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

10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда 10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда

Растительное масло, соя и даже рыба могут быть очень опасны для нашего здоровья

Популярная механика
Казнь королевы: как Мария-Антуанетта извинилась перед своим палачом Казнь королевы: как Мария-Антуанетта извинилась перед своим палачом

Почему французский народ так ненавидел Марию-Антуанетту?

Популярная механика
Тела при нагревании расширяются, но не всегда Тела при нагревании расширяются, но не всегда

Что сдерживает тепловое расширение в уникальном сплаве из четырех элементов

ТехИнсайдер
Какая река самая длинная? Ответ не так прост Какая река самая длинная? Ответ не так прост

Длина реки больше не считается справедливой мерой

Популярная механика
Все фильмы Пон Джун Хо, снявшего «Микки 17» и «Паразиты»: от худшего к лучшему Все фильмы Пон Джун Хо, снявшего «Микки 17» и «Паразиты»: от худшего к лучшему

8 фильмов южнокорейского режиссера, от легких комедий до мощных триллеров

Maxim
Как найти общий язык интроверту и экстраверту? Как найти общий язык интроверту и экстраверту?

Как общаться с человеком, если у вас разные взгляды на отношения?

Здоровье
Эффект копипаста: 10 дочерей звезд, которые выросли копиями своих мам Эффект копипаста: 10 дочерей звезд, которые выросли копиями своих мам

Рассматриваем снимки дочерей звезд, которые невероятно похожи на знаменитых мам!

Cosmopolitan
12 неприхотливых подвесных растений, которые освежат любой интерьер 12 неприхотливых подвесных растений, которые освежат любой интерьер

Эти подвесные растения оживят любое пространство

Cosmopolitan
Огуречный рассол: не спеши выливать Огуречный рассол: не спеши выливать

7 неожиданных применений огуречного рассола в быту

Лиза
«Жалею, что мою сестру не отдали в детский дом» «Жалею, что мою сестру не отдали в детский дом»

Что делать, если мать стремится переложить обязанности на других детей?

Psychologies
Разумная диета: 5 продуктов, которые помогут сбросить вес после 50 лет Разумная диета: 5 продуктов, которые помогут сбросить вес после 50 лет

Продукты, которые помогут не набирать вес

ТехИнсайдер
История одного здания: Московская удельная контора История одного здания: Московская удельная контора

Усадьба, которая вошла в историю как Московская удельная контора

Культура.РФ
Анна Варпаховская. Ангел навынос Анна Варпаховская. Ангел навынос

Удивительно, но Анна Варпаховская за сорок лет не слишком изменилась

Коллекция. Караван историй
Физики разобрались с квазибрэгговской дифракцией атомного конденсата на оптических решетках Физики разобрались с квазибрэгговской дифракцией атомного конденсата на оптических решетках

Описали, как зависит характер квазибрэгговской дифракции атомного конденсата

N+1
Все включены Все включены

Что такое инклюзия в индустрии красоты и как она перевернула весь мир

Cosmopolitan
Как Мария Трубникова открыла первую благотворительную организацию для женщин Как Мария Трубникова открыла первую благотворительную организацию для женщин

Мария Трубникова посвятила свою жизнь борьбе за гендерное равенство

Forbes
Четыре поколения инцеста: шокирующая история семьи Кольт Четыре поколения инцеста: шокирующая история семьи Кольт

История потрясла всю Австралию. Семья Кольт вела уединенный образ жизни в глуши

VOICE
От ткацкого станка к ЭВМ: кто придумал перфокарты, которые легли в основу компьютеров От ткацкого станка к ЭВМ: кто придумал перфокарты, которые легли в основу компьютеров

Перфокарты – предки дискет, дисков, винчестеров, флеш-памяти

ТехИнсайдер
Переменная облачность Переменная облачность

Иногда хочется превратиться в существо-лежащее-на-спине-и-разглядывающее-облака

Вокруг света
Отрицать, забыть, подавлять: как работает механизм психологической защиты Отрицать, забыть, подавлять: как работает механизм психологической защиты

Может ли психологическая защита оказать негативное влияние?

Forbes
Ее похитил собственный отец: чем закончилась история Элизабет Фритцль, которая провела в подвале 24 года Ее похитил собственный отец: чем закончилась история Элизабет Фритцль, которая провела в подвале 24 года

Реальная история, которая потрясла весь мир своей невообразимой жестокостью

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
Витамин D для вегетарианцев Витамин D для вегетарианцев

Из каких продуктов вегетарианцы получают витамин D

Здоровье
6 продуктов, которых стоит избегать: это не едят эндокринологи 6 продуктов, которых стоит избегать: это не едят эндокринологи

С этими продуктами стоит быть осторожнее!

Популярная механика
В смартфон встроили анаморфный объектив и вытянутую матрицу В смартфон встроили анаморфный объектив и вытянутую матрицу

Модуль камеры для смартфонов с анаморфной и перископической оптической системой

N+1
«Так я и думал: баба!» «Так я и думал: баба!»

Почему стереотипы о женщинах за рулем до сих пор работают

Домашний Очаг
Насколько реальна совместимость по знакам зодиака? Насколько реальна совместимость по знакам зодиака?

Наша жизнь и наши отношения могут быть предопределены звездами

Cosmopolitan
Сумчатых куниц уличили в поедании человечины Сумчатых куниц уличили в поедании человечины

Сумчатые куницы охотно кормятся человеческими останками

N+1
Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции

Подвеска автомобиля — из чего она состоит и как устроена?

РБК
Что будет, если вы не сможете оплатить счет в ресторане? Придется ли мыть посуду? Что будет, если вы не сможете оплатить счет в ресторане? Придется ли мыть посуду?

Можно ли оплатить свой счет в ресторане мытьем посуды?

Популярная механика
Открыть в приложении