Lietuvos matematikai kuria virtualią realybę

Skaitmeniniai lėktuvų „dvyniai“, kriptovaliutos, blokų grandinės (angl. blockchains) – decentralizuotos viešos pinigų pervedimo saugojimo sistemos ir daug kitų pažangių naujovių atsirado dėl sudėtingų matematinių skaičiavimų, matematinio modeliavimo.

Ir tai ne riba: jau pradėta ruoštis naudoti kvantinius kompiuterius, kurie atvers dar daugiau matematinio modeliavimo galimybių.

Šiemet matematikų trejetas – prof. Mifodijus Sapagovas, prof. Raimondas Čiegis ir prof. Artūras Štikonas – apdovanotas Lietuvos mokslo premija už darbų ciklą „Neklasikiniai diferencialiniai uždaviniai ir jų sprendimo metodai“.

Realiau už realybę

Pastaruosius du dešimtmečius kompiuterių skaičiuojamajai galiai stiebiantis į naujas aukštumas, virtualieji modeliai ir skaitinis modeliavimas tapo ne tik vienu pagrindinių būdų gauti naujų žinių, bet ir iš esmės pagreitino bei išplėtė fundamentaliųjų tyrimų galimybes. Stebime virtualiosios realybės ir fizinio pasaulio susiliejimą, dėl to smarkiai padaugėjo matematinių uždavinių, kuriuos tenka spręsti.

Pagrindinis matematinio modeliavimo principas – tiriamas realus objektas pakeičiamas ma­tematiniu modeliu, o vėliau – virtualiuoju ob­jektu.

„Kuriame virtualią realybę. Šiandien viskas aplink mus yra skaitmenizuotas pasaulis. Netikras, bet gal tikresnis už tikrą pasaulį. Skrendame lėktuvais, kurių mechaninis prototipas nebuvo padarytas. Jie sumodeliuoti, sukurti kompiuteryje“, – pasakoja prof. R. Čiegis.

Skaitmeninio daikto neįmanoma atskirti nuo tikro. Pavyzdžiui, Jums skrendant lėktuvu, jo „dvynys“ skrenda kompiuteryje ir skaičiuoja, kiek sunaudojama tepalų, kokia trintis, kada lėktuvui reikia remonto, kokia avarijos dėl susidėvėjusių detalių tikimybė. Tokia realiuoju laiku atliekama analizė padidina kelionės saugumą, patogumą, yra ekonomiškai naudinga.

Dėl matematinio modeliavimo į modelį galima įtraukti daug įvairios informacijos. Turint pakankamai duomenų apie tam tikrus etapus ir procesus, juos įmanoma nagrinėti kaip visumą. Tiesa, kad būtų sukurta virtualioji skaitmeninė tikrovė, reikia paruošti įrankius šiam darbui atlikti.

Mokslininkai džiaugiasi, kad jų pasiūlyti įrankiai matematiniams uždaviniams spręsti aktualūs ir gelbsti daugelį: inžinierius, medikus, ekonomistus, transporto įmonių atstovus ir t. t.

Ne viską įmanoma išspręsti

Anot Lietuvos mokslo premijos laureato prof. R. Čiegio, neretai pasitaiko, kad matematikai jau iš anksto būna apgalvoję ir išsprendę uždavinius, kurių staiga kažkam prireikia. „Matematikai mėgsta nagrinėti uždavinius, kurie tuo metu dar neturi tiesioginės naudos“, – antrina kolega prof. A. Štikonas ir primena, kad nuo skaičių teorijos prasidėjo ir mobiliųjų telefonų, kriptografijos era.

Diferencialinės lygtys naudojamos modeliuojant įvairiausius fizinius, biologinius procesus, dangaus kūnų judėjimą, tiltų projektavimą, neuronų sąveiką. Deja, jos, o kartu ir matematikų sudaryti matematiniai modeliai vis rečiau gali būti išsprendžiami. Vis dėlto sprendinius galima aproksimuoti taikant skaitmeninius metodus. Iš esmės bet koks realaus pasaulio pokytis aprašomas diferencialinėmis lygtimis ir tvermės dėsniais.

Kriptovaliutų bumas

Nors matematikai negali išspręsti kai kurių uždavinių, net tokie jų darbai yra vertingi. Dažniausiai tokie rezultatai formuluojami kaip įverčiai, parodantys, kiek laiko reikės laukti, kol bus rasti sprendiniai panaudojus galingiausius šiuolaikinius skaičiavimų išteklius. Toks uždavinio sprendimo algoritmų sudėtingumo įvertinimas yra kriptografinio skaitmeninio saugumo pagrindas. Tačiau tai bus vertinga tik iki kvantinių kompiuterių atsiradimo. Matematikai jau žino, kad pasitelkiant tokį kompiuterį galima įveikti dabartiniais saugumo algoritmais grindžiamus kriptografinius kodus ir patekti į bet kurią asmeninę banko sąskaitą ar elektroninį paštą.

