Как эра цифровой трансформации помогает в изучении природных процессов

Популярная механикаHi-Tech

Как суперкомпьютеры помогают познавать окружающий мир: незаменимые машины современности

Эра цифровой трансформации открывает новые возможности в исследовании природных процессов и разработке новых технологий.

Автор: Евгений Викторович Степин, к.ф.-м.н., доцент, зам. директора Центра инженерно-физических расчётов и суперкомпьютерного моделирования НИЯУ МИФИ

В дополнение и в некоторых случаях даже на смену натурному эксперименту приходит эксперимент вычислительный. В этой концепции мы имеем дело не с реальным объектом, а с его проекцией в виртуальное пространство – с цифровым двойником, который наследует все основные свойства и качества своего «материального» прародителя.

«Под капотом» любого цифрового двойника – огромные массивы чисел, их обработка и сопряжённые расчёты, с чем эффективно справляются высокопроизводительные вычислительные устройства – суперкомпьютеры. 

Созданием и исследованием цифровых двойников передовой техники и сложных инженерно-физических процессов занимаются в Центре суперкомпьютерного моделирования Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ».

О дивный мир

Окружающий нас мир поистине многообразен, и счастлив тот, кто умеет это созерцать и осознавать. Даже самая привычная картина, которую мы можем наблюдать изо дня в день, пестрит обилием физических процессов, заполняющих пространство и перетекающих друг в друга. Свет, который является одновременно и электромагнитной волной, и потоком элементарных частиц – фотонов, стимулирует сетчатку нашего глаза, а возникшие при этом электрические импульсы, добежав до мозга, возбуждают его нейронные связи. Так мы способны видеть. Звук, который представляет из себя колебания атомов и молекул воздуха, приводит к механическим вибрациям барабанной перепонки в нашем ухе, которые затем трансформируются в электрические сигналы и возбуждают слуховые центры мозга. Поэтому мы способны слышать.

В двигателе автомобиля, которым мы управляем, происходят процессы горения, при этом высвободившаяся энергия частично переходит в механическое движение деталей машины, частично – в тепловую энергию, которая есть не что иное как хаотическое блуждание молекул и атомов, соударяющихся друг с другом. Летящий в небе самолёт «разрезает» своими крыльями воздушное пространство, и за счёт большой скорости давления воздуха на нижнюю часть крыла достаточно, чтобы преодолевать гравитацию планеты. Приводить примеры можно бесконечно.

f54677a9dc25ccb8c2d8fea51ce6f692.jpg

Математика – язык природы

Удивительно, но всё это многообразие проявлений окружающего мира поддаётся описанию: наблюдая за природой, мы обобщаем закономерности в виде всем известных физических законов. Но мало качественно описать эти законы: их нужно сформулировать универсальным способом, закодировать, и здесь на помощь приходит царица всех наук – математика. Как говорил Галилео Галилей: «Математика – это язык, на котором написана книга природы».

Именно математика позволяет объективным образом описать процессы, которые происходят в окружающем мире. Физические законы, которые мы так упорно изучаем ещё со школьной скамьи, представляют собой не что иное как математические уравнения, которые отражают баланс числовых величин, описывающих параметры исследуемого процесса.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

С днем рождения, English: забавные истории о том, как английский язык пришел в Россию С днем рождения, English: забавные истории о том, как английский язык пришел в Россию

Как в СССР учили будущих разведчиков и чем славится «метод Чуковского»

Популярная механика
Как часто нужно повышать квалификацию IT-специалистам Как часто нужно повышать квалификацию IT-специалистам

Как специалисту развиваться в IT, чтобы оставаться на плаву

Популярная механика
Что такое DDoS-атака и как она работает Что такое DDoS-атака и как она работает

Объясняем, что такое DDoS и как оно работает

ТехИнсайдер
В поиске красоты В поиске красоты

Один из тех «резных сундуков темных палаццо, полных непостижимых сокровищ»

Seasons of life
Зачем закрывать приложения на смартфоне: борьба с цифровыми вампирами Зачем закрывать приложения на смартфоне: борьба с цифровыми вампирами

Вы когда-нибудь замечали, что ваш смартфон внезапно начинает нагреваться?

ТехИнсайдер
«Видеть надежду среди безнадежности»: Эдит Эгер о том, как победить страх «Видеть надежду среди безнадежности»: Эдит Эгер о том, как победить страх

В 16 лет Эдит Эгер попала в Освенцим, потеряла там родителей, но выжила

Forbes
Боль глубоко внутри: что такое травма свидетеля, как ее распознать и помочь себе Боль глубоко внутри: что такое травма свидетеля, как ее распознать и помочь себе

Как внешние трагические события могут повлиять на вас психологически?

