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

Накликали беду: как правильно применять AI в работе с небольшим количеством данных Накликали беду: как правильно применять AI в работе с небольшим количеством данных

Самые известные AI-модели, такие как GPT-3, обучены на гигантских датасетах

Популярная механика
Анна Винтур Анна Винтур

Анна Винтур — прототип Миранды Пристли из «Дьявол носит Prada»

ЖАРА Magazine
Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер

За 15 лет видение о том, каким должен быть Ту-204, несколько раз менялось

ТехИнсайдер
Зачем современным физикам свинцовые слитки Древнего Рима? Зачем современным физикам свинцовые слитки Древнего Рима?

Для поиска редких процессов ученые используют технологии Древнего Рима

Популярная механика
Схватить, покрутить и нести на анализы: что делать, если укусил клещ Схватить, покрутить и нести на анализы: что делать, если укусил клещ

Как защищаться от клещей, и что делать, если паразит все-таки укусил

Forbes
От нимфомании до От нимфомании до

Крупные фигуры, как правило, порождают легенды, соответствующие их репутации

Популярная механика
Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина

На самом ли деле агент немецкого "Цеппелина" хотел убить вождя?

Популярная механика
Что такое джиротоник и как он помогает получить гибкое тело Что такое джиротоник и как он помогает получить гибкое тело

Как джиротоник помогает получить подтянутое тело и ясную голову?

РБК
От дикпика до любви От дикпика до любви

Как CEO дейтинг-сервиса нашла идеального парня

Playboy
8 опасных привычек, которые повышают риск деменции 8 опасных привычек, которые повышают риск деменции

Если хотите сохранить ясность ума до старости, откажитесь от этих привычек

Популярная механика
Лимонов и революция Лимонов и революция

Когда в Советском Союзе начинается перестройка, Лимонов преображается

Esquire
Кофемолки и ткацкие станки: чем занимались автопроизводители до машин Кофемолки и ткацкие станки: чем занимались автопроизводители до машин

Как производители перечниц и швейных машин перешли к созданию автомобилей?

РБК
Путь копытного: как люди одомашнили лошадь Путь копытного: как люди одомашнили лошадь

Как лошади покинули свою древнюю прародину и снова вернулись в нее одомашненными

Популярная механика
Идеальная плоскость: 5 способов, которые помогут избавиться от жира на животе Идеальная плоскость: 5 способов, которые помогут избавиться от жира на животе

Как бороться с животом? Изменить рацион!

Популярная механика
Химики проследили за диффузией изотопов углерода Химики проследили за диффузией изотопов углерода

Удалось наглядно показать процесс диффузии с помощью микроскопии

N+1
Худеть помогает глюкометр! Худеть помогает глюкометр!

Существует ли универсальный принцип питания, который подойдет всем?

Здоровье
Физики создали ахроматическую рентгеновскую линзу Физики создали ахроматическую рентгеновскую линзу

Aизики изготовили первую ахроматическую линзу для рентгеновского диапазона

N+1
Спите и ешьте: 5 научных способов похудеть Спите и ешьте: 5 научных способов похудеть

Что нужно учитывать, чтобы похудеть?

Популярная механика
Невидимый страж: что такое антивирус и как он работает Невидимый страж: что такое антивирус и как он работает

Как работает антивирус?

Популярная механика
Мать вождя: какие компрометирующие факты о матери Ленина скрывали в СССР Мать вождя: какие компрометирующие факты о матери Ленина скрывали в СССР

Родословная Ленина по-прежнему полна тайн

Популярная механика
Опасные места в вашей квартире: как защитить дом от микробов, радиации и формальдегида Опасные места в вашей квартире: как защитить дом от микробов, радиации и формальдегида

Недооценивать опасность самого популярного помещения в квартире нельзя

ТехИнсайдер
«Перебивать нельзя»: открываем секрет успешного общения «Перебивать нельзя»: открываем секрет успешного общения

Один из секретов успешного общения — умение слушать

Psychologies
Возможна ли дружба между мужчиной и женщиной? Возможна ли дружба между мужчиной и женщиной?

Какое место занимает сексуальность в отношениях друзей разного пола?

Psychologies
Как стартап из Филадельфии разработал роботов-собак для охраны границ США Как стартап из Филадельфии разработал роботов-собак для охраны границ США

Границу между США и Мексикой вскоре могут начать патрулировать роботы-собаки

Forbes
Островные сокровища Островные сокровища

Соцсети пестрят красивыми фотографиями туристов, снятыми в Сахалинской области

Отдых в России
Сочиняй мечты Сочиняй мечты

Соня Карпунина — о памятном подарке из космоса и необычных именах детей

OK!
Квантовая логика помогла изучить неупругие соударения холодных атомов и ионов Квантовая логика помогла изучить неупругие соударения холодных атомов и ионов

Данные эксперимента помогут точнее строить модели межатомного взаимодействия

N+1

Белла, Вирджиния, Валентина — каких женщин любил Марк Шагал

Популярная механика
Как формируются социальные связи подростков — отрывок из книги Лидии Денворт Как формируются социальные связи подростков — отрывок из книги Лидии Денворт

Биологические, психологические и эволюционные основы социальных связей

СНОБ
Оксана Васякина: «Степь». Отрывок из нового романа Оксана Васякина: «Степь». Отрывок из нового романа

Отрывок из романа Оксаны Васякиной «Степь» об отношениях с отцом

СНОБ
Открыть в приложении