbriliselt ja analüütiliselt selliste vedelate joonte statistilist topograafiat, mis kanduvad edasi (ja ühenduvad pidevalt ümber) väljaarenenud turbulentses kiirusväljas. Arvutati numbriliselt ja/või analüütiliselt üksiku vedela joone fraktaalne dimensioon ning kõigi vedelate joonte hulga (mis hõlmab pisikesi suletud kontuure) fraktaalne dimensioon. Uuriti nimetatud tulemuste rakendatavust väljaarenenud turbulentses voolus moodustuvate passiivse skaalari kontsentratsiooni katkevusjoonte kirjeldamiseks (J. Kalda).

Turbulentne difusioon.Uuriti passiivse skaalari osakestepaari vahemaa evolutsiooni kokkusurutavas kiirusväljas (nt vedeliku vabal pinnal). Näitati, et klassikaline kokkusurutavuse definitsioon vajab modifitseerimist, et kirjeldada adekvaatselt ajalise korrelatsiooniga (mitte-Kraichnani) kiirusvälju ja leiti sobilik asendusdefinitsioon. Näidati, et osakestepaari vahemaa evolutsioon sõltub kvalitatiivselt osakeste kleepuvusest ning tuletati analüütiliselt seda evolutsiooni kirjeldavad astmenäitajad (J. Kalda).

Ökonofüüsika. Kui eelnevatel aastatel pakuti välja võimalus mitme sisendiga multifraktaalseks analüüsiks, siis käesoleval aastal uuriti edasi ning motiveeriti ka teoreetiliselt saadud tulemusi. Näidati, et pakutud, madala muutlikkusega mitme sisendsignaaliga mudel on oluliselt intuitiivsem, kui traditsiooniline, lainekeste meetod. Uue uurimisteemana pakuti välja lihtne mudel väärtpaberiportfelli optimeerimiseks. Leptokurtiline portfelliteooria käsitleb portfelli immuniseerimist suurte, Gaussi jaotusele mittealluvate, fluktuatsioonide vastu. Pakutud meetod soovitab väärtpaberite riskide jagamist kaheks: 1) tavaliste kõikumiste riskid, mida saab edukalt kirjeldada normaaljaotusega ning 2) suurte kõikumistega seotud riskid, mis ei allu normaaljaotusele. Pakutud mudelis optimeeritakse portfell just teise kategooria riskide vastu. Eesmärgiks on sellise portfelli koostamine, mis suurte turukõikumiste ajal kaotaks minimaalselt oma väärtusest; samas tavalises turuolukorras ilmselt kõigub tema väärtus rohkem. Hüpoteesi katsetati ka empiiriliste andmete põhjal ning tulemused kinnitasid teoreetiliselt leitud mudelit (R. Kitt). Robert Kitt kaitses oma doktoritöö teemal “Üldistatud mastaabi-Invariantsus majanduslikes aegridades”, mis on esimeseks Eestis kaistsud doktoriväitekirjaks ökonofüüsikas.

Mittelineaarsete perioodiliste struktuuride stabiilsusanalüüs. Jätkati uuringuid Kerri mittelineaarsusega kihilises keskkonnas levivate koherentsete valguslainete levi omaduste selgitamiseks. Vaadeldes CdSe-nanoosakestega küllastatud fotopolümeere, millele on laseriga kirjutatud hologramm, uuriti sellistes materjalides esinevaid statsionaarseid laineid ja nende stabiilsust. (M. Sepp, L. Rebane, P. Peterson).

Digitaalse spiraalse kujutuse analüüs. Mõõdeti eksperimentaalselt valguslainete spiraalnet spekter, mis on tekkinud valguse orbitaalsest momendist (L. Rebane, ICFO, Hispaania) ja analüüsiti saadud andmeid (L. Rebane, P. Peterson). Tõestati esmakordselt eksperimentaalselt, et valguse orbitaalse pöödemomendi spektrit on võimalik kasutada faasi dislokatsioonide kujutamiseks.

