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

Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов

Что такое прототипирование интерфейсов и с какой целью используется?

Популярная механика
Не шутите с милотой: какие заболевания могут передать человеку домашние животные Не шутите с милотой: какие заболевания могут передать человеку домашние животные

За всем этим ми-ми-ми скрывается отряд опасных для человека заболеваний

ТехИнсайдер
Что такое «коллапс модели», чем он угрожает развитию ИИ и человека Что такое «коллапс модели», чем он угрожает развитию ИИ и человека

Сегодня активно обсуждается «коллапс модели». Насколько это опасно?

ТехИнсайдер
Как вырастить алоэ вера и правильно за ним ухаживать — полная инструкция Как вырастить алоэ вера и правильно за ним ухаживать — полная инструкция

Алоэ вера — популярное комнатное растение, но как за ним ухаживать?

Cosmopolitan
Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет? Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет?

Наличие пениса и мозга составляют правильный тандем всей мужской жизни

Maxim
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
Далласский клуб конспирологов Далласский клуб конспирологов

«Как убили Джона Кеннеди»: Оливер Стоун снова трубит о «преступлении века»

Weekend
Для самых нервных: может ли магний помочь при тревоге Для самых нервных: может ли магний помочь при тревоге

Как снизить уровень стресса, в котором ты находишься? Поможет ли магний?

Cosmopolitan
7 книг, которые помогут найти в себе силы жить и любить 7 книг, которые помогут найти в себе силы жить и любить

Книги, которые помогут перестроить свой внутренний компас на новые смыслы

Популярная механика
Кроличьи сказки Кроличьи сказки

Кролик в бабочке готовится к 70-летию: история знаменитого логотипа

Playboy
Выплывают расписные: почему современные королевы носят «кокошники» Выплывают расписные: почему современные королевы носят «кокошники»

Кокошники остались не только в музеях, но и в королевских сокровищницах

Cosmopolitan
А взрослые дома есть? А взрослые дома есть?

Мы не всегда замечаем сами, как попадаем в то или иное состояние

Psychologies
Почему у животных разные формы зрачков Почему у животных разные формы зрачков

Как объяснить разнообразие зрачков у животных?

Популярная механика
Достаточно хорошие Достаточно хорошие

В нагрузку к ребенку родителям достается целый воз ожиданий

Psychologies
Шутить изволите? Шутить изволите?

О чем говорит твое чувство юмора

Лиза
Дружи как девчонка: чему стоит поучиться у женщин Дружи как девчонка: чему стоит поучиться у женщин

Разбираем стереотипы о женской дружбе

Cosmopolitan
Имеет ли смысл считать калории и как это делать Имеет ли смысл считать калории и как это делать

Что такое норма калорий и стоит ли её занижать или завышать?

РБК
Топ-3 страха фрилансера: как с ними справиться Топ-3 страха фрилансера: как с ними справиться

Какие сложности чаще всего возникают на фрилансе и как с ними справляться?

Psychologies
Ангельское число 666: что оно означает и почему его не нужно бояться Ангельское число 666: что оно означает и почему его не нужно бояться

Что означает число 666 и как действовать, если ты стала слишком часто его видеть

Cosmopolitan
Лиса: образ жизни, повадки и другие интересные факты Лиса: образ жизни, повадки и другие интересные факты

Действительно лисы так хитры, как их описывают в сказках?

Популярная механика
«У меня закончились все подружки»: вторая жена Михаила Круга о его ревности «У меня закончились все подружки»: вторая жена Михаила Круга о его ревности

Марина Базанова рассказала о семейной жизни с Михаилом Кругом

Cosmopolitan
Женщина из СССР дослужилась до капитана и провела корабль через арктические льды. Как ей удалось спасти экипаж? Женщина из СССР дослужилась до капитана и провела корабль через арктические льды. Как ей удалось спасти экипаж?

«Молодая советская женщина провела корабль сквозь полярные льды!»

ТехИнсайдер
«Почему ты била меня в детстве?» Как воспитывала Сталина его мать Кеке «Почему ты била меня в детстве?» Как воспитывала Сталина его мать Кеке

Мать Сталина всегда верила, что ее сына ждет особая судьба

Cosmopolitan
Подлинная история «полуночного экспресса» Подлинная история «полуночного экспресса»

Голливуд не врал, «Полуночный экспресс» снят действительно по реальным событиям

Maxim
Эффект Барнума: почему предсказания и гороскопы сбываются Эффект Барнума: почему предсказания и гороскопы сбываются

Почему кажется, что гороскопы написаны прямо про тебя?

Cosmopolitan
Как увеличить скорость работы смартфона на Android Как увеличить скорость работы смартфона на Android

Любой смартфон со временем начинает тормозить, что можно сделать?

ТехИнсайдер
25 человек, у которых явно не задался день 25 человек, у которых явно не задался день

Смейтесь над своими неудачами и не злитесь, когда это делают другие!

Популярная механика
Своими руками: 20 инструментов для огорода, которые практически ничего не стоят Своими руками: 20 инструментов для огорода, которые практически ничего не стоят

Как применять с пользой то, что вы обычно выкидываете?

Популярная механика
Андрей Могучий: «У нас в стране театр — это индустрия, которая реально хорошо работает» Андрей Могучий: «У нас в стране театр — это индустрия, которая реально хорошо работает»

Художественный руководитель БДТ — об ощущении наступления новой эпохи

Эксперт
«Толпа фаундеров с квадратными глазами»: как Ереван стал для россиян новой Долиной «Толпа фаундеров с квадратными глазами»: как Ереван стал для россиян новой Долиной

С какими трудностями столкнулись россияне при переезде бизнеса в Армению?

Forbes
Открыть в приложении