#математическое моделирование

Костная ткань человека обладает сложной пористой структурой, идеально адаптированной к нагрузкам. Однако при серьезных травмах она не всегда способна к регенерации, что требует замены участка имплантатом. Создать такой искусственный аналог сложно: он должен быть одновременно устойчивым к внешнему давлению, как натуральная кость, и иметь пористую структуру для прорастания клеток и сосудов. Существующие технологии не позволяют одновременно удовлетворить оба требования — традиционные методы создания простых геометрий и современное 3D-моделирование либо дают прочность без оптимальной биосовместимости, либо наоборот. В результате вживленные конструкции часто отторгаются, что ведет к повторным операциям и увеличивает сроки восстановления. Ученые Пермского Политеха разработали «цифровой конструктор» для создания скаффолдов, который позволяет одновременно управлять механическими свойствами и геометрией структур. Это обеспечивает оптимальное сочетание стойкости и совместимости с живыми тканями, необходимое для успешного приживления имплантатов и сокращения периода лечения.

Исследователи из США обнаружили «жидкость, восстанавливающую форму», которая противоречит ряду классических представлений, основанных на законах термодинамики. Она состоит из воды, масло и намагниченных частиц никеля.

Ученые выяснили, что движение толпы становится предсказуемым после достижения определенной плотности. В течение четырех лет наблюдений за традиционным испанским фестивалем исследователи собрали достаточно данных, чтобы предсказать опасное поведение толпы в ограниченных пространствах.

Группа ученых открыла сложный, ранее неизвестный набор «режимов» обработки звука в человеческом ухе. Этот механизм позволяет человеку выдерживать воздействие сильных шумов и различать высокий диапазон звуковых частот.

Поверхностно-активные вещества оказались способны эффективно проходить лабиринты. Международная группа ученых опубликовала математическую модель, описывающую происходящие при этом физические процессы.

Травянистое растение вида Ecballium elaterium больше известно под названием «бешеный огурец». Так его окрестили за особую манеру распространения семян: к моменту созревания в плодах повышается давление, и семена вместе со слизистой жидкостью с силой выбрасываются наружу. Хотя механизм кажется простым, подробно его до сих пор не изучали. С помощью экспериментов, скоростной видеосъемки и математического моделирования исследователи недавно выяснили, что делает такой способ размножения эффективным.

Любое движение воздуха, даже на крытом корте, влияет на движение легкого волана для игры в бадминтон. Группа исследователей рассчитала форму корта и расположение вентиляционных отверстий, которые смогут минимизировать влияние перемещения воздуха на результаты соревнований.

Физики нашли способ наглядно продемонстрировать взаимодействие электронов в особом виде квантовых материалов. Возможность демонстрировать теоретические концепции со сложным математическим аппаратом описания в понятном для широкой публике виде — важная часть не только популяризации науки, но и образовательного процесса на разных уровнях.

Группа ученых из Кембриджа предложила математическую модель, описывающую намагничивание и сход лавины, для объяснения роящихся цикад. По предположению исследователей, когда личинки цикад, находясь под землей, чувствуют потепление, они передают сигнал «выйти» соседям. И так в течение нескольких недель весь выводок выбирается из-под земли.

Ученые из Канады, США и Великобритании использовали теорию гиперграфов, чтобы учесть групповые взаимодействия и разное время контакта с распространителем инфекции.

Дифференциальные уравнения в частных производных встречаются в самых разных аспектах физико-математического моделирования. Они позволяют рассчитывать состояния весьма сложных систем, но их решение всегда было ресурсоемкой задачей. Благодаря специально созданной нейросети этот процесс значительно ускорился и мощности суперкомпьютеров можно будет перенаправить на другие важные задачи.

По мнению ученых, недостаток тестов и чрезмерная нагрузка на медицинскую систему приводят к тому, что официальная статистика по Covid-19 заметно расходится с реальной. Исправить это помогает математическая модель.

Математики поняли, как формируется ажурная сеть жилок в крыльях стрекоз, и научились моделировать ее рост.

Математическая модель смогла объяснить проблему, известную как «парадокс планктона»: каким образом экосистемы микроорганизмов поддерживают многообразие видов?