Akustodiagnostika. On välja töötatud meetod mittehomogeense pingevälja ja füüsikalise mittehomogeensuse määramiseks kahe interakteeruva akustilise laine abil. Meetod põhineb teise harmooniku täpsel analüüsil ja mõõtmisel. On tuvastatud resonantsefekt nõrgalt mittehomogeensete omadustega materjalides, mille kasutamine võimaldab oluliselt tõsta pöördülesande lahendamise efektiivsust. Resonantskaskaadi nihe, mis vastab materjali omaduste samaaegsele muutusele, on piisava täpsusega võrdne vektoriaalsele summale nende kaskaadide nihetest, mis omakorda vastavad materjali erinevatele omaduste muutustele eraldi võetuna. (A. Ravasoo, A. Braunbrück). Andres Braunbrück kaitses doktoritöö “Wave interaction in weakly inhomogeneous materials”. Väljatöötatud meetodid ja algoritmid on praktilise kontrolli staadiumis Fraunhoferi NDT Instituudis Saarbrückenis.

Kui ülalnimetatud meetodid põhinevad mõõdetavate muutuste pideval jaotusel ja sellest tulenevalt klassikalisel pideva keskkonna teoorial, siis mikrostruktuuri määramine nõuab täpsustatud mudeleid. Hierarhilise mudeli baasil on tõestatud vastavate pöördülesannete matemaatiline korrektsus, so lahendi eksisteerimine ja selle ühesus. Lineaarse mudeli korral pöördülesanne nii harmoonilise kui ka lokaliseeritud ääretingimuse korral on lahenduv faasi- ja grupikiiruste ning faasinihete mõõtmise abil. Mittelineaarse mudeli korral on kasutatud olulist analüüsis tuvastatud efekti – mittelineaarsus mikrostruktuuri tasandil põhjustab üksiklainete asümmeetriat. See efekt võimaldab lahendada pöördülesande kahe erineva üksiklaine parameetrite mõõtmise teel (J. Janno, J. Engelbrecht).

Klaverihaamrite dünaamika. Koostatud klaverihaamri matemaatiline mudel, mis arvestab materjali (vildi) hüstereetiliste omadustega koos korrektse löögidünaamika kirjeldusega, võimaldas modelleerida haamri ja keele koosmõju ja leida klaverikeelte spektraalse kirjelduse. Püstitati optimaalse keelekomplekti määramise ülesanne. Optimumi määramise ülesanne sisaldab parameetritena keele massitihedust ja tõmbejõudu ning löögipunkti koordinaati. Tihe koostöö Tallinna Klaverivabriku ja prantsuse teadlastega PARROT programmi raames on andnud uusi teoreetilisi tulemusi ning parandanud Klaverivabriku toodangu kvaliteeti (A. Stulov).

Optiline mittelineaarsus ja fotoelastsus. Integraalse fotoelastsuse tuntud esimest järku diferentsiaalvõrrandite süsteem on teisendatud üheks neljandat järku diferentsiaalvõrrandiks. Selleks on polariseeritud valguse leviku suunas kasutatud teisendatud koordinaati, mis sõltub peapingete jaotusest valguskiirel. Monovõrrandi koefitsiendid sõltuvad peapingete suundade kolmest esimesest tuletisest. Erinevate algtingimuste juures rahuldavad seda võrrandit kõik teisendusmaatriksi elemendid. Kui peapingete asimuut on peapingete vahe lineaarne funktsioon, siis on monovõrrandi kordajad konstantsed. Sel juhul avaldub võrrandi lahend analüütiliselt.

On võrreldud interferentsiribade loendamise ja faasi lahtivoltimise meetodeid karastatud joogiklaaside jääkpingete määramisel. Sobiva faasi lahtivoltimise meetodi puhul annavad mõlemad meetodid sama tulemuse.

Koostöös Valencienes’ Ülikooliga on mõõdetud hajunud valguse meetodil pingeid karastatud klaasplaatides ja vörreldud neid arvutuslikega (H. Aben, L. Ainola, J. Anton, A. Errapart).

Tarkvara arendus. On jätkatud arendustarkvara "F2PY – Fortran to Python Interface Generator" (http://cens.ioc.ee/projects/f2py2e/) arendamist. F2PY eesmärgiks on saavutada automaatse ühendus kõrgetasemelise keele Python ja kõrgeefektiivsusega Fortran/C programmide ja teekidega. (P. Peterson) On jätkatud teadusarvutuste tarkvara SciPY (http://www.scipy.org) arendust.(P. Peterson).

