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

7 комнатных растений, которые не ядовиты для домашних животных: ваша кошка будет в безопасности 7 комнатных растений, которые не ядовиты для домашних животных: ваша кошка будет в безопасности

Расскажем о совершенно безопасных для питомцев растениях

Популярная механика
Стабильно привлекательная для агроинвестиций Стабильно привлекательная для агроинвестиций

Липецкая область — один из главных сельскохозяйственных субъектов страны

Агроинвестор
Дорого и сложно: что тормозит внедрение ИИ в медицину Дорого и сложно: что тормозит внедрение ИИ в медицину

Почему внедрение инноваций в медицине происходит так медленно?

Forbes
Химики получили эластичный и биосовместимый полимер Химики получили эластичный и биосовместимый полимер

Этот эластичный и биосовместимый полимер можно применять для электромиографии

N+1
Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений

Как отличить истинные чувства от зависимости, способной разрушать нас изнутри?

VOICE
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
Живой пример: 5 случаев, когда коррекция бровей круто преобразила внешность Живой пример: 5 случаев, когда коррекция бровей круто преобразила внешность

Хороший броу-мастер сможет преобразить твои брови так, что ты себя не узнаешь!

Cosmopolitan
Солярий Солярий

Стоит ли пользоваться солярием? Взвешиваем все "за" и "против"

Здоровье
8 книг о легендарных исторических личностях: писатели, политики, механики и просто гении 8 книг о легендарных исторических личностях: писатели, политики, механики и просто гении

Книги, посвященные великим математикам, физикам, генетикам и просто светлым умам

Популярная механика
Археологи обнаружили древнейшие свидетельства использования охры в Восточной Азии Археологи обнаружили древнейшие свидетельства использования охры в Восточной Азии

Ученые раскопали стоянку, возраст которой около 40 тысяч лет

N+1
Как эмигрировать и не пожалеть: 5 ошибок, которые легко совершить Как эмигрировать и не пожалеть: 5 ошибок, которые легко совершить

С какими подводными камнями можно столкнуться, начав новую жизнь в другой стране

Psychologies
Лимонов и Нью-Йорк. 1975–1980 Лимонов и Нью-Йорк. 1975–1980

Лимонов переживает нервный срыв, пишет «Эдичку» и работает слугой миллиардера

Esquire
Простые упражнения для снятия эмоционального напряжения и мышечных зажимов Простые упражнения для снятия эмоционального напряжения и мышечных зажимов

Упражнения, которые помогут расслабиться и почувствовать себя лучше

Esquire
Лётчик и юридический махинатор: 10 фактов о Гарри Гудини Лётчик и юридический махинатор: 10 фактов о Гарри Гудини

Хоть Гарри Гудини и умер почти столетие назад, его загадочность не стала меньше

Популярная механика
«Человек изобрёл Бога»: спустя 340 лет разгадано письмо одержимой монашки «Человек изобрёл Бога»: спустя 340 лет разгадано письмо одержимой монашки

Несколько сотен лет понадобилась ученым, чтобы прочитать текст этого послания

VOICE

У каждой пары есть свой маленький ритуал

Playboy
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
Рыбацкие сети, бумага и яблочная кожура: из чего делают ремешки для часов Рыбацкие сети, бумага и яблочная кожура: из чего делают ремешки для часов

На смену классической натуральной коже приходят нетрадиционные материалы

РБК
Второй раз, но навсегда: история любви Фёдора Бондарчука и Паулины Андреевой Второй раз, но навсегда: история любви Фёдора Бондарчука и Паулины Андреевой

Невероятная и полная тайн историю любви Паулины Андреевой и Фёдора Бондарчука

VOICE
Дети и подростки в эпоху перемен Дети и подростки в эпоху перемен

Как воспитывать детей и подростков в условиях нестабильности

СНОБ
14 вредных привычек, которые стоят вам денег 14 вредных привычек, которые стоят вам денег

Львиная доля наших денег уходит на мелочи. Нам стоит пересмотреть свои привычки

Psychologies
Палеонтологи впервые обнаружили в Монголии останки верблюда Кноблоха Палеонтологи впервые обнаружили в Монголии останки верблюда Кноблоха

Верблюд Кноблоха жил на территории Монголии в эпоху позднего плейстоцена

N+1
Допрос в Штази и жизнь в сквоте: отрывок из биографии Ангелы Меркель Допрос в Штази и жизнь в сквоте: отрывок из биографии Ангелы Меркель

Отрывок из биографии Ангелы Меркель — как она отвечала на вопросы Штази

Forbes
Как переход к NFT превратил разработчика мобильных игр в многомиллиардную корпорацию Как переход к NFT превратил разработчика мобильных игр в многомиллиардную корпорацию

Как NFT влияет на мобильные игры

Forbes
Вызов мастера Вызов мастера

Джорджо Армани продолжает вести индустрию за собой

Harper's Bazaar
«Ожившая» Диана и голая беременная Мур: 8 самых провокационных обложек в истории «Ожившая» Диана и голая беременная Мур: 8 самых провокационных обложек в истории

Порой снимки, попадающие в журналы, получаются кричащими и неоднозначными

Cosmopolitan
На чем настаивать самогон? Семь убойных рецептов На чем настаивать самогон? Семь убойных рецептов

Необычные рецепты настоек и ликеров

Maxim
Вальгалла и тортики: 10 фактов о фильме Вальгалла и тортики: 10 фактов о фильме

Как из самого простого сюжета "Безумного Макса" получился эмоциональный боевик

Популярная механика
Кто мы друг другу? Кто мы друг другу?

Соединиться душой и телом с любимым – не прихоть, а потребность

Psychologies
Доктор Смерть: медики, которые оказались серийными убийцами Доктор Смерть: медики, которые оказались серийными убийцами

Люди, которые мечтали лечить людей, но вдруг начали убивать

VOICE
Открыть в приложении