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

Прыжки на батуте: упражнения, которые помогут подготовиться к лету Прыжки на батуте: упражнения, которые помогут подготовиться к лету

Фитнес-тренер Hasttings Александр Хмель расскажет о 5 упражнениях на батутах

Популярная механика
Сырой картофель, макияж, ресницы: модель рассказала, как выглядеть вдвое моложе Сырой картофель, макияж, ресницы: модель рассказала, как выглядеть вдвое моложе

Лиза Лаура поделилась секретом своей вечной молодости

VOICE
Ланч-боксы с подогревом: как они работают и стоит ли брать Ланч-боксы с подогревом: как они работают и стоит ли брать

Как работает ланч-бокс с подогревом и стоит ли вообще его покупать?

CHIP
Как привести себя в ресурсное состояние прямо сейчас Как привести себя в ресурсное состояние прямо сейчас

Где взять ресурсы, когда одолевает тревога?

Psychologies
Я вижу, о чем вы думаете Я вижу, о чем вы думаете

Как агенты ФБР читают людей

kiozk originals
На помощь! Как понять, верить ли благотворительной организации На помощь! Как понять, верить ли благотворительной организации

Как проверить благотворительную организацию на честность?

Cosmopolitan
12 продуктов, которые диетологи стараются есть каждый день 12 продуктов, которые диетологи стараются есть каждый день

Эти продукты сделают лучше не только нашу фигуру, но и здоровье

Популярная механика
Какие машины выпускают в Северной Корее: «Свисток», «Кукушка» и другие Какие машины выпускают в Северной Корее: «Свисток», «Кукушка» и другие

Как устроена автомобильная реальность Северной Кореи

РБК
Энергетическая революция: британский токамак готов поставлять термоядерную энергию для промышленности Энергетическая революция: британский токамак готов поставлять термоядерную энергию для промышленности

Токамак ST-40 достиг температуры 100 миллионов °C

Популярная механика
В раме – целый мир В раме – целый мир

Кажется, у Кати Абламской волшебные нити — из самого сердца земли

Seasons of life
История кухарки, которая заразила полсотни человек: первый «нулевой пациент» История кухарки, которая заразила полсотни человек: первый «нулевой пациент»

Мэри Маллон стала первым в истории медицины «нулевым пациентом»

Популярная механика
Важная фигура: что такое гештальт и зачем его закрывать Важная фигура: что такое гештальт и зачем его закрывать

О гештальттерапии, незавершенных гештальтах и пользе от их закрытия

Forbes
Не «Курсерой» единой. Где учиться популярным профессиям онлайн Не «Курсерой» единой. Где учиться популярным профессиям онлайн

Российские сервисы, которые помогут получить дополнительное образование

СНОБ
Квантовый квадрат Эйлера поможет cкорректировать ошибки в квантовых вычислениях Квантовый квадрат Эйлера поможет cкорректировать ошибки в квантовых вычислениях

Физики нашли квантовое решение 243-летней математической задачи

N+1
В поиске красоты В поиске красоты

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

Seasons of life
«Дядя Ваня» по-японски: зачем смотреть фильм «Сядь за руль моей машины» «Дядя Ваня» по-японски: зачем смотреть фильм «Сядь за руль моей машины»

«Сядь за руль моей машины» — история о молчании, словах и всем, что между

РБК
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
«Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме»: заглавное эссе из книги Джоан Дидион, звезды американской «Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме»: заглавное эссе из книги Джоан Дидион, звезды американской

Книга «Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме» Джоан Дидион

Esquire
Что мешает тебе стать богатой: объясняет Михаил Лабковский Что мешает тебе стать богатой: объясняет Михаил Лабковский

Симптомы "врожденной бедности"

VOICE
Девять забавных историй о NASA: курьезы космического агентства Девять забавных историй о NASA: курьезы космического агентства

События из жизни НАСА связаны не только с космическими достижениями

ТехИнсайдер
Хочется, но колется: все, что ты хотела знать о ботоксе Хочется, но колется: все, что ты хотела знать о ботоксе

Делать уколы ботокса или нет? Но как не стать «куклой» и не потерять мимику?

VOICE
Как починить компьютер, который стал перезапускаться? Избавляемся от проблемы самостоятельно Как починить компьютер, который стал перезапускаться? Избавляемся от проблемы самостоятельно

Почему компьютер сам перезапускается и что с этим делать

Популярная механика
Дроны-спасатели в Сербии: беспилотники, способные предотвращать катастрофы Дроны-спасатели в Сербии: беспилотники, способные предотвращать катастрофы

Съемка с высоты птичьего полета пользуется спросом в разных областях жизни

Популярная механика
Сила сестринства: как женщины собираются в кризисных ситуациях и помогают другим Сила сестринства: как женщины собираются в кризисных ситуациях и помогают другим

Несколько примеров женской взаимопомощи даже в самых сложных ситуациях

Forbes
3500 км по Индии: Без карты. Без путеводителя. На трех колесах 3500 км по Индии: Без карты. Без путеводителя. На трех колесах

О незабываемых приключениях в Индии от первого лица

Playboy
Четкий план на завтра: как помочь людям с ментальными нарушениями преодолеть тревогу Четкий план на завтра: как помочь людям с ментальными нарушениями преодолеть тревогу

Как помочь своим родным и подопечным пережить трудный период

Forbes
6 крутых функций Telegram, о которых вы не знали 6 крутых функций Telegram, о которых вы не знали

Малоизвестные функции Telegram, которые могут вас удивить

Популярная механика
Самолет комсомольцев Самолет комсомольцев

Уникальный авиационный проект, созданный комсомольцами и на деньги комсомола

Популярная механика
В главной роли В главной роли

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

Psychologies
Женщина, которая помнит все: невероятная история 31-летней Ребекки Женщина, которая помнит все: невероятная история 31-летней Ребекки

Оказывается, в том, чтобы досконально помнить всю свою жизнь, есть масса минусов

Psychologies
Открыть в приложении