#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.

Долгие годы ученых и философов привлекала идея, что человечество может жить внутри масштабной компьютерной симуляции, подобно тому, как это показано в фильме «Матрица». Однако новое исследование опровергло эту теорию.

Ученые из Института автоматизации проектирования РАН и Московского физико-технического института смоделировали структуру и процесс разрушения легких сплавов. Модель позволит определять межремонтный интервал авиационного оборудования и оптимизировать производство комплектующих, что повысит безопасность полетов.

На экзопланете WASP-17b, расположенной в 1300 световых годах от Земли, зафиксировали признаки атмосферных явлений, напоминающих солнечные столбы и гало. На нашей планете они возникают, когда кристаллы льда выстраиваются определенным образом.

Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.

Ученые ТюмГУ проанализировали влияние конфигурации и свойств пласта и технологического режима эксплуатации скважин на коэффициент извлечения нефти. По мнению исследователей, эти факторы можно рассматривать как определяющие для выбора наиболее эффективной стратегии разработки.

Как показали генетики, современные люди Евразии произошли главным образом от одной небольшой группы, мигрировавшей из Африки примерно 50 тысяч лет назад. До этого было несколько попыток покинуть прародину во время климатических оптимумов, когда сахаро-арабский пустынный пояс оказывался проходим, как это было 125 тысяч лет назад, в последнее межледниковье. Почему же более ранние миграции не оставили заметного генетического следа в современной популяции? Ответ на этот вопрос ученые получили с помощью моделирования.

Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.

Слушатели узнают, какие условия воссоздаются в различных модельных экспериментах и какие задачи в них решаются.

Большинство экзопланет обнаруживают на короткопериодичных орбитах, в том числе из класса суперземель. Эти тела по размеру занимают промежуточное положение между Землей и Нептуном. А вот газовые и ледяные гиганты располагаются, как правило, на далеких орбитах. Есть ли там место менее крупным планетам, не вполне ясно. Ученые решили оценить количество суперземель на юпитерианских расстояниях от звезды с помощью метода микролинзирования.

Исследователи из Университета Карнеги — Меллона (США) придумали, как превратить плоские объекты в трехмерные формы с помощью швейного автомата для стежки с компьютерным управлением. В сами детали из ткани они вставили, как в карманы, жесткие панели, а соединили их вместо сборки швом, что дало гибкость и в то же время прочность стыков.

Когда наша планета только формировалась из первичного вещества Солнечной системы, ее недра начали интенсивно разогреваться и расслаиваться. Внутри образовалось металлическое ядро, а над ним — жидкая мантия, покрытая тонкой силикатной корой. До сих пор нет единого мнения, как затвердевал расплав — сверху вниз или наоборот. Новые расчеты показали, что это не важно: даже при самом неблагоприятном сценарии на последнем этапе остывания у границы ядра и мантии должен появиться магматический океан.

Неандертальцы процветали в Европе две сотни тысяч лет и вымерли примерно 40 тысяч лет назад. Одни винят в этом Homo sapiens, которые как раз в то время появились в регионе. Другие видят причины в изменении климата. Однако неандертальцы пережили эпохи мощных оледенений. Их стоянки находят в разных климатических зонах — от лугов умеренных широт до тундры. Значит, они могли приспосабливаться к смене окружающей среды. В новой работе ученые из Франции и Великобритании протестировали климатическую гипотезу вымирания этой ветви людей.

На протяжении геологической истории на нашей планете преобладал теплый климат. Лишь дважды за прошедшие полмиллиарда лет случались продолжительные похолодания, включая современное, длящееся примерно 34 миллиона лет. Ледниковые периоды сопровождались снижением концентрации углекислого газа в атмосфере, однако причины этого непонятны. В новой работе ученые построили модель, объединив все гипотезы охлаждения климата. Это позволило объяснить обледенение полюсов, которое мы наблюдаем сейчас.

Методы геопространственного моделирования стали важным инструментом экологического мониторинга — с его помощью управляют рисками для окружающей среды и отслеживают угрозы стихийных бедствий. Все большее применение в геопространственных исследованиях находит машинное обучение. Исследователи публикуют множество статей, в которых сообщают об улучшении моделей, решении фундаментальных задач и новых подходах, в том числе в естественных науках. Однако часто такие публикации страдают от методологических ошибок в основном из-за ограничений, присущих машинному обучению. Группа ученых из Сколтеха и Института AIRI провела анализ научной литературы, выявив типичные проблемы и предлагаемые решения.

Ученые из МФТИ и МГУТУ смоделировали взаимодействие крыла воздушного судна и обтекающего его потока воздуха. Написанная учеными компьютерная программа позволит определять форму и материал крыла, препятствующие обледенению.

Российские ученые использовали новый метод моделирования для изучения распространения ультразвука в композитных материалах. Исследование, основанное на сочетании передовых методик, обещает внести значимый вклад в неразрушающий контроль и мониторинг авиационных конструкций, так как использующиеся ранее приближенные анизотропные модели не дают учитывать все типы волн в композитных материалах.

Традиционных претендентов на роль частиц темной материи не удается найти даже через десятилетия поисков. Поэтому некоторые ученые считают довольно экзотические гипотетические элементарные частицы — аксионы — одними из главных кандидатов на роль темной материи. Считается, что она составляет большую часть массы во Вселенной и «склеивает» галактики в единую структуру. Недавно исследовательская группа из Калифорнийского университета (США) предположила, что аксионы могут возникать в недрах взрывающихся сверхновых и преобразовываться в гамма-лучи под воздействием магнитных полей родительских звезд.

Коллектив российских ученых предоставил новые результаты в области термодинамических расчетов состава ионов в условиях холодной и горячей (нормальной) плазмы, широко используемых в атомной спектрометрии для определения элементного и изотопного состава анализируемых проб. Физикам удалось добиться значительного прогресса в понимании образования и поведения первичных фоновых ионов, их роли в поведении плазмы.

В последние годы научные исследования в области аэродинамики становятся все более актуальными с учетом развития высокоскоростных летательных аппаратов. Новое численное исследование, проведенное командой российских ученых из МФТИ и Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), стало важным шагом к более глубокому пониманию сложных процессов, которые протекают в пограничном слое в условиях сверхзвукового потока.