Tegevus tippkeskusena. CENS on rõhutanud gruppide vahelist koostööd, kraadiõpet, rahvusvahelist võrgustikku ja teadmiste levitamist. CENSi töösse oli haaratud 17 PhD/DSc tasemel teadustöötajat (sh 2 akadeemikut), 27 kraadiõppurit sh 12 PhD üliõpilast, lisaks veel kolm tehnilist töötajat. Täideti rahvusvahelisi programme ja projekte: ESF Programme NATEMIS; 6FP Programme WIND-CHIME, Prantsuse-Eesti teadus-ja tehnoloogialane koostööprogramm PARROT. Haridus- ja Teadusministeeriumi kaudu on CENS haaratud loodavasse võrgustikku ERA-NET Complexity. 2005.aastal jätkusid Marie Curie post-doc grant (M Vendelin , Grenoble), Fulbrighti stipendium (M Lemba , Seattle), alustati EL 6.raamprogrammi projekt “Co-operation of Estoninanand Norwegian Scientific Centres within Mathematics and its Applications (CENS-CMA)” täitmist, mis seob Eesti ja Norra tippkeskusi.

CENSi teadurite kanda on TTÜ tehnilise füüsika mehaanika valdkonna õppeained ning suur osa tööstus- ja tsiviilehituse eriala sadamaehitiste ja rannikutehnika spetsialiseerumise rannikuprotsesse ja lainetuse dünaamikat käsitlevast materjalist.

Keskusel on tihe side rahvusvaheliste organisatsioonidega IUTAM ja Euromech.

Teema täitjad

Põhitäitjad

1. 
   Engelbrecht, Jüri füüs.-mat. dr. osakonnajuhataja
   
2. 
   Aben, Hillar tehnikadoktor laborijuhataja
   
3. 
   Ainola, Leo füüs.-mat. dr. vanemteadur
   
4. 
   Anton, Johan magister teadur
   
5. 
   Berezovski, Arkadi füüs.-mat. kand. vanemteadur
   
6. 
   Braunbrück. Andres PhD teadur
   
7. 
   Ilison, Olari PhD teadur
   
8. 
   Kalda, Jaan füüs.-mat. kand. vanemteadur
   
9. 
   Kitt, Robert PhD teadur
   
10. 
    Peterson, Pearu PhD vanemteadur
    
11. 
    Quak, Ewald PhD erakorraline vanemteadur
    
12. 
    Rannat, Kalev magister teadur
    
13. 
    Ravasoo, Arvi tehn.-kand. vanemteadur
    
14. 
    Salupere, Andrus füüs.-mat. kand. vanemteadur
    
15. 
    Soomere, Tarmo DSc vanemteadur
    
16. 
    Stulov, Anatoli füüs.-mat. kand. vanemteadur
    
17. 
    Säkki, Maksim PhD teadur
    
18. 
    Vendelin, Marko PhD vanemteadur
    

Teemaga seotud abitööjõud, doktorandid, üliõpilased jt

1. 
   Berezovski, Mihhail süsteemi administr.(magistrant)
   
2. 
   Errapart, Andrei tehnik (magistrant)
   
3. 
   Ilison Lauri magister insener (doktorant)
   
4. 
   Kalda, Mari insener (magistrant)
   
5. 
   Kosmatsova,Tatjana refernt
   
6. 
   Kree, Mihkel tehnik
   
7. 
   Kutser, Mati tehn.-kand. vanemteadur
   
8. 
   Lapimaa, Triin tehnik (magistrant)
   
9. 
   Peets, Tanel tehnik (magistrant)
   
10. 
    Põder, Reio tehnik
    
11. 
    Randrüüt, Merle tehnik (magistrant)
    
12. 
    Rebane, Liis tehnika (magistrant)
    
13. 
    Rumberg, Ants el.-mont. lukksepp
    
14. 
    Sepp, Mervi tehnik (magistrant)
    
15. 
    Veeber, Pilvi referent;
    
16. 
    Veski, Kristi insener (magistrant)
    

Teemaga haakuvad grandid, doktori- ja magistritööd, järeldoktorite teemad, lepingud

ETF grandid

1. 
   ETF 4706 “Pöördülesanded mittehomogeensete materjalide omaduste ja olekute kirjeldamisel” – (grandihoidja J. Janno, kaastäitja A. Ravasoo).
   
