От медицина до индустриален дизайн, поведението на фондовия пазар или рисковете от заспиване на волана. Нищо не изглежда твърде сложно за новите поколения симулационни програми. Въз основа на математически модели и все по-мощни технологии, техните „копия“ все повече наподобяват реалността

Ние не ги виждаме, но те влияят на живота ни, осигурявайки основите, които позволяват научното и технологично развитие на обществото. Те са математически модели, представяне на реалността чрез числа. Не напразно това беше един от аргументите 2000 г. да бъде обявена от ЮНЕСКО за Световна година на математиката, важна дисциплина в развитието на съвременното общество. Всичко, което виждаме, може да бъде представено с числа, но е възможно и да обърнем таблиците: същите модели ни позволяват да „изградим“ алтернативен свят. Виртуално измерение, при което е възможно да се получат осезаеми резултати, като същевременно се свежда до минимум възможността за грешки, и което все повече привлича по-голям интерес в толкова разнообразни области като космическата, автомобилната или медицинската медицина.

изследователски проекти

Кои са архитектите на този технологичен напредък? Голяма част от „вината“ е на инженерите в The Mathworks, една от най-големите компании, посветени на проектирането на софтуер за математическо моделиране, която работи по тези приложения от 17 години. Основният му инструмент, «Simulink», е софтуер, който позволява симулация и моделиране на системи за извършване на изследователски проекти чрез компютъра. „Предимството, което представя, е, че може да създава математически модели на всяка реална среда, симулирайки поведение, материали или структури, оценявайки тяхното представяне и коригирайки дизайна им, както е подходящо“, обяснява генералният директор на The Mathworks в Испания Мигел Анхел Браохос.

По-малко поле за грешка

По този начин моделите могат да бъдат приложени на практика, обратно в реалния свят, под формата на почти окончателни прототипи, което представлява огромна икономия на време и пари, както и намаляване на границите на грешки. Тази компания, присъстваща в повече от сто държави, работи с основен усъвършенстван пакет за изчисление, който е допълнен от различни инструменти, адаптирани към всяка конкретна област.

Една от областите, в които тези приложения имат най-голямо въздействие, е биотехнологията. В момента The Mathworks предоставя софтуер за разработване на изследователски проекти в различни екипи у нас. Сред тях и този на Медицинския факултет на Университета в Сантяго де Компостела, който работи върху "спестяването" на дози лъчетерапия при пациенти с мозъчни тумори. Става дума за триизмерната симулация на мозъка на пациента и позволява чрез серия от параметри да се познаят ефектите, които сесията би имала в различните й точки. Това позволява да се оптимизират дозите на радиация за унищожаване на тумора без нежелани ефекти върху други органи.

Друго приложение се разработва от Центъра за изследвания в биомедицинското инженерство на Политехническия университет в Каталуния и фондация Trias i Pujol, което ще направи възможно диагностицирането на синдром на обструктивна сънна апнея (OSAS), заболяване, което пречи на хората да спят нормално тези, които страдат от него, тъй като причинява малки неволни паузи в дишането им и това може да има сериозни последици като инсулти. Благодарение на математическите модели е лесно да се диагностицира дали пациентът страда от апнея, като "изслуша" хъркането си. Сензор, поставен до врата ви, ще записва дихателния ви поток през нощта, запис, който ще бъде анализиран от софтуера за обработка на сигнала. Анализът позволява въз основа на конкретни модели пациенти да идентифицира броя на апнеите и тяхната продължителност, което предлага много по-бърза диагностика.

Математическите модели не само имат големи предимства в областта на медицината, но и служат като голяма помощ за индустриалния дизайн. Автомобилният свят, много процъфтяващ в този сектор, е един от онези, които се възползват най-много от неговите приложения. Не е изненадващо, че всички автомобилни компании в света работят с тях, от Mercedes Benz до BMW или Toyota. Системата Mathworks представлява за тези компании, първите, които насочват погледа си към математическите модели, спестявайки милиони долари, тъй като позволява тестване на моделите на компютър, без да е необходимо да се произвежда прототип.

Липса на инвестиции

По този начин инженерът, който разработва колело, има собствена програма с библиотека от симулации, които му помагат да разбере как тази част ще се държи в различни ситуации: дали ще издържи на силен удар или ще бъде устойчива на лоши климатични условия. И по същия начин има приложение за останалите компоненти на автомобила, което по-късно и след присъединяването на всички елементи, ще формира „виртуален“ прототип, но с всички гаранции, че ако е реален, ще работи по същия начин.

Виртуалната технология също е послужила като основа за разработването на международни проекти, като проектирането на тренировъчни машини за изучаване на физиологията на астронавтите в безтегловност или симулатора на двигателите и системите за управление на бойния самолет. Дълъг списък с успехи, които биха могли да бъдат разширени, ако и властите, и частният сектор залагат на математически модели. „Налице е основната технология, но не и необходимото внедряване“, казва Браойос, който предполага, че би било необходимо да се отделят повече ресурси за научноизследователска и развойна дейност, тъй като „степента на технологично усвояване, любопитство и интерес са много добри“.