Sunkiai išsprendžiamų uždavinių sudėtingumu pagrįstas ir kriptovaliutų bumas pasaulyje. „Visi esame girdėję apie bitkoiną, tačiau tokių valiutų yra labai daug. Didžiausia vertybė yra netgi ne kriptovaliuta, o jos vartojimo saugumą ir patikimumą užtikrinanti technologija“, – aiškina prof. R. Čiegis.

Jo teigimu, bitkoinas yra susijęs su blokų grandinės idėja. Kyla klausimų, ar reikia prižiūrėti duomenų sistemą, kas atsako už jos saugumą, jeigu turite elektroninį parašą, kaip garantuojamas jo teisingumas. Šiandien šias funkcijas atlieka Centrinis bankas, depozitoriumas, tačiau, taikant blokų grandinės technologiją, to nebereikės – saugumas bus užtikrintas parenkant neįveikiamus uždavinius.

Nors matematika daugeliui atrodo abstraktus mokslas, būtent dėl šios srities specialistų darbų, sukurtų formulių ir skaičiavimo, modeliavimo metodų atsirado „Google“ paieškos sistemos, GPS transporto priemonių valdymo sistemos, elektroninė bankininkystė, išmaniaisiais įrenginiais grindžiama medicina ir t. t.

• Vairuotojams liko vos keli mėnesiai apsirūpinti pirmosios pagalbos vaistinėlėmis.
• Savarankiškas remontas gali kainuoti daugiau nei planavote.
• Gairės UAB „Perlas energija“ vartotojams dėl sutarčių. Ką daryti?
• Didysis žydėjimas vienoje gausiausių hortenzijų kolekcijų Baltijos šalyse.
• Atostogos Kalabrijoje – kodėl šį regioną renkasi ne tik patys italai.
• Valgomų laukinių augalų galima rasti ir mieste: kaip jais praturtinti patiekalus.
• Prezidentas iš M. Drobiazko, P. Vanago ir V. Jakunino atima apdovanojimus.
• Atgal į mokyklą: kaip išsirinkti kompiuterį mokinio ir studento poreikiams?
• Naudotų automobilių trūkumas – ir elektromobilių rinkoje.
• Lietuvos eksportas pirmo pusmečio ekonominius iššūkius įveikė 27,4 proc. augimu.
• Automobiliai su mechaninėmis pavarų dėžėmis: sudie ar dar ne?
• Tyrimas atskleidė: aukščiausios klasės automobilių markės nuvertėja sparčiausiai.
• Kol vieni ilsisi, kiti imasi karjeros: kodėl vasara – geras metas ieškoti darbo?
• Stebinanti augalinio „pieno“ įvairovė: tinka ir desertams, ir šaltibarščiams.
• Ar augant infliacijai darbdavys turi didinti atlyginimus.
• Paskutinis mėnuo pamatyti Vokietiją vos už 9 Eur: kaip tą padaryti?
• Vaisių ir daržovių derlių džiovinkite: sutaupysite, išsaugosite vitaminus.
• Keliaujantiems: pamiršus Europos sveikatos draudimo kortelę yra kita išeitis.
• Pirmieji lietuviški svogūnai – jau parduotuvėse: koks derlius laukia šįmet.
• Penkios naudos perkeliant valstybės informacinius išteklius į debesiją.
• 7 skirtingi meilės veidai knygų puslapiuose.
• Hibridiniai vėjo ir saulės parkai skinasi kelią Lietuvoje: kuo jie pranašesni?
• Naujausi duomenys patvirtina – infliacija netrukus turėtų sumažėti.
• Sprendimui dėl nepriklausomo elektros tiekėjo priimti ESO suteikia daugiau laiko.
• „Ignitis“ gyventojams teikia specialų pasiūlymą.
• Kaip atostogauti, kad norėtųsi grįžti į darbą?
• Sumanus pirkinių planavimas: 5 naudingi patarimai, kurie padės sutaupyti.
• Nesulaukiate paaukštinimo? Ekspertė pataria, ką daryti.
• VERT: UAB „Perlas energija“ privalo vykdyti sutartinius įsipareigojimus.
• RRT skelbia preliminarius 5G aukciono rezultatus.
• Raškome slyvų derlių: rauginkite kaip agurkus ar kepkite elegantiškus desertus.
• 3 receptai su bananais, kuriais verta pasilepinti savaitgalį.
• Išplėsta TVP kuriamų TV programų retransliavimo Lietuvoje aprėptis.
• Nuotoliu dirbančių darbuotojų algos per pusmetį išaugo du kartus.
• Ekspertas pataria: kaip atpažinti, kad jūsų kompiuteris užkrėstas?
• Vairuodamas apgadinote ne automobilį, o kitą objektą? Kaip reikėtų elgtis?
• „Lidl“ mėsos gaminiuose atsisako mechaniškai atskirtos mėsos.
• Lietuvos miestų automobiliui lemta stovėti: naudojami vos 6 proc. paros laiko.
• Lietuvos žolynų lobiai: Europa žiūri su pavydu, o patys trypčiojame vietoje.
• Aktyvių pramogų priešas – mėšlungis: kaip išvengti surakinančio skausmo?

Šio sąrašo naujienos detaliau

Daugiau ankstesnių naujienų:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129