2. 
   ETF 4972 “Mittelineaarne integraalne fotoelastsusmeetod” – (grandihoidja H. Aben).
   
3. 
   ETF 5036 “Iseorganiseeruvalt kriitiliste dünaamiliste süsteemide statistiline topograafia” – (grandihoidja J. Kalda).
   
4. 
   ETF 5762 “Läänemere lainetuse kliima ja selle sõltuvus mittelineaarsetest efektidest” – (grandihoidja T. Soomere).
   
5. 
   ETF 5565 “Lainedünaamika ja lainehierarhia mikrostruktuuriga materjalides” – (grandihoidja A. Salupere).
   
6. 
   ETF 5566 “Heli tekkimise protsess tiibklaveris – (grandihoidja A. Stulov).
   
7. 
   ETF 5765 “Lainelevi numbriline analüüs faasihüppepiiridega materjalides” – (grandihoidja A. Berezovski).
   
8. 
   ETF 5767 “Ekstreemsed lained: vabapinna mudelite analüüs” – (grandihoidja P. Peterson).
   

Lepingud

1. 
   Tellimusleping NL03 “Lainetuse mõju analüüsiks Naissaare liivamaardla kaevandamise järgse keskkonna seire raames” – Tarmo Soomere, tellija TTÜ Meresüsteemide Instituut.
   
2. 
   Tellimusleping NL02 ”Tuulte ja lainetuse režiimist Toila sadama piirkonnas. Soovitused sadama laienduse kavandamiseks” – Tarmo Soomere, tellija Toila vallavalitsus.
   
3. 
   Tellimusleping NL05 „Pirita rannavööndi keskkonnauuringud ja rannakaitse rajatiste projekteerimise lähteülesanne” – Tarmo Soomere, tellija Tallinna Keskkonnaamet.
   
4. 
   Tellimusleping NL06 “Ülevaate Tallinnas Kakumäe poolsaare ranniku seisundist ja protsessidest ning andmete kaasajastamiseks vajalikest uuringutest” – Tarmo Soomere, tellija Tallinna keskkonnaamet.
   

Teema moodustab olulise osa Eesti teaduse tippkeskuse “Mittelineaarsete Protsesside Analüüsi Keskus” CENS uurimistemaatikas.

Kaitstud väitekirjad

PhD

• 
  Andres Braunbrück kaitses 17. juunil Tallinna Tehnikaülikooli Ülikoolis doktoritöö “Wave Interaction in Weakly Inhomogeneous Materials”, juhendaja Arvi Ravasoo, ametlikud oponendid professor Franco Pastrone (Torino Ülikool) ja professor Claes Hedberg (Karlskrona-Ronneby Ülikooli Tehnoloogiainstituut) ning talle omistati loodusteaduste doktori kraad.
  
• 
  Robert Kitt kaitses 17. juunil Tallinna Tehnikaülikoolis doktoritöö Generalised Scale-Invariance in Financial Time Series”, juhendaja Jaan Kalda, ametlikud oponendid professor Marcel Ausloos (Liege’i Ülikool) ja professor Oleksiy Chechkin (Harkovi Füüsika- ja Tehnoloogia Iinstituut) ning talle omistati loodusteaduste doktori kraad
  
• 
  Olari Ilison kaitses 15. septembril Tallinna Tehnikaülikoolis doktoritöö “Solitons and Solitary Waves in Media with Higher Order Dispersive anada Nonlinear Effects. Juhendaja Andrus Salupere, ametlikud oponendid professor Nobumasa Sugimoto, (Osaka Ülikool, Jaapan), Dr Andras Szekeres, (Budapesti Tehnoloogia- ja Majanduse Ülikooli rakendusmehaanika osakond) ning talle omistati loodusteaduste doktori kraad
  
• 
  Maksim Säkki kaitses 28. novembril Tallinna Tehnikaülikoolis doktoritöö “Intermittency and Long-Range Structurization of Heart Rate”. Juhendaja Jaan Kalda, ametlikud oponendid professor Jan Zebrowski (Warssavi Tehnoloogiaülikool) ja professor Oleksiy Chechkin (Harkovi Füüsika- ja Tehnoloogia Iinstituut) ning talle omistati loodusteaduste doktori kraad
  

Bakalaureuse kraadi kaitsesid

Mari Kalda, Triin Lapimaa, Kristi Veski.

