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

Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов

При многообразии видов отдыха есть универсальная вещь, которая пригодится везде

Популярная механика
Кто проживает на дне Марианской впадины: обитатели глубин Кто проживает на дне Марианской впадины: обитатели глубин

Рассказываем все, что известно о таинственных существах, обитающих на глубине

ТехИнсайдер
Назад в будущее: почему IT-гиганты стали инвестировать миллиарды в атомную энергию Назад в будущее: почему IT-гиганты стали инвестировать миллиарды в атомную энергию

Почему корпорации ищут спасение «старом» атоме и причем тут ИИ?

Forbes
Диета при холецистите Диета при холецистите

Как питаться при воспалении желчного пузыря

Лиза
Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив

Одно упражнение для поддержания психологической устойчивости

Inc.
Перспективы строительной отрасли Перспективы строительной отрасли

Независимость от импорта может вывести строительную отрасль в лидеры экономики

СНОБ
Алёна Хмельницкая: «Меня не старят седые волосы — я себе нравлюсь» Алёна Хмельницкая: «Меня не старят седые волосы — я себе нравлюсь»

Алёна Хмельницкая — о проекте на Netflix и съемках за границей

Cosmopolitan
Не просто специя: польза пажитника для красоты и здоровья Не просто специя: польза пажитника для красоты и здоровья

Чем полезен пажитник и как его принимать?

Cosmopolitan
Открытый свету Открытый свету

Небольшой садовый домик с летней террасой

Идеи Вашего Дома
Каких людей нельзя впускать в свою жизнь — совет от протоиерея Сергия Филимонова Каких людей нельзя впускать в свою жизнь — совет от протоиерея Сергия Филимонова

Как научиться разбираться в людях?

Cosmopolitan
Как перепрошить мозг человека? Как перепрошить мозг человека?

Насколько быстрее было бы загрузить знания прямо в мозг!

Популярная механика
Психология зла: почему так легко быть троллем и заниматься кибербуллингом Психология зла: почему так легко быть троллем и заниматься кибербуллингом

Отрывок из книги «Психология зла. Почему человек выбирает темную сторону»

Forbes
Не могу остановиться: как перестать много есть на нервной почве Не могу остановиться: как перестать много есть на нервной почве

Что такое эмоциональное переедание и как с ним справиться?

Cosmopolitan
Элемент золотой подвески из Новгорода изготовили из римской мозаики Элемент золотой подвески из Новгорода изготовили из римской мозаики

Необычный медальон нашли во время раскопок остатков дома начала XIII века

N+1
Можно ли выиграть в лотерею или все подстроено: научный подход Можно ли выиграть в лотерею или все подстроено: научный подход

В погоне за удачей люди покупают лотерейные билеты, но можно ли что-то выиграть

ТехИнсайдер
Циркулярными ридберговскими состояниями научились управлять с помощью света Циркулярными ридберговскими состояниями научились управлять с помощью света

Физики показали возможность управления циркулярными ридберговскими состояниями

N+1
«Путешествие к муравьям» «Путешествие к муравьям»

Отрывок из книги «Путешествие к муравьям» о том, как муравьи живут между собой

N+1
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
Диета «7 лепестков»: меню на каждый день, рецепты и результат Диета «7 лепестков»: меню на каждый день, рецепты и результат

Цветик-семицветик для похудения: эффективная диета на неделю

VOICE
5 рецептов, которым позавидует американский фастфуд 5 рецептов, которым позавидует американский фастфуд

Рецепты классных и полезных бургеров, стрипсов, крылышек и сэндвичей

Cosmopolitan
«Чем пахнет дождь?» «Чем пахнет дождь?»

Отрывок из книги «Чем пахнет дождь?» — что будет, если оказаться в облаке

N+1
Туберкулез в жизни и искусстве: обсуждение режиссера, художницы и врача Туберкулез в жизни и искусстве: обсуждение режиссера, художницы и врача

Как переплетены туберкулез в жизни и в искусстве

РБК
Самые большие ударные кратеры на Земле: следы древних метеоритов Самые большие ударные кратеры на Земле: следы древних метеоритов

Какие столкновения астероидов с Землей оставили самые большие кратеры?

Популярная механика
Проект Icarus по наблюдению за миграциями животных с борта МКС остановлен по инициативе «Роскосмоса» Проект Icarus по наблюдению за миграциями животных с борта МКС остановлен по инициативе «Роскосмоса»

Работа проекта Icarus, программы по отслеживанию миграций животных с помощью МКС

N+1
Кто такие ассирийцы: история древнего города Ассирия Кто такие ассирийцы: история древнего города Ассирия

Ассирийцы – один из самых древних народов мира

Популярная механика
Что едят Наоми Кэмпбелл и другие топ-модели на ужин — 10 рецептов Что едят Наоми Кэмпбелл и другие топ-модели на ужин — 10 рецептов

Ужинать можно и нужно: знаменитости подсказывают, что они едят на ужин

VOICE
Чеховские страсти и японское спокойствие: чем хорош фильм Чеховские страсти и японское спокойствие: чем хорош фильм

"Сядь за руль моей машины" — в чем притягательность этого медитативного кино

Esquire
Все о мигрени: современные способы профилактики головной боли Все о мигрени: современные способы профилактики головной боли

Мигрень: какие лекарства действительно работают, а какие – нет

Популярная механика
20 ответов на простые вопросы о сексе 20 ответов на простые вопросы о сексе

Честные ответы на самые простые вопросы про это

Playboy
Вампиры, супергерои и чудо-технологии: лучшие сериалы для тревожных времен Вампиры, супергерои и чудо-технологии: лучшие сериалы для тревожных времен

Сериалы, которые помогут ненадолго отключиться от внешнего мира

Forbes
Открыть в приложении