Kompyuterda modellashtirish: bu qanchalik muhim va u haqda nimalarni bilamiz?

Kompyuter modellari sistemaning tabiatini o‘ziga xos turli xil kombinatsion matematik modellarga asoslangan yaqinlashuvlar yordamida tasvirlab beradi.

O‘tgan asrda kompyuterda modellashtirish zamonaviy fanning deyarli barcha sohalarida rivojlanishning ajralmas qismiga aylandi. Kompyuter simulyatsiyalari fizika, astronomiya, klimatologiya, kimyo, biologiya, materialshunoslik, iqtisodiyot, ijtimoiy fanlar va muhandislik sohasida sistemalarni modellashtirish uchun zarur vosita bo‘lib qoldi.

Modellashtirish tajribadan ustun

Sistemalar va ularning tabiatini zamonaviy texnologiyalar yordamida erishib bo‘lmaydigan nanoo‘lchamdagi aniqlik bilan tushunish uchun kompyuter simulyatsiyasidan foydalanish mumkin. Agar bizda ba'zi sistemalarning eksperimental kuzatish asosida qanday harakat qilishini tahlil qilib beradigan ma'lumotlar mavjud bo‘lsa, biz ushbu hodisalar qanday sodir bo‘lgani yoki aslida nima sababdan yuz bergani haqidagi savollarga javob berishimiz mumkin.

Quyida modellashtirishning bir qator afzalliklarini keltiramiz:

Xavfsizlik – odamga yoki atrof-muhitga zarar bermasdan sinab ko‘rish yoki tajriba o‘tkazish.

Prototip – yakuniy mahsulot ishlab chiqarilishidan avval yangi mahsulotlarni loyihalash va sinash uchun modellardan foydalanishdan iqtisodiy tejash.

Bashorat qilish – kelajakka boqib, ehtimoliy ta'sirlarni yoki yo‘qotishlarni ta'kidlab, muammolar paydo bo‘lishidan oldin ularga yechim topish.

Vizualizatsiya – tizimdagi munosabatlarni ko‘rish, tushunish va tahlil qilish. Jarayonni vaqt bo‘yicha tezlashtirish yoki sekinlashtirish.

Takrorlash – model sistemani turli xil ssenariylar asosida parametrlarni o‘zgartirib qayta takrorlash.

Yuqorida ta'kidlanganidek, kompyuterda modellashtirishni juda ko‘plab sohalarda qo‘llash mumkin, masalan:

Materialshunoslikda – uglerod nanotrubkalari o‘sish mexanizmlarini tushunishda. Uglerodli nanotrubkalarni texnikada keng qo‘llanilishini sekinlashtirib turgan omil — bu 100 foiz bir xil tipdagi nanotrubkani sintez qilish. Tajriba sharoitida o‘sish bir necha soniyada ro‘y beradi. Ushbu jarayonga ta'sir qilayotgan faktorlarni baholash va bir xil tipdagi nanotrubkalarni sintez qilish uchun kompyuter modellaridan foydalanish qo‘l keladi.

Qishloq xo‘jaligi va toza ichimlik suvi muammosini yechishda – dengiz va dunyo okeanlaridagi suvni filtrlash va iqtisodiy samarador filtrlarni kashf qilishda. Filtrlarni turli xil dizaynlarini shakllantirish va kompyuter modellari yordamida sinab ko‘rish muammoga yechim topishni tezlashtiradi.

Farmakologiyada – turli xil kasalliklarga qarshi dorilar ishlab chiqishda. Kasalliklarga asosan oqsillar funksiyasining buzilishi va turli xil mutatsiyalar sabab bo‘ladi. Oqsil va dorilarni bir-biri bilan ta'sirini tadqiq qilish hamda oqsil faolligini o‘zgartirish uchun dorilarni optimal tarkib va o‘lchamlarini aniqlashda kompyuter modellari eng qulay vositadir.