Teemaga haakuvad Johan Antoni ja Lauri Ilisoni doktoritööd ning Mihhail Berezovski, Mari Kalda, Triin Lapimaa, Merle Randrüüdi, Liis Rebase, Mervi Sepa, Tanel Peetsi ja Kristi Veski magistritööd. Antud teemaga on seotud Marko Vendelini Grenoble’i Ülikoolis täidetav järeldoktori teema.

Rakendused

• 
  Koostöös firmaga ENYHougt Inc. (Austin, USA) on arendatud tarkvara, mis on kasutuse pinnalainete analüüsil.
  
• 
  Identifitseeriti Pirita liivaranna funktsioneerimise põhilised parameetrid ja koostati rannakaitse rajatiste projekteerimise lähteülesanne (T. Soomere, A. Kask, TTÜ ehitusteaduskond, J. Kask, TTÜ MSI). Näidati, et Pirita rannas on peamiseks liiva transporti kujundavaks teguriks lainetus. Liivaranna ahenemise ning rannametsa kahjustuste peamiseks põhjuseks on liiva defitsiit. Optimaalse rannakaitse rajatisena soovitati ranna täitmist liivaga rannajoont järgiva eelluite kujul. Optimaalselt dimensioneeritud eelluite rajamise tagajärjel ei muutu ranna loodusliku käitumise põhijooned. Selline luide on isetaastuv ning kaitseb rannametsa ka kõrge veeseisuga kombineeritud tugeva lainetuse ja rüsijää eest.
  

Rahvusvaheline koostöö

• 
  EL programmi “Structuring the European Research Area – Human Resources and Mobility” osa Marie Curie stipendiumid teadmiste ülekandmiseks projekti “Co-operation of Estonian and Norwegian Scientific Centres within Mathematics and its Applications CENS-CMA” juhtimine.
  
• 
  Osalemine Euroopa Liidu Marie Curie uurimis- ja koolitusvõrgustiku SEAMOCS projektis “Applied stochastic models for ocean engineering, climate and safe transportation” töös. Koostööpartnerid University of Sheffield, Université Paul Sabatier (Toulouse), Katholieke Universiteit Leuven, Chalmers Technical University (Göteborg), Royal Netherlands Meteorological Institute (de Bilt), Swedish Meteorological and Hydrological Institute (Norrköping), Det Norske Veritas (Norway, Oslo).
  
• 
  Osalemine Euroopa Teadusfondi projektis NATEMIS (Nonlinear Acoustic Techniques for Microscale Damage Diagnostics) 2000–2005. Arvi Ravasoo on programmi juhtkomitee liige.
  
• 
  Osalemine Eesti-Prantsuse teadus- ja tehnoloogialases koostööprogrammis PARROT.
  
• 
  Osalemine EL 6. Raamprogrammi programm “Wide-range Non-intrusive Devices toward Conservation of Historical Monuments in the Mediterranean Area (WIND-CHIME)” täitmisel.
  
• 
  Teadusliku koostöö leping “Stress induced states of material” 2003–2005 Fraunhoferi Mittepurustavate Katsetuste Instituudiga (Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing, Saarbrücken, Germany).
  
• 
  Teadusliku koostöö lepingud Helsingi Tehnoloogiaülikooliga, Hong Kongi Ülikooli matemaatika osakonnaga, Torino Ülikooli matemaatika osakonnaga mittelineaarsete lainete levi alal, Taani Tehnikaülikooli matemaatilise modelleerimise osakonnaga, Pariisi Pierre ja Marie Curie ülikooli mehaanika laboratooriumiga, Loughborough Ülikooliga (Inglismaa), Budapesti Tehnikaülikooliga.
  
