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 выжить в технологической сингулярности? Как выжить в технологической сингулярности?

Что такое концепция сингулярности?

Популярная механика
Пилюли по подписке: могут ли нейросети и приложения заменить врача? Пилюли по подписке: могут ли нейросети и приложения заменить врача?

Могут ли нейросети корректно подбирать витамины и БАДы?

Inc.
Как ИИ копирует голоса и помогает мошенникам вымогать деньги Как ИИ копирует голоса и помогает мошенникам вымогать деньги

Как мошенники используют уникальную способность нейросетей к копированию голоса

Inc.
Продолжение истории Продолжение истории

Сейчас редко кто может гордиться тем, что построил дом своими руками

Идеи Вашего Дома
Как набрать мышечную массу согласно науке: секреты рельефного тела Как набрать мышечную массу согласно науке: секреты рельефного тела

Набор мышечной массы – это не просто про штангу и куриную грудку

ТехИнсайдер
На всю жизнь! Звездные стрижки, которые хорошо смотрятся в любом возрасте На всю жизнь! Звездные стрижки, которые хорошо смотрятся в любом возрасте

Какие стрижки будут актуальны и в 20, и в 50+ лет

VOICE
«В сложные времена выживают не сильные, а адаптивные»: карьерные советы главы «Каро» «В сложные времена выживают не сильные, а адаптивные»: карьерные советы главы «Каро»

Ольга Зинякова рассказала о своем подходе к работе

Forbes
Самая высокая женщина на свете: какой была её жизнь Самая высокая женщина на свете: какой была её жизнь

Когда Сэнди Аллен было 10 лет, её рост составлял 190 см

Популярная механика
Физики научились хранить кубиты с временным кодированием 20 миллисекунд Физики научились хранить кубиты с временным кодированием 20 миллисекунд

Физики продемонстрировали работу квантовой памяти для хранения кубитов

N+1
Как избавиться от храпа во сне: советы мужчинам дает врач-сомнолог Как избавиться от храпа во сне: советы мужчинам дает врач-сомнолог

Как храп влияет на здоровье и как от него избавиться?

Playboy
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
Далласский клуб конспирологов Далласский клуб конспирологов

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

Weekend
Спячка позволила желтобрюхим суркам притормозить эпигенетическое старение Спячка позволила желтобрюхим суркам притормозить эпигенетическое старение

Впадая в спячку, сурок не только пережидает холода, но и продлевает себе жизнь

N+1
8 советов по быстрой уборке: как эффективно и поскорее создать порядок (или его видимость) 8 советов по быстрой уборке: как эффективно и поскорее создать порядок (или его видимость)

Как убраться в последнюю минуту?

Популярная механика
Внутри Пушкина Внутри Пушкина

«Поэзия есть искусство границ, и никто не знает этого лучше, чем русский поэт»

Seasons of life
Раннее слабоумие: 5 тревожных сигналов Раннее слабоумие: 5 тревожных сигналов

Порой повышенная рассеянность говорит о начале деменции

Лиза
Опубликована полная последовательность человеческого генома Опубликована полная последовательность человеческого генома

Молекулярные биологи закончили собирать последовательность ДНК человека

N+1
Что мешает тебе стать богатой: объясняет Михаил Лабковский Что мешает тебе стать богатой: объясняет Михаил Лабковский

Симптомы "врожденной бедности"

VOICE
Как сделать, чтобы живот не урчал: 9 простых лайфхаков Как сделать, чтобы живот не урчал: 9 простых лайфхаков

Лучшие советы по преодолению урчания в животе

VOICE
Операция, которой люди боялись веками: 10 фактов о лоботомии Операция, которой люди боялись веками: 10 фактов о лоботомии

История помнит немало варварских практик в медицине. Лоботомия - самая пугающая

ТехИнсайдер
10 признаков дефицита магния в организме 10 признаков дефицита магния в организме

Как понять, что у вас в организме не хватает магния, и чем это грозит?

Популярная механика
«Мне приходится дома скрывать, что встречаюсь с парнем» «Мне приходится дома скрывать, что встречаюсь с парнем»

Сепарация — это в первую очередь задача ребенка

Psychologies
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
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
Subaru Forester. Трудности сурдоперевода Subaru Forester. Трудности сурдоперевода

Отчёт о поездке на новом Subaru Forester

4x4 Club
WayRay Holograktor для метавселенной: первый в мире автомобиль с голографическим остеклением WayRay Holograktor для метавселенной: первый в мире автомобиль с голографическим остеклением

Первый в мире автомобиль с голографическим AR-остеклением

Популярная механика
Не ждем, а готовимся: что делать, если вас уволили Не ждем, а готовимся: что делать, если вас уволили

Что делать, если вас незаконно уволили, и как компенсировать моральный вред

СНОБ
Цвет настроения Цвет настроения

Интерьер, тяготеющий к американской классике с разными оттенками синего

Идеи Вашего Дома
Гид по метавселенной Гид по метавселенной

Всё, что вы хотели знать о метавселенных, но боялись спросить

Robb Report
Как расположить к себе котиков? 10 небольших хитростей Как расположить к себе котиков? 10 небольших хитростей

Как эффективно подружиться с котиками

Популярная механика
Открыть в приложении