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

Крионика: есть ли жизнь после заморозки? Крионика: есть ли жизнь после заморозки?

Крионика – это игра с малыми шансами, но с колоссальным джекпотом

Популярная механика
На чем настаивать самогон? Семь убойных рецептов На чем настаивать самогон? Семь убойных рецептов

Необычные рецепты настоек и ликеров

Maxim
Я, мы, робот: как андроиды проникли в наши дома и головы Я, мы, робот: как андроиды проникли в наши дома и головы

О том, как роботы медленно, но верно становятся частью нашей жизни

Forbes
«Вы не должны носить брюки»: как моделей Dior собирали на первый показ в СССР «Вы не должны носить брюки»: как моделей Dior собирали на первый показ в СССР

Как Москва впервые увидела моделей Dior?

Cosmopolitan
Откуда берется сексофобия и как от нее избавиться: 2 способа Откуда берется сексофобия и как от нее избавиться: 2 способа

Как избавиться от неприятных мыслей об интимной близости?

Psychologies
Жить прошлым: почему фокус на получении прибыли может навредить бизнесу Жить прошлым: почему фокус на получении прибыли может навредить бизнесу

Отрывок из книги «Красная и желтая стратегии» о том, чем опасен фокус на прибыли

Forbes
10 простых советов, как привести себя в форму к лету 10 простых советов, как привести себя в форму к лету

Перефразируя пословицу, готовь сани летом, а фигуру – зимой. Или хотя бы весной

Лиза
Альпийская мечта Альпийская мечта

Проект в стиле шале — с террасой, балконами под крышей, мансардой и камином

Идеи Вашего Дома
14 книг об эмиграции — с XVI столетия и до наших дней 14 книг об эмиграции — с XVI столетия и до наших дней

Книги о том, как люди решились на эмиграцию и каким был их опыт

Esquire
Новый Lexus LX. Спокойный среди бурь Новый Lexus LX. Спокойный среди бурь

Новый Lexus LX вам наверняка понравится

4x4 Club
Мы что-то упускаем Мы что-то упускаем

У тебя бывало ощущение, что все живут интересной жизнью, кроме тебя?

Cosmopolitan
«Чем пахнет дождь?» «Чем пахнет дождь?»

Отрывок из книги «Чем пахнет дождь?» — что будет, если оказаться в облаке

N+1
Пазл сложился: как Apple удалось замкнуть логистическую цепочку внутри компании Пазл сложился: как Apple удалось замкнуть логистическую цепочку внутри компании

Почему процессоры Apple — событие последних нескольких лет?

Forbes
Птенцы городских синиц справились с жарой лучше лесных сородичей Птенцы городских синиц справились с жарой лучше лесных сородичей

Хотя в городах жарче, смертность птенцов от жары здесь оказалась ниже

N+1
5 находок, которые сделали людей миллионерами 5 находок, которые сделали людей миллионерами

Эти истории доказывают, что удача может поджидать вас где угодно

Популярная механика
Брови-антиэйдж: три формы, которые сделают тебя визуально моложе Брови-антиэйдж: три формы, которые сделают тебя визуально моложе

Какая форма бровей может сделать тебя визуально моложе и свежее!

Cosmopolitan
10 любовных романов, которые поднимут тебе настроение 10 любовных романов, которые поднимут тебе настроение

Классические и новые любовные романы, от которых невозможно оторваться

Cosmopolitan
Уязвимые перед косатками китообразные сильнее испугались сонара Уязвимые перед косатками китообразные сильнее испугались сонара

Почему одни виды китообразных более чувствительны к шуму, чем другие?

N+1
Вреднее, чем конфеты: 7 привычных продуктов, которые беспощадно портят наши зубы Вреднее, чем конфеты: 7 привычных продуктов, которые беспощадно портят наши зубы

Многие продукты вреднее для зубов, чем сладости

ТехИнсайдер
Семейные ценности Семейные ценности

Джейми Дорнан — о важности картины Кеннета Браны «Белфаст»

Grazia
Что влияет на желание в постели? Что влияет на желание в постели?

Какие факторы влияют на сексуальный темперамент

Psychologies
Шерстяной покров Шерстяной покров

Астхильдур Магнусдоттир рассказала, почему она выбрала жить в мире с природой

Вокруг света
Таня Рубан Таня Рубан

Как только поняла, что это позволит мне увидеть мир, я захотела стать моделью!

Grazia
Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина

На самом ли деле агент немецкого "Цеппелина" хотел убить вождя?

Популярная механика
«Я потерял смысл жизни»: как быть, если последние события в мире лишили вас чего-то важного «Я потерял смысл жизни»: как быть, если последние события в мире лишили вас чего-то важного

Почему нельзя называть какие-либо утраты — неважными

Psychologies
«Близкие контакты далеких предков: Как эволюционировал наш вид» «Близкие контакты далеких предков: Как эволюционировал наш вид»

Представьте, что ребенок лет пяти преследует в африканской саванне газелей

N+1
Пишите дневники. Забытый способ борьбы с тревожностью Пишите дневники. Забытый способ борьбы с тревожностью

Как дневник помогает справиться с тревожностью и почему соцсети его не заменят

СНОБ
Меркурий: факты о ближайшей к Солнцу планете Меркурий: факты о ближайшей к Солнцу планете

Меркурий известен короткими годами, длинными днями и температурами

Популярная механика
Как понять, что кто-то решает свои проблемы за ваш счет Как понять, что кто-то решает свои проблемы за ваш счет

Эмоциональные манипуляторы превосходно мимикрируют под обычных людей

Psychologies
Как растянуть севшую после стирки вещь: что делать с хлопком и шерстью Как растянуть севшую после стирки вещь: что делать с хлопком и шерстью

Как восстановить севшую после стирки вещь

VOICE
Открыть в приложении