• 
  Põhjamaade Nõukogu Põhjamaade-Läänemere-Venemaa võrgustik NordPlus Neighbour Nordic-Baltic-Russian network cooperation within education and research (2005–-2006/2008) “Boundary Layer Phenomena Over Partially Ice Covered Arctic Seas: Impact on Weather, Climate, Ecology and Sustainable Economy”.

  Koostööpartnerid: University of Helsinki (Finland) Nansen Environmental Remote Sensing Centre (Bergen, Norway and St.Petersburg, Russia), Risø National Laboratory (Denmark), Danish Meteorological Institute (Copenhagen, Denmark), Nils Bohr Institute (University of Copenhagen, Denmark), Dept. of Meteorology (Stockholm University, Sweden,), Arctic and Antarctic Research Institute (St. Peterburg, Russia), Russian Hydrometeorological State University (St. Peterburg, Russia), Laboratory of Mathematical Modelling (University of Latvia, Riga).

  
  

Väliskülalistest on esinenud teema raames seminaridel professor Tõnu Puu (Umeå Ülikool), professor Claes Hedberg (Blekinge Institute of Technology, University of Karlskruna-Ronneby), professor Karl-Hans Laermann (Bergische Univetsität, Wuppertal), professor Nobumasa Sugimoto (Department of Mechanical Science, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, Japan), Elzbieta Olejarczyk (Poola Teaduste Akadeemia Bioküberneetika ja Biomeditsiinitehnika Instituut), Dr Wael Hassan (Twente Ülikooli ehitusteaduskond), Dr Shu Qing Yang (Korea Maritime University, Pusan), Dr Rene Causse ja Philippe Zelmar (Institut de Recherche et Coordination Acoutique, Musique Equioe Acoustique Instrunmentale, Pariis), professro Oleksiy Chechkin (Harkovi Füüsika ja Tehnoloogia Instituut)

Korraldamine

• 
  1.–3. juunini korraldas OÜ GlasStress Küberneetika Majas 5. Klaasi pingete suvekooli (5th Glass Stress Summer School). Osa võttis 5 inseneri firmadest Saint-Gobain Recherche (Prantsusmaa), Pilkington ja GTS (Inglismaa), Glafo (Rootsi) ja TÜ Füüsika Instituut. Loengutes tutvustati osavõtjatele kaasaegse fotoelastsuse teooriat ja mõõtmistehnoloogiat. Praktikumides mõõdeti jääkpingeid nii lehtklaasis kui ka keeruka kujuga klaastoodetes (pudelid, joogiklaasid jne.). Õppetöö viisid läbi H. Aben, J. Anton ja A. Errapart.
  
• 
  12.–13. septembril korraldas Küberneetika Instituut Tallinnas XII Eesti Mehaanikapäevad, millel osalesid mehaanikateadlased Tallinna Tehnikaülikoolist, Tartu Ülikoolist, Eesti Põllumajandusülikoolist, TÜ Mereinstituudist, TTÜ Meresüsteemide Instituudist ja Küberneetika Instituudist.
  

Töötamine välisriikides

Marko Vendelin – töötas järeldoktorina Grenoble'i ülikoolis.

Maris Lemba – jätkas 2003.a. sügisel alanud õpinguid Fulbrighti fondi stipendiaadina doktorantuuris Seattle'is asuvas Washingtoni Ülikoolis.

Tarmo Soomere – töötas 19. märtsist kuni 21 maini Geestachti Ranniku-uuringute instituudis ja konsulteeris koostöö võimalusi Trieste Abdul Salem International Centre for Theoretical Physics osakonnajuhataja A.Braccoga.

Anatoli Stulov – töötas 17.-26. maini PARROT programmi raames IRCAMis (Pariis).

Kristi Veski töötas 28. augustist 10. septembrini Lissaboni Ülikoolis ja töötab 1.oktoobrist kuni 1.juunini 2006 Patrase Ülikoolis (Kreeka).

Tarmo Soomere – töötas 1. novembrist kuni 31. jaanuarini 2006 Oslo Ülikoolis Euroopa Liidu Marie Curie projekti Transfer of Knowledge “Co-operation of Estonian and Norwegian Scientific Centres within Mathematics and its Applications CENS-CMA” täitmisel.