Pod poprzednią moją notką wywiązała się dyskusja, w której jeden z uczestników wyraził często podnoszony przez internetowych krytyków wobec modelowania prof. Wiesława Biniendy zarzut, że symulacja ta nie może właściwie odwzorowywać rzeczywistości, a to dlatego, że cyfrowy model skrzydła samolotu nie może być poprawny. Nie może być poprawny ponieważ nie został on wykonany w oparciu o "konstrukcyjne rysunki producenta". Prof. Binienda przygotował swój wirtualny model skrzydła w oparciu o instruktaż obsługi i serwisu samolotu Tu-154M, który definuje (za pomocą kodowych oznaczeń) poszczególne użyte materiały, jak i dostarcza podstawowych informacji o geometrii samolotu i jego części, jednak bez dokładnego wymiarowania wszystkich elementów dostępnego w dokumentacji projektowej producenta. Aby obejść ten problem zastosowano parametryzację, gdzie w oparciu o znane wymiary jednych elementów proporcjonalnie wyliczano wymiary innych. Ta metoda daje jednak pewien zakres możliwych rozwiązań, które to rozwiązania z osobna muszą zostać przetestowane czy dają podobne wyniki. To oczywiście znacznie wydłuża cały proces, o czym wspomniał prof. Binienda podczas swoich prezentacji wzywając np. do pomiarów bliźniaczego tupolewa.
Co interesujące, zarzut braku rysunków konstrukcyjnych pada przede wszystkim ze strony amatorów - ani na naukowej konferencji Earth and Space w Pasadenie w kwietniu br., ani na XX Francusko-Polskim Seminarium Mechaniki na Politechnice Warszawskiej, ani na spotkaniu na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego nikt ze specjalistów czegoś takiego nie podnosił. Przyczyna nie jest trudna do zauważenia: w poważnych analizach geometryczne modele samolotu nie wykonuje się bezpośrednio na podstawie rysunków projektowych czy konstrukcyjnych, jako że są one tajemnicą producenta.
Po atakach na WTC i Pentagon z września 2001 roku, grupa specjalistów z Purdue University postanowiła przeprowadzić dokładne modelowanie uderzeń samolotów w wieże i Pentagon używając oprogromowania LS-DYNA - tego samego, które stosował prof. Binienda. Trwający w kilku fazach projekt współfinansowany był przez National Science Foundation oraz Army Research Office. Wyniki tych prac publikowano przez kilka lat w fachowych, recenzowanych czasopismach. Jako przykłady można podać:
- P. Rosen, V. Popescu, C. Hoffmann, A. Irfanoglu, (2008) "A High-Quality Physically-Accurate Visualization of the September 11 Attack on the World Trade Center", IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 14, no 4, s. 937-947.
- C. Hoffmann, V. Popescu, S. Kilic, M. Sozen, (2004) "The Pentagon on September 11th", IEEE Computing in Science and Engineering, vol. 6, no 1, s. 52-60.
- V. Popescu, C. Hoffmann, (2005) "Fidelity in Visualizing Large-Scale Simulations", Journal of Computer Aided Design, vol. 37, no 1, s. 99-107.
- V. Popescu, C. Hoffmann, S. Kilic, M. Sozen, S. Meador, (2003) "Producing High-Quality Visualizations of Large-Scale Simulations", Proceedings of IEEE Visualization, s. 575 - 580.
- V. Popescu, C. Hoffmann, (2008) "General-Purpose Visualization of Large-Scale Finite Element Analysis Simulations", Proceedings of Interservice/Industry Training, Simulation, and Education Conference (I/ITSEC).
Pierwszym etapem symulacji było przygotowanie najpierw geometrycznych, a następnie siatkowych modeli obiektów, które zamierzano symulować. Jak przygotowano model Boeinga 767? Zacytujmy:
Model Boeinga 767-200 przygotowaliśmy używając zarówno modeli graficznych, jak i dostępnej literatury lotniczej. Model MES zawierał strukturalne elementy włączając w to żebra, podłużnice, elementy śródpłacia, podłogę i inne. [1]
W opublikowanej literaturze lotniczej na pewno nie ma konstrukcyjnych rysunków Boeinga 767. Nie przeszkodziło to naukowcom z Purdue przygotować modelu zgodnie z akceptowaną w branży metodologią. Najwyraźniej amerykańscy naukowcy (ani recenzenci ich prac) nie słyszeli o słynnym nad Wisłą internetowym twierdzeniu że bez rysunków konstrukcyjnych samolotu przygotowanie jego wiarygodnego cyfrowego modelu jest niemożliwe.
Ale jest jeszcze gorzej. W innym artykule naukowcy z Purdue podają więcej szczegółów na temat przygotowania modelu samolotu:
Trójwymiarowy model Boeinga 767, który stanowił podstawę do utworzenia siatki MES uzyskazny został od producenta modeli do gier komputerowych. [2]
Model z gier komputerowych! Wyobrażacie sobie co by się działo, gdyby prof. Binienda obwieścił, że model skrzydła i samolotu przygotował w oparciu o publicznie dostępne podręczniki obsługi i od producenta gier komputerowych? Toż przecież internetowi specjaliści zagęgali by się na śmierć. Przypis piętnasty z ich artykułu wskazuje na firmę, o której mowa: to Amazing 3D Graphics, a trójwymiarowy model Boeinga 767 w cyfrowym formacie można zakupić za 75 dolarów. Oczywiście, o jakichkolwiek dokumentach konstrukcyjnych czy danych projektowych nie ma mowy. Poniżej model samolotu użyty w symulacjach (kliknij, by powiększyć):
Źródło: Purdue University
Wikipedyczni krytycy tez Biniendy! Zamiast pisać kolejne donosy do władz Uniwersytetu w Akron może najwyższy czas pouczyć imperialistycznych naukowców na czym polega "prawdziwa nauka"? Piszcie skargi do autorów powyższej symulacji o ich "kompromitującym" warsztacie. Piszcie skargi do National Science Fundation i Army Research Office, że marnują pieniądze na finansowanie takich "kreskówek". Piszcie skargi do redakcji fachowych pism, że publikują takie artykuły i do recenzentów, że aprobują je do publikacji. Niech świat się w końcu dowie, na czym polega prawdziwe modelowanie!
