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 поддержать здоровье костей и сохранить костную массу с возрастом Как поддержать здоровье костей и сохранить костную массу с возрастом

Как поддержать высокую плотность костной ткани в организме?

Популярная механика
Имитирующая дыхание подушка снизила беспокойство студентов перед тестом Имитирующая дыхание подушка снизила беспокойство студентов перед тестом

Объятие с подушкой помогло студентам снизить беспокойство перед тестом

N+1
Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер

За 15 лет видение о том, каким должен быть Ту-204, несколько раз менялось

ТехИнсайдер
Держим курс на весну Держим курс на весну

10 свежих идей для преображения дома

Лиза
Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений

Как отличить истинные чувства от зависимости, способной разрушать нас изнутри?

VOICE
9 художников, в которых стоит инвестировать время, внимание и любовь 9 художников, в которых стоит инвестировать время, внимание и любовь

За кем следить и что искать на арт-рынке

РБК
Боль, злость, зависть — союзники, которых мы недооцениваем Боль, злость, зависть — союзники, которых мы недооцениваем

Наша героиня уверена, что все отрицательные чувства и эмоции — это капитал

Psychologies
5 лучших адресов 5 лучших адресов

Отличаются ли приложения для знакомств?

Playboy
Первые годы после Великой Отечественной: как люди справлялись с трудностями Первые годы после Великой Отечественной: как люди справлялись с трудностями

Несмотря на разруху, голод и преступность, люди были полны надежд

Cosmopolitan
Пережили 90-е: как справлялись с кризисом наши мамы и бабушки Пережили 90-е: как справлялись с кризисом наши мамы и бабушки

Как семьи наших читательниц пережили 90-е

Cosmopolitan
Кто такие ассирийцы: история древнего города Ассирия Кто такие ассирийцы: история древнего города Ассирия

Ассирийцы – один из самых древних народов мира

Популярная механика
«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
Почему мы продолжаем делать что-то, даже если видим плохие последствия? Почему мы продолжаем делать что-то, даже если видим плохие последствия?

Почему иногда наше поведение идёт вразрез с рациональностью?

Популярная механика
По праву вождения По праву вождения

«Сядь за руль моей машины»: о пользе Чехова

Weekend
Прячем деньги в квартире: плохие и хорошие идеи тайников Прячем деньги в квартире: плохие и хорошие идеи тайников

Куда прятать деньги, золотые кольца и картины Моне тем, кто хранит их дома?

Cosmopolitan
«Видеть надежду среди безнадежности»: Эдит Эгер о том, как победить страх «Видеть надежду среди безнадежности»: Эдит Эгер о том, как победить страх

В 16 лет Эдит Эгер попала в Освенцим, потеряла там родителей, но выжила

Forbes
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
8 ранних признаков сердечного приступа, которые женщины могут игнорировать 8 ранних признаков сердечного приступа, которые женщины могут игнорировать

Как выражается сердечный приступ у женщин

Популярная механика
Шутки в сторону! Почему Жириновский на самом деле не так прост Шутки в сторону! Почему Жириновский на самом деле не так прост

Владимир Жириновский — нереалистичный или гениальный?

Cosmopolitan
Александра Урсуляк: «С возрастом становлюсь все смешнее и смешнее» Александра Урсуляк: «С возрастом становлюсь все смешнее и смешнее»

Иногда надо выплывать из своего аквариума в открытое море

Караван историй
7 онлайн-сервисов, помогающих найти психотерапевта 7 онлайн-сервисов, помогающих найти психотерапевта

Несколько сервисов, которые помогут подобрать специалиста по психотерапии

Esquire
«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
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
Ученые зря ломали голову над этими технологиями: 9 гениальных изобретений, которые случайно придумали дети Ученые зря ломали голову над этими технологиями: 9 гениальных изобретений, которые случайно придумали дети

Некоторые дети стали настоящими изобретателями и внесли вклад в мир технологий

ТехИнсайдер
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
Первая брачная ночь: самые дикие обычаи в мире Первая брачная ночь: самые дикие обычаи в мире

Про право первой ночи ты и так наверняка знаешь, но, это еще не самое ужасное!

VOICE
10 классных функций Telegram, о которых ты не знала 10 классных функций Telegram, о которых ты не знала

Самые классные функции Telegram, которые ты точно оценишь

Cosmopolitan
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
Борис Мессерер: «Наш брак с Беллой иначе как тридцатилетней войной не называю...» Борис Мессерер: «Наш брак с Беллой иначе как тридцатилетней войной не называю...»

«Белла не умеет сочинять по заданию!» — говорил я Майе Плисецкой

Караван историй
Пограничное расстройство личности: в чем его причина? Пограничное расстройство личности: в чем его причина?

Что такое пограничное расстройство личности и почему оно возникает?

Psychologies
Открыть в приложении