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

Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам

Почему в интернете мужчины получают меньше внимания, чем девушки?

Популярная механика
Устойчивые мифы: 7 популярных заблуждений о мировых достопримечательностях Устойчивые мифы: 7 популярных заблуждений о мировых достопримечательностях

Предлагаем семь мифов о достопримечательностях, которые стоит развенчать

Вокруг света
На шаг ближе к беспилотному будущему: новые возможности обработки геоданных появились в России На шаг ближе к беспилотному будущему: новые возможности обработки геоданных появились в России

Зачем нам нужно развивать геоинформационные технологии?

ТехИнсайдер
Какая река самая длинная? Ответ не так прост Какая река самая длинная? Ответ не так прост

Длина реки больше не считается справедливой мерой

Популярная механика
Как табачные компании приучили женщин курить через идеи феминизма Как табачные компании приучили женщин курить через идеи феминизма

Как капитализм благими намерениями приучил женщин курить

Maxim
Алгоритм отследит настроение свиней по их визгу Алгоритм отследит настроение свиней по их визгу

Состояние свиней на ферме можно автоматически отследить по звукам

N+1
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
Болезнь Брюса Уиллиса: что такое афазия и как с ней живут Болезнь Брюса Уиллиса: что такое афазия и как с ней живут

Что такое афазия, как её лечат и как меняется жизнь при этом диагнозе

РБК
Как устроить родственника в пансионат для пожилых людей: 5 шагов Как устроить родственника в пансионат для пожилых людей: 5 шагов

Что нужно сделать, чтобы подготовить родственника к переезду в пансионат?

Psychologies
Подросток Лимонов. Продолжение Подросток Лимонов. Продолжение

В СССР Лимонов не был диссидентом, но был чужим для советской системы

Esquire
Как говорить с близкими о политике? Как говорить с близкими о политике?

Как выстраивать общение, чтобы не ругаться

Psychologies
Спасет от морщин: 8 правил для массажа лица Спасет от морщин: 8 правил для массажа лица

Массаж лица эффективен против морщин и для приведения мышц в тонус

VOICE
Больше шансов: как хакатоны помогают поступить в университет и найти работу Больше шансов: как хакатоны помогают поступить в университет и найти работу

Хакатоны позволяют не просто померяться силами, но и зарекомендовать себя

CHIP
В поиске красоты В поиске красоты

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

Seasons of life
ТОП-5 самых стильных сериалов ТОП-5 самых стильных сериалов

Эти фильмы смотрят, чтобы вдохновиться модными образами героинь

Лиза
Кто мы друг другу? Кто мы друг другу?

Соединиться душой и телом с любимым – не прихоть, а потребность

Psychologies
«Беги, пока не станет хуже»: роман о женщине, спасавшей еврейских детей во Франции «Беги, пока не станет хуже»: роман о женщине, спасавшей еврейских детей во Франции

Отрывок из романа Кристин Хармель «Книга утраченных имен»

Forbes
Ангел-хранитель Петербурга: как талант архитектора Ирины Бенуа приумножил фамилию Ангел-хранитель Петербурга: как талант архитектора Ирины Бенуа приумножил фамилию

После всех обстрелов Ленинград, казалось, никогда не будет прежним

Популярная механика
Актинобактерии Pseudonocardiaceae захватили древнюю китайскую гробницу Актинобактерии Pseudonocardiaceae захватили древнюю китайскую гробницу

Биологи провели исследование микробиома ханьской гробницы Дахутин

N+1
Танец в подарок мужу: самый скандальный сюрприз принцессы Дианы для Чарльза Танец в подарок мужу: самый скандальный сюрприз принцессы Дианы для Чарльза

Самый необычный перформанс принцессы Дианы

Cosmopolitan
Как оптимизировать свой Mac для игр: 4 секрета Как оптимизировать свой Mac для игр: 4 секрета

На устройствах с macOS действительно можно комфортно играть

Популярная механика
Кис-кис в каплях Кис-кис в каплях

Обычная вода может превратиться в перекись водорода

Наука и жизнь
Эти женщины притворялись мужчинами, чтобы получить признание. Удивительные истории прошлого, которые изменили мир Эти женщины притворялись мужчинами, чтобы получить признание. Удивительные истории прошлого, которые изменили мир

Перед вами истории пяти женщин, которые помогли изменить права женщин в мире

ТехИнсайдер
Что мы должны родителям Что мы должны родителям

Сколько мы должны отдать родителям за жизнь, заботу и воспитание?

Psychologies
20 растений, которые всегда должны расти рядом: идеальная совместимость в саду 20 растений, которые всегда должны расти рядом: идеальная совместимость в саду

Растения-компаньоны или правила совместных посадок

Популярная механика
На помощь! Как понять, верить ли благотворительной организации На помощь! Как понять, верить ли благотворительной организации

Как проверить благотворительную организацию на честность?

Cosmopolitan
«Вы не должны носить брюки»: как моделей Dior собирали на первый показ в СССР «Вы не должны носить брюки»: как моделей Dior собирали на первый показ в СССР

Как Москва впервые увидела моделей Dior?

Cosmopolitan
Я и моя тень: Ревва, Малышева и еще 5 звезд, у которых есть близнецы и двойняшки Я и моя тень: Ревва, Малышева и еще 5 звезд, у которых есть близнецы и двойняшки

Близнецы и двойняшки знаменитостей, о которых вы, скорее всего, не слышали

VOICE
Гид по джинсам от Энн Хэтэуэй, главной поклонницы денима в Голливуде Гид по джинсам от Энн Хэтэуэй, главной поклонницы денима в Голливуде

Стиль Энн Хэтэуэй — чему мы можем поучиться?

Cosmopolitan
Это всего лишь конец света... Это всего лишь конец света...

Памяти Гаспара Ульеля – актера, философа, эстета

Playboy
Открыть в приложении