Cosmopolitan
Как скачать всю важную информацию из облачных хранилищ Как скачать всю важную информацию из облачных хранилищ

Как скачать важную информацию из облачных хранилищ

CHIP
В главной роли В главной роли

Как найти и не потерять собственное «Я» среди своих целей и обязанностей?

Psychologies
7 странных примет, в которые верят даже опытные дачники: реальность или миф 7 странных примет, в которые верят даже опытные дачники: реальность или миф

У вас не всегда бывает хороший урожай? Пора прислушаться к народным приметам

Популярная механика
Можно ли выиграть в лотерею или все подстроено: научный подход Можно ли выиграть в лотерею или все подстроено: научный подход

В погоне за удачей люди покупают лотерейные билеты, но можно ли что-то выиграть

ТехИнсайдер
Сжечь его чемодан: 5 главных ошибок женщин при расставании Сжечь его чемодан: 5 главных ошибок женщин при расставании

Как женщины сами увеличивают силу страданий от расставания?

Cosmopolitan
История одной песни: «Русские», Стинг, 1985 История одной песни: «Русские», Стинг, 1985

Один из любимейших в России шлягеров 80-х на самом деле дает повод для раздумий

Maxim
Переезд: как пережить стресс? Переезд: как пережить стресс?

Желанный или вынужденный, переезд всегда внутреннее потрясение

Psychologies
От романтики до партнерства. 4 этапа развития отношений в паре От романтики до партнерства. 4 этапа развития отношений в паре

Каждая история любви уникальна и при этом похожа одна на другую

Лиза
Самолет комсомольцев Самолет комсомольцев

Уникальный авиационный проект, созданный комсомольцами и на деньги комсомола

Популярная механика
Я все равно помогу: 4 истории о том, как очень разных людей объединила доброта Я все равно помогу: 4 истории о том, как очень разных людей объединила доброта

У человечности нет ни расы, ни пола, ни политических убеждений

Cosmopolitan
Если вы трогали эти предметы – помойте руки! 10 крайне негигиеничных вещей Если вы трогали эти предметы – помойте руки! 10 крайне негигиеничных вещей

На некоторых вещах микробов в сотни раз больше, чем в общественном туалете

Популярная механика
Со сцены на фронт: какие актрисы СССР воевали во время Великой Отечественной Со сцены на фронт: какие актрисы СССР воевали во время Великой Отечественной

Мало кто подозревает, через что прошли эти девушки, прежде чем блистать в кино

Cosmopolitan
Убить нельзя помиловать: за что Сталин расстрелял маршала-катастрофу Кулика? Убить нельзя помиловать: за что Сталин расстрелял маршала-катастрофу Кулика?

Маршал-катастрофа Григорий Иванович Кулик

Популярная механика
Крокодилы: интересные факты и особенности Крокодилы: интересные факты и особенности

Крокодилы - крупные рептилии, обитающие в тропических регионах

Популярная механика
Объективность фактов в исторических источниках: как спастись от фейков Объективность фактов в исторических источниках: как спастись от фейков

Как научиться грамотно читать источники и знать, откуда брать факты

Популярная механика
Форсунки двигателя: основные виды и частые неисправности Форсунки двигателя: основные виды и частые неисправности

Чем отличаются топливные форсунки двигателя и как чаше всего ломаются?

РБК
Потому и не кусают: 7 секретов, которые помогут избавиться от укусов комаров Потому и не кусают: 7 секретов, которые помогут избавиться от укусов комаров

Кого и почему комары кусают чаще всего и как выйти из «группы риска»?

Популярная механика
10 продуктов, которые стоит есть почаще при диабете 10 продуктов, которые стоит есть почаще при диабете

Диета и активность — эффективный рецепт для улучшения здоровья при диабете

Популярная механика
Какой была Вселенная до Большого взрыва: за гранью времени Какой была Вселенная до Большого взрыва: за гранью времени

Ранняя Вселенная могла быть не такой уж и ранней

ТехИнсайдер
Повелители рек Повелители рек

Плотины кардинально меняют окружающий ландшафт и экосистему

Вокруг света
5 польских сериалов 5 польских сериалов

Все эти сериалы по-разному переосмысляют историю и современность

Weekend
Существует ли метеозависимость на самом деле? Мнение ученых Существует ли метеозависимость на самом деле? Мнение ученых

Метеозависимость: правда или миф

VOICE
Стабильно привлекательная для агроинвестиций Стабильно привлекательная для агроинвестиций

Липецкая область — один из главных сельскохозяйственных субъектов страны

Агроинвестор
Открыть в приложении