Якутский международный математический форум: «цифровые двойники»

«Цифровые двойники» — актуальные интегральные платформы прикладных математических моделей: важность круглого стола трудно недооценить

По окончанию официальной части форума математиков, о котором мы писали ранее на портале Сахалайф — работа сообщества математиков была продолжена в аспекте подготовки своих научных кадров. С 19 июля состоялись заседания школы-конференции, а венцом стала защита кандидатской диссертации.

По завершении к 22 июля 2023 года всех математических сессий X Международной конференции по математическому моделированию, посвященной вопросам комплексной устойчивости на территории Субарктики и Арктики, в рамках 30-летия Академии наук Республики Саха (Якутия), имеет смысл подвести некоторые главные итоги.
Так в день начала Якутского международного математического форума прошел знаковый круглый стол, посвященный вопросам математического моделирования процессов, проходящих на российском Севере и в Арктике. Ключевыми вопросами, поставленными на круглом столе Академией наук РС (Я) стали возможности фундаментальной и прикладной отечественной наук и математического моделирования в частности, в устойчивом развитии регионов арктической зоны. Ключевым докладчиком, осветившим круг вопросов, указанных направлений, был исследователь, представляющий Ханты-Мансийский автономный округ, профессор Югорского государственного университета, д.ф.-м.н. Сергей Григорьевич Пятков. Он освятил актуальные вопросы математических моделей, прямых и обратных задач математической физики, возникающих при циркуляции метана и других парниковых газов, к которым сегодня приковано внимание ученых, исследующих вопросы изменения климата планеты.

Для специалистов по климату не секрет, что Северное полушарие и Восточная Сибирь являются «генераторами» глобальной погоды. Здесь на Севере сходятся фронты западного и восточного атмосферного переноса, поэтому естественно, что эти климатические изменения сказываются на всем спектре геоприродных и, конечно, социальных явлений обширного региона дыхания двух океанов. Для Якутии, как и для всего российского Севера актуальны модели загрязнения и их переноса, природных и техногенных пожаров, наводнений, таяния и деградации мерзлоты и т.п. Важность теоретического моделирования этих явлений в стратегическом регионе страны становится насущной задачей российской науки.

Как отметили многие участники, ключевым элементом успешного моделирования является наличие доступных данных, которые будут положены в основу математических моделей, но которые не всегда доступны исследователям. А ведь работа с данными является важным, а часто обязательным звеном в математическом моделировании. Как отметил участник круглого стола, директор НИИ ИВМиМГ СО РАН, Михаил Марченко, возникает необходимость наличия всероссийского академического центра обработки данных, центра управления и использования обработанных моделями больших данных («big data») в плане рекомендаций для органов власти. Сегодня «Цифровые двойники» становятся комплексными платформами разнородных математических моделей, которые исследуют и прогнозируют интересующие органы государственной власти и самих ученых процессы.

Круглый стол показал, что исследователи заинтересованы в плотном взаимодействии между разработчиками математических моделей и самими специалистами природных и социальных процессов. Ведь это вопросы организационного характера, например создания мультидисциплинарных коллективов из теоретиков и прикладников математиков, физиков, экологов, климатологов и т.д., так и вопросы их эффективного управления. Кроме того, отмечено, что без должного внимания к вопросам деталей, например, многоуровневости сред, границ, масштабируемости, уточненных данных в процессе мониторинга, модели дают неточный результат, который сказывается на объективности научных оценок и прогнозов, что собственно ставит под вопрос само создание математических моделей. Исследователи сетовали на то, что интеграция и коллаборация ученых разных дисциплин с математиками нуждается в пристальном внимании. Сегодня она оказывается слабой. Так, математик, разрабатывая теоретическую математическую задачу не ведает прикладного характера своих результатов. Плотнее взаимодействуя, каждый из них должен идти друг другу на встречу. Это не простая, но актуальная задача перевода с языка «слов и постановок» на язык математических символов. Так физик-теоретик должен предоставить математическую постановку проблемы, которую впоследствии математик трансформирует в математическую задачу, решая которую, и порой, подключая программистов, наконец превращают в цифровую модель.

