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 возводят дымовые трубы Как возводят дымовые трубы

Какие мысли возникают у нас при виде дымовых труб, выпускающих в небо облака?

Популярная механика
Убить нельзя помиловать: за что Сталин расстрелял маршала-катастрофу Кулика? Убить нельзя помиловать: за что Сталин расстрелял маршала-катастрофу Кулика?

Маршал-катастрофа Григорий Иванович Кулик

Популярная механика
Аграрий 2.0: 10 профессий, показывающих, как технологии меняют сельское хозяйство Аграрий 2.0: 10 профессий, показывающих, как технологии меняют сельское хозяйство

От сити-фермеров до агроинженеров — спектр новых профессий впечатляет

Maxim
Алгоритм отследит настроение свиней по их визгу Алгоритм отследит настроение свиней по их визгу

Состояние свиней на ферме можно автоматически отследить по звукам

N+1
Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки

Почти у каждой сказки, которую вы читали в детстве, есть версия 18+...

ТехИнсайдер
Частоту магнонов увеличили в 60 раз Частоту магнонов увеличили в 60 раз

Ученые продемонстрировали генерацию высших гармоник для спиновых волн

N+1
«Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме»: заглавное эссе из книги Джоан Дидион, звезды американской «Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме»: заглавное эссе из книги Джоан Дидион, звезды американской

Книга «Ползут, чтоб вновь родиться в Вифлееме» Джоан Дидион

Esquire
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
Как уговорить близкого человека обратиться к врачу Как уговорить близкого человека обратиться к врачу

Случается, что мы находим тысячу причин, чтобы не идти к врачу. Почему?

Psychologies
8 продуктов, которые стоит включить в рацион при «забитых» артериях 8 продуктов, которые стоит включить в рацион при «забитых» артериях

Их стоит есть почаще и для профилактики, и чтобы очистить пострадавшие сосуды

Популярная механика
Когда (и почему) Константинополь стал Стамбулом? Когда (и почему) Константинополь стал Стамбулом?

Почему Константинополь стал опорой власти османских султанов

Популярная механика
От «лебедей» до BANI: как подготовиться к неприятному миру и функционировать в нем От «лебедей» до BANI: как подготовиться к неприятному миру и функционировать в нем

Как бизнесу выжить в таком непредсказуемом мире

Forbes
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
Достаточно хорошие Достаточно хорошие

В нагрузку к ребенку родителям достается целый воз ожиданий

Psychologies
10 лучших комнатных деревьев, которые освежат интерьер дома 10 лучших комнатных деревьев, которые освежат интерьер дома

Домашние деревья, которые могут стать акцентным элементом интерьера

Cosmopolitan
На волосок от смерти: как Константину Шукшину удалось вырваться из цепких лап немцев На волосок от смерти: как Константину Шукшину удалось вырваться из цепких лап немцев

Константин Шукшин не раз оказывался на волоске от смерти

Популярная механика
Гидрогель с добавками хлорида лития поглотил воду из воздуха Гидрогель с добавками хлорида лития поглотил воду из воздуха

Американские материаловеды создали материал с самой высокой скоростью сорбции

N+1
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
Любовь во время чумы: 80 лет в Касабланке Любовь во время чумы: 80 лет в Касабланке

Почему Касабланка, фильм 1942 года, до сих пор актуален?

РБК
Книги Книги

Путеводитель по библиографии Лимонова

Esquire
Вместе навсегда: почему мы боимся остаться без телефона даже на 5 минут Вместе навсегда: почему мы боимся остаться без телефона даже на 5 минут

Как понять, что ты действительно зависима от телефона?

VOICE
Птички, бабочки, цветы: 10 весенних идей для крошечных тату на теле Птички, бабочки, цветы: 10 весенних идей для крошечных тату на теле

Тренд на минималистичные тату не теряет актуальности много сезонов подряд

Cosmopolitan
5 знаменитых предсказаний Нострадамуса 5 знаменитых предсказаний Нострадамуса

Самые точные предсказания французского алхимика Нострадамуса

Cosmopolitan
Веселые и грустные фильмы о зомбирующей силе телевидения Веселые и грустные фильмы о зомбирующей силе телевидения

Фильмы о том, что человек может стать рабом телеящика

Maxim
Русский костюм изнутри Русский костюм изнутри

«Бывает красота движения и красота покоя. Русский костюм — костюм покоя»

Seasons of life
Что делают неврологи, когда у них болит голова: 8 приемов Что делают неврологи, когда у них болит голова: 8 приемов

Как справляются с головной болью сами врачи?

Psychologies
Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается

Сцепление: каким оно бывает и как понять, что оно неисправно

РБК
5 аудиокниг от известных психологов и психотерапевтов, которые помогут справиться с тревогой 5 аудиокниг от известных психологов и психотерапевтов, которые помогут справиться с тревогой

Аудиокниги для снижения тревоги, отвлечения от новостей и дурных мыслей

Maxim
Анна Котова-Дерябина: «Мама научила не жалеть денег на красоту» Анна Котова-Дерябина: «Мама научила не жалеть денег на красоту»

Актриса Анна Котова-Дерябина поделилась полезными бьюти-секретами

Cosmopolitan
Насколько реальна совместимость по знакам зодиака? Насколько реальна совместимость по знакам зодиака?

Наша жизнь и наши отношения могут быть предопределены звездами

Cosmopolitan
Открыть в приложении