W czasie, gdy naukowcy z Purdue University prezentowali niektóre swoje wyniki ruszył inny kosztowny projekt. Pod auspicjami National Institute of Standards and Technology (NIST) rozpoczeło się szczegółowe śledztwo mające dokładnie wyjaśnić dlaczego i w jaki sposób zawaliły się po atakach wieże WTC. Wcześniej było to przedmiotem śledztwa Federal Emergency Management Agency, ale uznano, że potrzeba tutaj dokładniejszych badań. Jednym z elementów analizy NIST było matematyczne modelowanie zarówno samego uderzenia samolotów w wieże, jak i tego co działo się potem wewnątrz budynków. Używana aplikacja była ta sama: LS-DYNA. Na podstawie jakich danych specjaliści NIST przygotowali modele samolotów?
Strukturalne dane dla Boeinga 767-200ER zebrane zostały na podstawie dostępnej literatury, elektronicznych modeli powierzchniowych i rysunków CAD, inspekcji samego samolotu 767-200ER, strukturalnej dokumentacji użytkowania samolotu, dokumentacji użytkowania silnika Pratt and Whitney PW4000 oraz stron internetowych American i United Airlines oraz Boeinga. [3]
Następnie specjaliści NIST podają więcej szczegółów:
Dwa powierzchniowe modele elektroniczne Boeinga 767-200ER zostały zakupione od firmy Digimation. Modele te były częścią dużej bazy danych rozwijanej na podstawie różnych źródeł. W rezultacie tego Digimation nie był w stanie dostarczyć referencji na temat danych użytych do budowy modeli. By ocenić cyfrowe modele powierzchniowe geometria modeli porównana została z elektronicznymi dwuwymiarowymi modelami w formacie CAD uzyskanymi ze strony internetowej Boeinga [...]. [4]
Digimation to firma specjalizująca się w rozwoju trójwymiarowych modeli używanych w grach komputerowych, symulacjach i wizualizacjach. Ich baza danych zawiera tysiące modeli pojazdów, ludzkiej anatomii, zwierząt, samolotów, geograficznych i innych. Za odpowiednią opłatą każdy może pozyskać tego typu model. Zaś dwuwymiarowe rysunki w formacie CAD, zawierające podstawowe proporcje samolotów ściągnąć można ze strony Boeinga za darmo. Zgodnie z opisem producenta przeznaczone są one dla projektantów lotnisk, aby uchwycić podstawowe wymiary samolotu. Dane na temat masy samolotów uzyskano z publicznie dostępnego serwisu Jane's, a ściślej z dostępnej za sowitą opłatą bazy danych Jane's All the World's Aircraft. [5] Na podstawie takich właśnie danych budowano cyfrowe modele samolotów. O żadnej dokumentacji konstrukcyjnej producenta nie było nawet mowy. Jedynym dodatkowym elementem było to, że Boeing dopuścił trzech przedstawicieli NIST do zrobienia dokumentacji fotograficznej i wymiarowania niektórych elementów samolotu - NIST zainteresowany był przede wszystkim podwoziem i goleniami podwozia, gdzie zrobiono także ultrasonograficzne pomiary grubości niektórych jego części (kliknij, by powiększyć):
Źródło: NIST
Jak widać, budowanie cyfrowych modeli samolotów na podstawie dostępnych (darmowo lub komercyjnie) w publicznej domenie danych nie jest niczym zaskakującym. To dlatego prezentacje prof. Biniendy dla fachowców, np. w Pasadenie nie budziły w tym zakresie jakiegoś zdziwienia. Pewnie, że lepiej by było, gdyby przebadano drugiego tupolewa, do czego zresztą wzywa sam Bienienda, ale póki się tego nie zrobi i nie udowodni, że dane z dokumentacji użyte w symulacji rażąco odbiegają od danych zebranych z badania bliźniaczego samolotu rzekomy problem "braku rynunków konstrukcyjnych" nie istnieje.
-----------------------------------------------------------------------------------------
Przypisy:
[1] P. Rosen, V. Popescu, C. Hoffmann, A. Irfanoglu, (2008) "A High-Quality Physically-Accurate Visualization of the September 11 Attack on the World Trade Center", IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 14, no 4, s. 942.
[2] V. Popescu, C. Hoffmann, S. Kilic, M. Sozen, S. Meador, (2003) "Producing High-Quality Visualizations of Large-Scale Simulations", Proceedings of IEEE Visualization, s. 577.
[3] NIST NCSTAR 1-2B: "Analysis of Aircraft Impacts into the World Trade Center Towers" (Chapters 1-8), World Trade Center Disaster Study, September 2005, s. 62.
[4] Tamże.
[5] Tamże, s. 69.
