#моделирование

Рождение и созревание иммунных Т-клеток, пик их численности в четыре года, спад в юности, затем новые подъемы к 40 и к 64 годам — исследователи Центра математического моделирования в разработке лекарств Первого МГМУ разработали математическую модель, которая впервые позволяет количественно оценить, как стареет иммунная система человека на протяжении всей жизни — от первых дней до глубокой старости. При этом модель помогает не только рассчитать скорость старения иммунитета, но и понять, как происходит адаптация иммунных клеток после удаления тимуса — главной «фабрики» Т-клеток.

Современные металлические имплантаты для суставов сегодня успешно заменяют изношенные кости, но часто оказываются слишком жесткими для организма. Со временем это приводит к разрушению ткани вокруг протеза, его расшатыванию и необходимости повторной операции. Перспективной альтернативой считаются углерод-углеродные композиты, которые способны «срастаться» с живой костью. Однако до сих пор инженеры не могли точно предсказать, как именно этот процесс влияет на прочность конструкции, используя для расчетов упрощенные и неточные модели. Ученые Пермского Политеха впервые разработали модель, которая впервые реалистично описывает врастание кости в имплантат и позволяет точнее прогнозировать его долговечность.

Российские ученые из МИЭМ ВШЭ разработали новый подход к моделированию электротепловых процессов в мощных электронных схемах на печатных платах. Они научились быстро и точно рассчитывать, как нагреваются электронные компоненты во время работы, чтобы заранее предотвращать их перегрев и поломку. При работе электродвигателей или другого оборудования их электронные детали (особенно транзисторы) сильно нагреваются, потому что при прохождении тока неизбежно выделяется тепло. Когда происходят резкие перепады температуры при включении и выключении устройства, параметры транзисторов меняются, и техника может выйти из строя.

Российские ученые из МФТИ с коллегами из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН разработали инновационный метод для расчета равновесного распределения несмешивающихся жидкостей в пористой среде. Результаты применения этого метода можно использовать в разработках по повышению нефтеотдачи и гидрологии, а также геологического СО2-хранения.

Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ с коллегами впервые создали полную компьютерную модель сильного взаимодействия магнонов и фотонов в системе на основе железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора. Это исследование актуально для спинтронных и квантовых приложений, например для создания высокочувствительных сенсоров и элементов квантовых систем.

Человечество могло уже десятки раз «не заметить» сигналы от внеземных цивилизаций — и не узнать об этом. Пересчитав шансы обнаружения техносигнатур за последние 65 лет, астрофизик показал, что для удачного перехвата сигналов их должны были быть миллионы. Выходит, космос может быть не «тихим», просто мы ищем слишком ограниченно и недолго.

Исследователи НИУ ВШЭ проанализировали, насколько эффективно мировой рынок генеративного искусственного интеллекта превращает инвестиции в реальные доходы, и пришли к выводу: сегодня искусственный интеллект развивается быстрее, чем окупается.

Ученые Сеченовского Университета разработали лабораторную модель печени, способную воспроизводить реакции человеческой ткани на лекарственные препараты.

Ключевой проблемой в лечении онкологических заболеваний считается пластичность опухолевых клеток — их способность из стабильного положения переходить в подвижное и образовывать метастазы. Традиционно такая смена состояний объяснялась биохимическими реакциями, однако ученые все чаще стали находить доказательства того, что важную роль в этом процессе играют и физические силы, в частности, гравитация. Однако ранее проведенные эксперименты не смогли объяснить механизм этого явления, что исключало возможность использовать полученные знания для создания новых терапевтических подходов. Ученые Пермского Политеха впервые создали математическую модель, объясняющую, как именно гравитация меняет состояние клетки. Это открывает путь к развитию новых стратегий лечения через управление механическим состоянием опухолей.

Изучать болезни сердца можно не только на целом органе, но и с помощью клеточных моделей. Например, культуры кардиомиоцитов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Исследователи МФТИ использовали такие клетки сердца для изучения развития аритмии и реакции на фармакологическую стимуляцию с помощью аналога адреналина. Полученные данные пригодятся для построения математических моделей сердца и прогнозирования поведения сердечной ткани.

Ключевая деталь протеза — гильза, которая принимает на себя всю нагрузку при движении. С помощью 3D-печати ее изготавливают по индивидуальным параметрам тела, но из-за анатомических особенностей давление в ней распределяется неравномерно, что со временем может приводить к повреждениям и угрозе безопасности. Ученые Пермского Политеха разработали метод «интеллектуального армирования» для решения этой проблемы. На основе компьютерного моделирования в самые нагруженные зоны гильзы локально встраивают углепластиковые нити, что позволяет на 40% усилить конструкцию.

