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

Ожоги: какие бывают, как лечить и что точно нельзя с ними делать Ожоги: какие бывают, как лечить и что точно нельзя с ними делать

Основные правила первой помощи при ожогах

Популярная механика
Как очистить Айфон перед продажей: подробная инструкция Как очистить Айфон перед продажей: подробная инструкция

Как правильно удалить данные с Айфона перед продажей?

CHIP
В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться

Как зумеры столкнулись с выгоранием от бесконечного скроллинга социальных сетей

Правила жизни
Нужно ли покупать ребенку мотоцикл: советы для тех, чей сын мечтает об экстремальном спорте Нужно ли покупать ребенку мотоцикл: советы для тех, чей сын мечтает об экстремальном спорте

Основоположник FMX в России — про детский мотоспорт и выбор экипировки

Популярная механика
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Как снизить тревожность сотрудников в условиях кризиса Как снизить тревожность сотрудников в условиях кризиса

Как снизить тревогу в команде и направить её в нужное русло?

Inc.
«Проще сделать самой»: как такая установка вредит женщинам «Проще сделать самой»: как такая установка вредит женщинам

«Лучше сама сделаю, чем буду объснять» — звучит знакомо?

Psychologies
Что произойдет с организмом, если перестать пить напитки с кофеином навсегда Что произойдет с организмом, если перестать пить напитки с кофеином навсегда

Пытаешься отказаться от кофе? Вместо 4–5 чашек чая в день пьешь чистую воду?

Cosmopolitan
Первая Первая

Анна Фишер — знаменитая американская астронавтка, «первая мама в космосе»

Популярная механика
Правда ли, что потеряв одно чувство, мозг обостряет другие Правда ли, что потеряв одно чувство, мозг обостряет другие

Что происходит, когда теряется какое-либо из пяти чувств?

Популярная механика
5 простых способов поддержать себя в непростое время 5 простых способов поддержать себя в непростое время

Несколько простых упражнений и действий, которые позволят опереться на себя

Esquire
Не трогай это! Что такое контактный дерматит Не трогай это! Что такое контактный дерматит

Каким бывает дерматит и почему он возникает?

РБК
Почему опасно долго лежать в постели Почему опасно долго лежать в постели

Признайтесь, вы не всегда можете встать с кровати с первым звонком будильника!

Популярная механика
Из-за заикания пришел в кино, из-за деменции уходит: биография Брюса Уиллиса Из-за заикания пришел в кино, из-за деменции уходит: биография Брюса Уиллиса

Как Брюс Уиллис пришел в кино?

Cosmopolitan
7 простых способов убрать жир с коленей 7 простых способов убрать жир с коленей

Как похудеть в коленях?

VOICE
Путь на Олимп Путь на Олимп

Как возродилась древняя традиция Олимпийских игр

Вокруг света
Что мы знаем о новой избраннице Берлускони — ради нее он бросил красавицу-модель Что мы знаем о новой избраннице Берлускони — ради нее он бросил красавицу-модель

Попытаемся побольше узнать об избраннице любвеобильного Сильвио Берлускони

Cosmopolitan
ТОП-5 самых стильных сериалов ТОП-5 самых стильных сериалов

Эти фильмы смотрят, чтобы вдохновиться модными образами героинь

Лиза
Не друг и не враг: какова изнанка отношений Турции и России и каким видит Стамбул свое место на политической карте мира? Не друг и не враг: какова изнанка отношений Турции и России и каким видит Стамбул свое место на политической карте мира?

Турция для России — больше, чем сосед; немногим меньше, чем близкий родственник

Esquire
Инспецы: как во времена Великой депрессии иностранцы ехали в СССР Инспецы: как во времена Великой депрессии иностранцы ехали в СССР

Эти люди бежали из других стран в СССР в надежде спрятаться от Великой депрессии

Cosmopolitan
Мы что-то упускаем Мы что-то упускаем

У тебя бывало ощущение, что все живут интересной жизнью, кроме тебя?

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
Интересные факты об ослах: где они живут, что едят и с кем дружат Интересные факты об ослах: где они живут, что едят и с кем дружат

Что мы не знаем об ослах?

Популярная механика
Как распознать ложь по языку тела: рабочие советы от спецагента ФБР Как распознать ложь по языку тела: рабочие советы от спецагента ФБР

На что обратить внимание, чтобы распознать ложь

Cosmopolitan
Мозговой штурм Мозговой штурм

Чем искусственный мозг способен помочь детям с генетическими заболеваниями

Harper's Bazaar
Знаменитый рецепт чили от Кевина из сериала Знаменитый рецепт чили от Кевина из сериала

Как приготовить чили из сериала "Офис"?

Популярная механика
Какие растения любят подкормку из яичной скорлупы: удобрение, о котором должен знать каждый дачник Какие растения любят подкормку из яичной скорлупы: удобрение, о котором должен знать каждый дачник

Многие собирают скорлупу для подкормки растений, но используют её неправильно

Популярная механика
Автостопом по метавселенным Автостопом по метавселенным

Какие они, миры будущего, и в какую новую реальность они ведут нас

РБК
Инвазивных пауков уличили в охоте на британских летучих мышей Инвазивных пауков уличили в охоте на британских летучих мышей

Как инвазивные виды пауков нарушают экосистемы

N+1
«Любых денег не жалко»: как продавцы заставляют нас покупать ненужное «Любых денег не жалко»: как продавцы заставляют нас покупать ненужное

Способы воздействия на покупателя удивляют. Как избежать импульсивных расходов?

Psychologies
Открыть в приложении