"Без этих вычислений невозможно создать что-то реально работающее"

Мы публикуем вторую часть интервью с ученым секретарем Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Михаилом Марченко.

- Получается, что то, что мы в жизни называем случайностью, – это всего лишь результат ограниченности нашей жизни, наших возможностей и нашего опыта, иначе говоря, жизнь – не суперкомпьютер и миллионы вариантов в ней невозможны?

- Возможно и так. Но это уже сфера философии. А для меня, как специалиста по математическому моделированию, случайность – это то, что есть результат работы специальной вычислительной программы.

- Случай всегда подчиняется неслучайным законом?

- Наверное, можно и так сказать, хотя на математическом языке это выражается иначе. Думаю, что в природе существуют процессы, случайные по своей природе и никак иначе их не следует рассматривать.

- Однако какая практическая польза может быть от такого «исчисления случайностей». Конкретно на примере вашей работы вы можете это показать?

- Начнем с того, что математика – наука абстрактная.

Результаты работы математика – это вычисления, формулы, то есть вещь неосязаемая. Другое дело, что без этих вычислений невозможно создать что-то реально работающее. Что касается метода Монте-Карло, то сфера его практического применения огромна: от ядерной физики до экономики.

И есть задачи, при решении которых он незаменим – при моделировании процессов, динамика которых в значительной мере определяется флуктуациями. Уже было сказано про его связь с атомными проектами и не только американским. В экономике это один из главных методов определения ценности финансовых активов, в биологии ММК можно использовать при изучении эволюции популяций, в медицине – для моделирования распространения эпидемических заболеваний. Что касается нашего института, то значительная часть нашей работы связана даже не с расчетом уже существующих машин, механизмов и работающих процессов, а с численным моделированием результатов физических и химических экспериментов. Если можно так выразиться, мы – математическая разведка экспериментальных исследований, и здесь метод Монте-Карло часто незаменим.

Я, например, занимаюсь моделированием и решением нелинейных кинетических уравнений. Это динамика разреженных газов, образование наночастиц. Также моделированием переноса электронов в газах и разработкой методик параллельных вычислений по методу Монте-Карло.

- А какие конкретно экспериментальные исследования вы математически просчитываете?

- Поясню всего лишь на одном примере работы нашей лаборатории по методу Монте-Карло. Мы сотрудничаем с Институтом сильноточной электроники из Томска. Провели расчеты, которые позволили создать адекватную математическую модель, воспроизводящую эксперимент.

Современный физический эксперимент дорог, сложен и требует немало времени. Численное математическое моделирование экспериментов позволяет экономить время, деньги и труд ученых. Поэтому такое моделирование – это необходимый элемент почти всех современных научных экспериментов.

- А сами эксперименты, которые вы просчитываете, во что воплощаются?

- Например, если говорить о приведенном примере, то наши математические модели могут быть использованы для экспериментов по созданию плазмотронов. А сфера использования плазматронов может быть довольно широкой. Например, предельно прикладное значение – создание установок для сжигания опасных и вредных отходов. Актуальная задача для промышленности и экологии. А как все это делается, как просчитываются электронные лавины, состоящие из миллиардов частиц, об этом надо говорить отдельно.

- Что же, было бы хорошо показать этапы построения математической модели эксперимента на этом примере. Но это в следующей статье.

- Да, это можно рассказать понятным языком. Если же говорить в более широком контексте, то в ИВМиМГ сформирована «сибирская школа по методам Монте-Карло» или методам численного статистического моделирования, основателем которой является член-корреспондент РАН Геннадий Алексеевич Михайлов. Он возглавлял наш институт в 1998-1999 годах и сейчас продолжает активно работать, хотя в этом году ему исполнилось 80 лет.

- Предлагаю Вам и о «сибирской школе по методам Монте-Карло» поговорить в следующей статье.

Юрий Курьянов