Доцент Международного института экономики и финансов (МИЭФ) НИУ ВШЭ Дмитрий Макаров проанализировал работы известных экономистов Питера Карра и Люжень Ву и показал, что их «новая» модель оценки опционов — уже известная экономистам парадигма из теории оценки активов, но в других единицах измерения стоимости. Такая путаница может иметь отрицательные последствия для ученых и реальных участников финансового рынка.

Новая математическая модель показала, что внеземные цивилизации могут общаться не сложными посланиями, а простыми сигналами, по структуре напоминающими «фонарики» светлячков. Такой подход, по мнению ученых, может стать новым этапом в программе поиска инопланетного разума (SETI).

Российские ученые разработали модель, которая показывает, как перераспределяются заряды внутри структуры металл / графен в контакте с электролитом. Она поможет предсказывать электрохимические свойства таких гетероструктур, что важно для развития электрокатализа и электрохимических биосенсоров.

Уровень шума в пассажирском салоне — один из ключевых факторов, определяющих качество поездки. Даже при высокой скорости и безупречной безопасности избыточный шум и вибрации способны вызывать усталость и снижать концентрацию человека. Именно поэтому при разработке комплексов uST инженеры уделяют особое внимание снижению акустической нагрузки, сочетая тесты с методами компьютерного моделирования.

С каждым годом количество операций по эндопротезированию неуклонно растет. Металлические имплантаты, будучи слишком жесткими, со временем разрушают кость пациента, приводя к повторным операциям. Однако более перспективные протезы из углеродного композита накапливают при нагрузке микротрещины. Существующие методы расчета не дают врачам узнать, как это скажется на прочности всей детали, что делает неэффективным широкое внедрение таких материалов в медицину. Ученые Пермского Политеха разработали первую в мире двухуровневую компьютерную модель, способную предсказать, как микроскопические повреждения внутри угле-углеродного композита влияют на его прочность и долговечность в условиях реальной эксплуатации.

Современный интернет, цифровая связь и медицина сильно зависят от качества оптоволоконных кабелей. Однако их производство — сложный процесс, где ошибка в доле миллиметра или градуса ведет к порче всей заготовки. Основная сложность заключается в том, что промышленные станки запрограммированы для обработки деталей строго определенных, эталонных размеров. Однако реальное сырье в силу технологических особенностей всегда имеет небольшие отклонения. В этом случае технологи вынуждены подбирать настройки оборудования «на глаз», что резко увеличивает долю брака и снижает эффективность производства оптического волокна. Ученые Пермского Политеха создали инженерный инструмент, который рассчитывает идеальные параметры для любой заготовки. Внедрение метода позволит в два раза ускорить обработку и на 75% снизить долю бракованной продукции.

Вложения в космическую отрасль приносят экономике значительную выгоду. Согласно расчетам сотрудников факультета экономических наук НИУ ВШЭ и организации «Агат» госкорпорации «Роскосмос», каждый вложенный в космический проект рубль способен приносить более 5 рублей валовой добавленной стоимости и почти 3 рубля налоговых доходов федерального бюджета. Ученые предложили модель, которая позволяет обосновывать решения о бюджетном финансировании не только с точки зрения отраслевых задач, но и с позиции вклада в макроэкономические показатели и структурное развитие экономики.

Сотрудники лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ перебрали более четырех тысяч структур соединений молибдена и серы в поисках стабильных нанокластеров. Им удалось обнаружить 29 устойчивых вариантов, лишь семь из которых были обнаружены ранее экспериментально. Также исследователи выявили, возможно, наименьшую плоскую наноструктуру Mo-S: метастабильное кольцо из 10 атомов молибдена и 20 атомов серы. Исследование открывает путь к созданию новых катализаторов или компонентов для литий-ионных аккумуляторов на основе идентифицированных нанокластеров.

Полимерные покрытия многие годы служат основой защиты различных металлоконструкций. Они применяются как в бытовой технике, так и на сложных инженерных объектах, в том числе и в транспортных системах. Однако в транспортной отрасли, особенно там, где создаются крупногабаритные и аэродинамически сложные машины, традиционные технологии порошкового окрашивания оказываются недостаточно эффективными. Подвижной состав для комплексов uST имеет уникальный дизайн с большой площадью остекления и требует идеального качества покрытия. Из-за этого белорусские инженеры столкнулись с задачей, которую оказалось невозможно решить стандартными методами.