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

Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости

Вы хорошо спите, правильно питаетесь и все-таки чувствуете упадок сил?

Популярная механика
5 находок, которые сделали людей миллионерами 5 находок, которые сделали людей миллионерами

Эти истории доказывают, что удача может поджидать вас где угодно

Популярная механика
ИИ-система создает модели для сборки из кирпичиков Лего ИИ-система создает модели для сборки из кирпичиков Лего

Как создали AI-систему, которая может по промпту собирать физические объекты

ТехИнсайдер
Вселенная Marvel: в каком порядке смотреть все фильмы франшизы Вселенная Marvel: в каком порядке смотреть все фильмы франшизы

В каком порядке нужно смотреть фильмы Marvel?

Cosmopolitan
Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях

Что фольклористам известно русских воительницах и как они изменились со временем

Forbes
Предложен изящный вариант решения парадокса Хокинга: как информация Предложен изящный вариант решения парадокса Хокинга: как информация

Парадокс черной дыры наконец может быть решен

Популярная механика
Для самых нервных: может ли магний помочь при тревоге Для самых нервных: может ли магний помочь при тревоге

Как снизить уровень стресса, в котором ты находишься? Поможет ли магний?

Cosmopolitan
Остудить землю Остудить землю

Самые распространенные направления геоинженерии

Вокруг света
Правда и мифы о послеродовой депрессии Правда и мифы о послеродовой депрессии

Послеродовая депрессия начинается до рождения ребенка и не проходит сама по себе

Psychologies
«Выбор» и еще 9 бестселлеров по психологии, которые стоит прочесть «Выбор» и еще 9 бестселлеров по психологии, которые стоит прочесть

Книги по психологии, авторы которых прошли тяжелейшие испытания

СНОБ
Доколумбовые цивилизации Анд пострадали от туберкулеза ластоногих Доколумбовые цивилизации Анд пострадали от туберкулеза ластоногих

Палеогенетики прочитали геномы трех возбудителей туберкулеза ластоногих

N+1
Почитать в свободное время: 5 нескучных нон-фикшн новинок Почитать в свободное время: 5 нескучных нон-фикшн новинок

Разнообразный нон-фикшн, который поможет отвлечься от внешнего мира

Популярная механика
«С одной иглы на другую»: как власти собираются поддерживать IT-отрасль под санкциями «С одной иглы на другую»: как власти собираются поддерживать IT-отрасль под санкциями

Одной из главных проблем бизнес назвал утечку кадров

Forbes
Как понять свои ограничения и найти новые ресурсы Как понять свои ограничения и найти новые ресурсы

В реализации задуманного чаще всего мешают установки, заложенные в детстве

Psychologies
Как нам выдерживать неопределенность Как нам выдерживать неопределенность

Как жить, если теряешь уверенность в завтрашнем дне?

Psychologies
Кто дольше? Сколько ждали предложения руки и сердца Елизавета II, Кейт и Меган Кто дольше? Сколько ждали предложения руки и сердца Елизавета II, Кейт и Меган

Как обстояли дела с помолвкой у представительниц британской королевской семьи

Cosmopolitan
Что случилось с климатом: миссия знаменитого экспедиционного корабля «Метеор» Что случилось с климатом: миссия знаменитого экспедиционного корабля «Метеор»

Отрывок из книги «Что случилось с климатом»

Популярная механика
Непростое украшенье: почему обручальное кольцо носят на правой руке? Непростое украшенье: почему обручальное кольцо носят на правой руке?

Обязательно ли носить обручальное кольцо и как не ошибиться в выборе?

Cosmopolitan
10 легких и жизнеутверждающих фильмов, чтобы отключиться от реальности 10 легких и жизнеутверждающих фильмов, чтобы отключиться от реальности

Подборка фильмов, которые помогут успокоить тревогу и отключиться от реальности

VOICE
Открытый свету Открытый свету

Небольшой садовый домик с летней террасой

Идеи Вашего Дома
8 смертельных болезней, которые считались побежденными, но снова к нам вернулись 8 смертельных болезней, которые считались побежденными, но снова к нам вернулись

Холера, цинга, проказа и даже чума по-прежнему уносят жизни людей

Популярная механика
Дедушка Максим Дедушка Максим

История пулемета, в честь которого нас назвали

Maxim
Похоже, мы уже целый век неправильно называем Мачу-Пикчу Похоже, мы уже целый век неправильно называем Мачу-Пикчу

Мачу-Пикчу мог получить свое название в честь простого недоразумения

Популярная механика
Под матрас или в банку? Под матрас или в банку?

Где лучше хранить деньги в доме: изучили основные правила фэншуй

Лиза
Женщины во время военных конфликтов: как складывались судьбы походно-полевых жен Женщины во время военных конфликтов: как складывались судьбы походно-полевых жен

Военно-полевые романы – как это было на самом деле?

Популярная механика
Как жили женщины в Советском Союзе и почему там не было гендерного равенства Как жили женщины в Советском Союзе и почему там не было гендерного равенства

Один из самых устойчивых мифов о феминизме

Forbes
Анна Котова-Дерябина: «Мама научила не жалеть денег на красоту» Анна Котова-Дерябина: «Мама научила не жалеть денег на красоту»

Актриса Анна Котова-Дерябина поделилась полезными бьюти-секретами

Cosmopolitan
Что такое метавселенная простыми словами и как она устроена Что такое метавселенная простыми словами и как она устроена

Метавселенная — виртуальный мир, который объединит людей

Playboy
Ругался с Пугачевой, терял штаны: 5 скандальных выходок Владимира Жириновского Ругался с Пугачевой, терял штаны: 5 скандальных выходок Владимира Жириновского

Имя этого политика знают во всем мире, во многом благодаря громким высказываниям

Cosmopolitan
Природные энергетики: 10 натуральных заменителей энергетических напитков Природные энергетики: 10 натуральных заменителей энергетических напитков

Хотим вас порадовать: кофе – не единственный способ взбодриться

Популярная механика
Открыть в приложении