Как оказалось, подобные круглые столы дают почву не для взаимных упреков, а шага навстречу друг другу между специалистами. Были высказаны дельные уточнения, например, по использованию нелинейных математических задач теплопроводности, быстрой диффузии, для задач теплопересноса в мерзлых грунтах. Математики нашли предварительную теоретическую постановку и разъяснение, что является хорошим интеллектуальным заделом для специалистов. Якутские инженеры дали для математиков развернутую палитру самых острых инженерных задач, стоящих перед якутскими строителями, возводящими здания на территории деградирующей или искусственно созданной криолитозоны, а также применяющих в связи с коммерческим 16-этажным строительством в Якутии, новых свайных конструкций и плохо «проветриваемых подполий». Ученые по космофизике и физико-техническим проблемам Севера также поделились своими актуальными теоретическими и прикладными задачами нашей республики, должными найти свои решения и специальные модели.
Круглый стол показал важность глубокого и разностороннего посвящения математиков в фундаментальные проблемы криолитозоны, например, касательно глобального похолодания, вопреки мнению о глобальном потеплении, вкладу феномена криолитосферы на характер климата, геобиоценоза, включая жизнедеятельность человеческого общества.
Научившись решать множество конкретных базовых задач изменения климата с парниковыми газами, деградацией мерзлоты, космической погоды, инженерно-геологических условий строительства, загрязнениями и т.п., для территории дыхания двух океанов, ученые-теоретики смогут четче представить общую модель развития региона на ближайшие 20-30 лет, с учетом адаптации к потеплению климата на ближайшие десятилетия.
Работа круглого стола показала важность выработки интегральной и универсальной «формулы устойчивого существования на территории криолитозоны» — как это подчеркнул президента Академии наук Якутии Леонид Владимиров, инструментом выработки которой и послужит опыт математического моделирования процессов. Предложения ученых, создающих математические модели, позволят выработать формализованный перечень инициатив, закрепляющий за этой территорией специализированные, назовем их «цивилизационные» нормативы, вписывающиеся в концепцию «Арктической технологической цивилизации», преемнице традиционной северной цивилизации со своими культурными ценностями, приоритетами, своей философией хозяйствования и «договорными отношениями» с окружающей природой.
Все это вписывается в новую суверенную парадигму развития Российской Федерации — страны особого евразийского культурно-исторического типа, государства- цивилизации, начавшей интенсивно уходить из тени той модели глобализма, которая навязывается трансконтинентальной элитой, нежелающей выхода России из колониальной парадигмы сырьевого придатка, обслуживающего ТНК.

Три сотни лет назад начался самый первый этап научного изучения территории Якутии, дальневосточного и арктического побережья России. Это было время великих географических экспедиций и открытий, ресурсно-координационным центром которых был город Якутск (см. подробнее наш материал ). Сегодня наступила пора углубленного изучения уникального по всем характеристикам региона планеты, раскрывающего фундаментальные закономерности его геоприродного и культурного своеобразия. Междисциплинарная синергия математического моделирования позволит системно связать геокриологические и биолого-экологические свойства территории дыхания двух океанов, использовать выявленные качества для придания комплексной устойчивости криогенного потенциала и ресурса планеты.
На волне ренессансной культуры республики, формируется прецедент комплексного изучения «территории, раскинувшейся между Ледовитым и Тихим океанами для формирования концепции “Арктической технологической цивилизации” — модели освоения экологически безопасной территории с эффективной инфраструктурой и транспортной логистикой, где рост показателей промышленных компаний сопряжен с расширением экологичных кормовых угодий с соответствующим ростом животноводческих показателей — стратегической и культурсберегающей отрасли и способа хозяйствования на Севере и в Арктике», — отмечает президент Академии наук Якутии Леонид Владимиров.
Междисциплинарный математический форум в г. Якутске подчеркнул наступление этапа фундаментального изучения системных ресурсных характеристик криолитозоны. Данный этап потребует новых исследователей с оригинальными постановками и подходами, раскрывающих законы и принципы гео-, био- и социокультурного единства и своеобразия криоресурсной территории планеты. «Это стало и будет краеугольным камнем якутской науки, фактором научно-технологического развития нашей северной холодной страны — России”, — подчеркивает президент национальной Академии наук РС (Я).
Значение и использование криогенного ресурса, простыми словами — нашей мерзлоты, позволит понять уникальность геоприродной и биоэкологической ойкумены, внутри которой сформировался целостный мир. Впоследствии это позволит выстроить стратегию интеграции прикладных научных задач в более объемное междисциплинарное полотно фундаментальной значимости территории планеты, на которой живут и развивают производство якутяне. Ученые-математики выразили пристальный интерес к поднятому Академией наук Якутии ряду системных вопросов и постановок, результатами чего стали намерения сотрудничества, закрепленные соответствующими договорами, способными смоделировать наше будущее.

В дополнении предлагаем видеосюжет с прошедшего круглого стола, приятного просмотра!