Mashinasozlik va samolyot sanoatida – samarali aerodinamik dizaynni yaratishda. Masalan, mashina va aviatsiya sanoatlarida qarshilikni kamaytirish orqali yoqilg‘i tejamkorligiga erishish asosiy vazifa hisoblanadi. Albatta, kompyuterda modellashtirish yordamida havo qarshiligini kamaytiradigan optimal dizaynlarni ishlab chiqish mumkin. Bu esa o‘z navbatida ishlab chiqarishga sezilarni ta'sir ko‘rsatadi va iqtisodiy samaradorlikka erishish uchun muhim rol o‘ynaydi.

Demak, komyuterda modellashtirish yordamida tajriba qilmasdan avval ma'lum bir tizimlar uchun eng qulay modelni tuzib chiqish va sinab olish tajriba uchun ketadigan xarajatlarni sezilarli darajada kamaytiradi. Modellar yordamida tajriba uchun sarflanadigan xarajatlarni tejash o‘z navbatida katta iqtisodiy samaradorlikka ham olib keladi.

Kompyuterda modellashtirish talabalarni tadqiqotlarga undaydi

Hozirgi kunda O‘zbekiston Milliy universiteti rahbariyati bilan hamkorlikda, Fizika fakulteti talabalariga «Biofizikaviy va biokimyoviy jarayonlarni kompyuterda modellashtirish» onlayn kursi tashkil qilindi. Ta'kidlab o‘tishim kerak, talabalar ushbu kursni katta qiziqish bilan qabul qilishdi va modellashtirish sirlarini faol o‘rganishmoqda.

Kompyuter simulyatsiyasi moslashuvchan, dinamik hamda interaktivdir. Shu sababli talabalarda tadqiqot va izlanishga qiziqish uyg‘otadi. Bunda talabalar turli xil parametrlarning qiymatlarini o‘zgartirib, ularning ta'sirini kuzatish orqali ilmiy tushunchalar va g‘oyalar to‘g‘risida o‘z xulosalarini chiqaradilar.

Ko‘pgina tadqiqotchilar kompyuter simulyatsiyasining interaktivligi va talabalarni jalb qilish xususiyati, ularning bilim olishini yaxshilashda uning afzalliklarini oshirish uchun kalit ekanligini ta'kidlashadi.

Interfaol kompyuter simulyatorlari talabalarga o‘zlarining kashfiyotlarini boshqarish va egalik qilish hissini beradi va shu bilan ularning ma'lumotni tushunish va tahlil qilish qobiliyatini oshiradi. Ushbu simulyatsiyalar real dunyo hodisalarini qayta tasavvur qilish imkoniyatini beradi.

O‘zMU bilan hamkorligimizni davom ettirib, kelajakda turli loyihalarga bakalavr, magistr va PhD talabalarni jalb qilishni rejalashtirganmiz. Shubhasiz, ushbu hamkorlik talabalar ilmiy faoliyatini yangi bosqichga olib chiqadi.

Hozirgi jahon tajribasini hisobga olgan holda aytishim mumkin, O‘zbekistondagi barcha OTMlar kompyuterda modellashtirish yo‘nalishlarini tashkil qilishni jiddiy o‘ylab ko‘rishlari kerak. O‘zbekiston dunyoga ochilayotgan bir vaqtda, yaqin 4-5 yil ichida kompyuterda modellashtirish mutaxassislariga ehtiyoj sezilarli darajada ortadi. Ushbu talabga muvofiq holda professional kadrlar tayyorlashni tizimli yo‘lga qo‘yish maqsadga muvofiq bo‘lar edi.

Jamoliddin Razzoqov,
Belgiyaning Antverpen universiteti
postdoktoral tadqiqotchisi.

Jamoliddin Razzoqov – O‘zbekiston Milliy universiteti Fizika fakultetini tamomlab Fanlar Akademiyasi Ion-plazma va lazer texnologiyalari institutida kichik ilmiy xodim sifatida ishlagan. 2012-2013 yillarda Jepa Foundation ajratgan grant yordamida Niderlandiyaning Eyndhoven texnika universitetida ilmiy izlanish olib borgan. