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

5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях 5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях

Каждому уже удалось увидеть хотя бы частички космической технологии!

Популярная механика
Неверное прочтение: почему молитвы не помогут внедрить патриотизм в российскую школу Неверное прочтение: почему молитвы не помогут внедрить патриотизм в российскую школу

Можно ли заставить российских школьников начинать день с молитвы

Forbes
Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию

Как технологии ИИ ежедневно помогают бьюти-мастерам в работе?

Inc.
Кролики и все, что вы о них не знали: привычки, диета и другие факты Кролики и все, что вы о них не знали: привычки, диета и другие факты

Что мы знаем о маленьких и милых кроликах?

Популярная механика
Важная деталь делового стиля: как правильно стирать галстуки, чтобы они выглядели великолепно Важная деталь делового стиля: как правильно стирать галстуки, чтобы они выглядели великолепно

Советы деловым людям: как правильно стирать галстуки

ТехИнсайдер
Почему мы обижаемся, если партнер не хочет секса Почему мы обижаемся, если партнер не хочет секса

Как не обидеть отказом и справиться с эмоциями, если отказали вам?

Psychologies
Отношения с мужчиной, который вырос без матери: в чем их особенность? Отношения с мужчиной, который вырос без матери: в чем их особенность?

Как отсутствие матери имеет особое значение для мужчин?

Psychologies
«Все страньше и страньше» «Все страньше и страньше»

Как теория относительности, рок-н-ролл и научная фантастика определили XX век

N+1
Премию Абеля присудили за новаторский вклад в топологию Премию Абеля присудили за новаторский вклад в топологию

Лауреатом стал американский математик Деннис Салливан

N+1
10 самых красивых и необычных петроглифов 10 самых красивых и необычных петроглифов

На Земле есть около 20 000 петроглифов — вырезанных в камне изображений

Популярная механика
Ученые разработают надувную тормозную оболочку для наноспутников: решение поможет очистить орбиту от мусора Ученые разработают надувную тормозную оболочку для наноспутников: решение поможет очистить орбиту от мусора

Вопросы, связанные с очисткой орбиты Земли от мусора, становятся всё актуальней

Популярная механика
Удивительная история матери Юрия Гагарина: женщина, воспитавшая космонавта Удивительная история матери Юрия Гагарина: женщина, воспитавшая космонавта

Когда ее спрашивали, как ей удалось воспитать такого сына, она всегда удивлялась

Популярная механика
Самая высокая женщина на свете: какой была её жизнь Самая высокая женщина на свете: какой была её жизнь

Когда Сэнди Аллен было 10 лет, её рост составлял 190 см

Популярная механика
Вызов мастера Вызов мастера

Джорджо Армани продолжает вести индустрию за собой

Harper's Bazaar
Следы на песке: история автопробега Андре Ситроена через Сахару Следы на песке: история автопробега Андре Ситроена через Сахару

Андре Ситроен и внедорожник от инженера Николая II в автопробеге через Африку

Esquire
От ткацкого станка к ЭВМ: кто придумал перфокарты, которые легли в основу компьютеров От ткацкого станка к ЭВМ: кто придумал перфокарты, которые легли в основу компьютеров

Перфокарты – предки дискет, дисков, винчестеров, флеш-памяти

ТехИнсайдер
Как в кризисное время найти общий язык с ребенком? Как в кризисное время найти общий язык с ребенком?

Каким образом мы можем помочь детям, если вокруг хаос и неопределенность?

Psychologies
Витамин D для вегетарианцев Витамин D для вегетарианцев

Из каких продуктов вегетарианцы получают витамин D

Здоровье
Рекорд тревожности: как журналист создал сервис для релаксации и привлек более $7 млн Рекорд тревожности: как журналист создал сервис для релаксации и привлек более $7 млн

Приложение Endel, которое создает музыкальный фон для сна и концентрации

Forbes
Как адаптивность помогает нам выжить в эпоху перемен? Как адаптивность помогает нам выжить в эпоху перемен?

Почему люди в стрессовой ситуации ведут себя совершенно по-разному?

Psychologies
Что такое стоицизм и как античная философия поможет тебе сохранить самообладание сейчас Что такое стоицизм и как античная философия поможет тебе сохранить самообладание сейчас

Стоицзм — практическое пособие о том, как справиться со страхами и тревогой

Maxim
Мужчины, которые ненавидят женщин: как распознать мизогина Мужчины, которые ненавидят женщин: как распознать мизогина

Как понять, от кого держаться подальше?

Psychologies
Марина Краснова Марина Краснова

В школе Марине Красновой прочили карьеру переводчика, а она предпочла физмех

Собака.ru
Как не дать обмануть себя при покупке квартиры. Советы риелторов Как не дать обмануть себя при покупке квартиры. Советы риелторов

Как приобрести квартиру и не попасться на уловки мошенников

СНОБ
5 простых способов сэкономить, которые помогут выжить 5 простых способов сэкономить, которые помогут выжить

5 действенных способов сэкономить деньги

Популярная механика
«Дома вообще нет никакой Елены Подкаминской как актрисы» «Дома вообще нет никакой Елены Подкаминской как актрисы»

Миллион неудобных вопросов и честные ответы — в интервью с Еленой Подкаминской

OK!
Гид по метавселенной Гид по метавселенной

Всё, что вы хотели знать о метавселенных, но боялись спросить

Robb Report
Человек из Петербурга Дормидошин опережает Pitti Uomo на два года вперед. Как ему это удается? Человек из Петербурга Дормидошин опережает Pitti Uomo на два года вперед. Как ему это удается?

Юрий Дормидошин первым в городе стал носить «интеллектуальные» бренды

Собака.ru
История «Артека»: как рай советских пионеров превращался в кошмар История «Артека»: как рай советских пионеров превращался в кошмар

Каждый советский ребёнок мечтал побывать в летнем лагере «Артек»

Популярная механика

Истребитель 1970-х годов, который сохранил свою актуальность и по сей день

Популярная механика
Открыть в приложении