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 сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику

Собирать компост на даче необходимо. Как это сделать правильно?

Популярная механика
5 диких традиций, калечащих женщин в разные времена 5 диких традиций, калечащих женщин в разные времена

Бинты, дамское седло, пояс верности и другие традиции, которые калечили женщин

Популярная механика
Это я беру на себя: почему бизнес все чаще размещает IT-решения на своих серверах Это я беру на себя: почему бизнес все чаще размещает IT-решения на своих серверах

Почему бизнес предпочитает развивать свою IT-инфраструктуру?

Forbes
«Нравится ли мне жить?»: 10 цитат из лекции психолога Альфрида Лэнгле «Нравится ли мне жить?»: 10 цитат из лекции психолога Альфрида Лэнгле

Цитаты из лекции Альфрида Лэнгле «Что делает нашу жизнь ценной?

Psychologies
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
10 самых красивых и необычных петроглифов 10 самых красивых и необычных петроглифов

На Земле есть около 20 000 петроглифов — вырезанных в камне изображений

Популярная механика
Семья этой китаянки была в шоке, когда нашла ее фотоальбом: история Люн Пин, которая долгие годы скрывала свое прошлое Семья этой китаянки была в шоке, когда нашла ее фотоальбом: история Люн Пин, которая долгие годы скрывала свое прошлое

Люн Пин — певица, которой пришлось бежать из своей страны

Популярная механика
Зачем ученые стреляют лазером в Луну и при чем тут гравитационные волны? Зачем ученые стреляют лазером в Луну и при чем тут гравитационные волны?

Как Луну можно использовать в качестве гигантского детектора гравитационных волн

Популярная механика
Антикризисное управление персоналом: 4 стратегические ошибки Антикризисное управление персоналом: 4 стратегические ошибки

Ошибки, которые легко допустить в бизнесе в период неопределенности

Inc.
«Я родилась рабыней» — отрывок из книги Харриет Джейкобс «Я родилась рабыней» — отрывок из книги Харриет Джейкобс

Отрывок из автобиографии рабыни Харриет Джейкобс

СНОБ
Прекрати самобичевание: 6 шагов к избавлению от чувства вины Прекрати самобичевание: 6 шагов к избавлению от чувства вины

Можно ли как-то избавиться от чувства вины?

VOICE
Луноход обнаружил загадочные стеклянные шарики на обратной стороне Луны Луноход обнаружил загадочные стеклянные шарики на обратной стороне Луны

Китайская миссия Yutu-2 сделала ещё одно открытие на обратной стороне Луны

Популярная механика
5 ежедневных привычек, которые убивают здоровье 5 ежедневных привычек, которые убивают здоровье

Обязательно проверьте, нет ли у вас какой-либо из самых опасных вредных привычек

Популярная механика
Философия трудных времен: как стоицизм помогает справляться с неопределенностью Философия трудных времен: как стоицизм помогает справляться с неопределенностью

Какие стоические идеи и практики помогают жить в условиях стресса и тревоги

Forbes
Следы на песке: история автопробега Андре Ситроена через Сахару Следы на песке: история автопробега Андре Ситроена через Сахару

Андре Ситроен и внедорожник от инженера Николая II в автопробеге через Африку

Esquire
Почему «Крестный отец» в первую очередь семейная драма, а не гангстерский боевик Почему «Крестный отец» в первую очередь семейная драма, а не гангстерский боевик

«Крестный отец» — конфликт традиционного общества с городской цивилизацией

Esquire
6 отечественных фильмов, получивших «Оскар» 6 отечественных фильмов, получивших «Оскар»

Как развивались отношения отечественного кинематографа и «Оскара»

РБК
Вопрос психологу: кто такие нарциссы и как с ними быть? Вопрос психологу: кто такие нарциссы и как с ними быть?

Кто же такие нарциссы, как строить с ними отношения и как от них убежать?

Esquire
Я принимаю себя Я принимаю себя

Почему нам так сложно принять себя и как это исправить?

Домашний Очаг
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
6 книг, которые поддержат в непростое время 6 книг, которые поддержат в непростое время

Если вам не хватает опоры в реальном мире, обращайтесь к романам

Esquire
Счастливые килограммы: почему мы толстеем после свадьбы Счастливые килограммы: почему мы толстеем после свадьбы

Почему после свадьбы многие женщины толстеют.

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

Российские сервисы, которые помогут получить дополнительное образование

СНОБ
Зачем нам красота и почему сегодня она нужна каждому Зачем нам красота и почему сегодня она нужна каждому

Почему красота — то, за что можно держаться в полные сомнений моменты

РБК
Апельсинки от осинки: 5 непутевых детей известных актеров Апельсинки от осинки: 5 непутевых детей известных актеров

Пять "апельсинок", которые все же родились у "осинок"

Популярная механика
Красота без фильтров Красота без фильтров

Как полюбить себя настоящую? Что лучше – красота естественная или искусственная?

Grazia
3 самых важных сражения Второй мировой войны, которые изменили ее ход 3 самых важных сражения Второй мировой войны, которые изменили ее ход

Вторая мировая война была полна кровопролитных битв и героических подвигов

Популярная механика
Уникальные зедонки и прочие зеброиды: какие они, гибриды зебр и других лошадиных Уникальные зедонки и прочие зеброиды: какие они, гибриды зебр и других лошадиных

Гибриды зебр: разбираемся, кто кому кто в межпородовых семьях

Популярная механика
Палеопатологи просветили две древнеегипетские мумии из «Долины Царей» Палеопатологи просветили две древнеегипетские мумии из «Долины Царей»

Палеопатологи исследовали две египетские мумии времен XVIII и XXII династий

N+1
Как выбрать мульчу для дачи и сада – советы и полный гид по всем видам Как выбрать мульчу для дачи и сада – советы и полный гид по всем видам

Виды мульчи, которые уменьшат работу на даче или в саду

Cosmopolitan
Открыть в приложении