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

Режим многозадачности: как выполнять несколько задач одновременно и не сойти с ума Режим многозадачности: как выполнять несколько задач одновременно и не сойти с ума

Может ли человек быть многозадачным?

Популярная механика
Боргинг: викинги строили закольцованные крепости не просто так Боргинг: викинги строили закольцованные крепости не просто так

Подобные находки буквально переворачивают все представления о викингах

ТехИнсайдер
Марк Цукерберг раскрыл свою ИИ-стратегию: миллиарды на вычисления, гонка за талантами и новое видение Meta* Марк Цукерберг раскрыл свою ИИ-стратегию: миллиарды на вычисления, гонка за талантами и новое видение Meta*

Марк Цукерберг вкладывает сотни миллиардов в сверхинтеллект

Inc.
Как быстро упаковать вещи: 10 лайфхаков для экстренного переезда Как быстро упаковать вещи: 10 лайфхаков для экстренного переезда

Возьми себя в руки и продумай переезд

Playboy
Можно ли плавать в Apple Watch: разбираемся в нюансах умных часов компании Можно ли плавать в Apple Watch: разбираемся в нюансах умных часов компании

Можно ли плавать в Apple Watch? Давайте разбираться. Нюансов здесь хватает

ТехИнсайдер
Антон Аликов: «В метавселенную мигрируют экономика, культура, образование и даже спорт» Антон Аликов: «В метавселенную мигрируют экономика, культура, образование и даже спорт»

Рискованно ли вкладывать деньги в метавселенные

РБК
Что случилось с Алисой Казьминой: жизненные провалы и не только Что случилось с Алисой Казьминой: жизненные провалы и не только

Как изменилась жизнь Алисы Казьминой после развода с Андреем Аршавиным

VOICE
«Толпа фаундеров с квадратными глазами»: как Ереван стал для россиян новой Долиной «Толпа фаундеров с квадратными глазами»: как Ереван стал для россиян новой Долиной

С какими трудностями столкнулись россияне при переезде бизнеса в Армению?

Forbes
Автоподборщики составили черный список моторов, которые нельзя покупать Автоподборщики составили черный список моторов, которые нельзя покупать

Рейтинг надежности двигаетелей на рынке подержанных машин

РБК
В плену у индейцев: тайна женщины с татуировкой на лице В плену у индейцев: тайна женщины с татуировкой на лице

Эта история произошла в 1851 году с девочкой по имени Олив Оатман

VOICE
«Я видела, как родители занимались сексом, и это меня травмировало» «Я видела, как родители занимались сексом, и это меня травмировало»

Что делать, если секс стал предметом выяснения отношений и источником стыда

Psychologies
5 шагов, чтобы научиться любить 5 шагов, чтобы научиться любить

Почему мы не можем терпеливо относиться к взрослым, которых любим?

Psychologies
Как животные помогают в тяжелое время: научный и личный опыт Как животные помогают в тяжелое время: научный и личный опыт

Животные дарят человеку и возможность справиться с повышенной тревожностью

РБК
Топ-10 ошибок при домашнем окрашивании, которые испортят волосы Топ-10 ошибок при домашнем окрашивании, которые испортят волосы

Как избежать ошибок, когда сама красишь волосы?

VOICE
«Искренность после коммунизма: культурная история» «Искренность после коммунизма: культурная история»

Отрывок из книги Эллен Руттен о рефлексии в посткоммунистическом мире

N+1
Марина Липецкая Марина Липецкая

Знакомьтесь, директор «Центра стратегических разработок "Северо-Запад"»

Собака.ru
Любимец миллионов: всё о жизни главного лица телевидения 90-х Влада Листьева Любимец миллионов: всё о жизни главного лица телевидения 90-х Влада Листьева

Как жил легендарный журналист Владислав Листьев

Cosmopolitan
Большие манёвры Большие манёвры

Интерьер для приверженцев американского неоклассического стиля

Идеи Вашего Дома
Как воспитывать мальчиков? Как воспитывать мальчиков?

Что женщина может дать сыну и в какие вопросы ей лучше не встревать

Psychologies
«Он меня не отпускает»: почему бывает так трудно выйти из отношений «Он меня не отпускает»: почему бывает так трудно выйти из отношений

Как уйти, если он не отпускает?

Psychologies
Полина Полина

Художница Полина Осипова стала мировым амбассадором чувашской культуры

Собака.ru
Мужская берлога Мужская берлога

Усадьба с экстерьером в скандинавском стиле и удивительной планировкой

Идеи Вашего Дома
Сон в гробу за четыре пенса и другие услуги «Армии спасения»: история одного из самых гнусных изобретений человечества Сон в гробу за четыре пенса и другие услуги «Армии спасения»: история одного из самых гнусных изобретений человечества

Кого и от кого спасала "Армия спасения"?

Популярная механика
Ругался с Пугачевой, терял штаны: 5 скандальных выходок Владимира Жириновского Ругался с Пугачевой, терял штаны: 5 скандальных выходок Владимира Жириновского

Имя этого политика знают во всем мире, во многом благодаря громким высказываниям

Cosmopolitan
Настоящая Башкирия Настоящая Башкирия

В Башкирии организовали несколько потрясающих экологических маршрутов и туров

Отдых в России
Дело не в тебе Дело не в тебе

Что сделать, чтобы развод родителей не травмировал ребенка?

Лиза
Правда и мифы о послеродовой депрессии Правда и мифы о послеродовой депрессии

Послеродовая депрессия начинается до рождения ребенка и не проходит сама по себе

Psychologies
Эволюция человеческого вида. Что делает нас людьми, кроме интеллекта, голоса и маленьких зубов Эволюция человеческого вида. Что делает нас людьми, кроме интеллекта, голоса и маленьких зубов

Что отличает людей от всех других представителей животного мира?

Популярная механика
Как принимать решения в кризисное время: базовые практики и советы психологов Как принимать решения в кризисное время: базовые практики и советы психологов

Есть ли способ правильно принимать решения в непростое время?

Esquire
Артюр Рембо Артюр Рембо

Цитаты поэта, умершего в 1891 году в Марселе

Esquire
Открыть в приложении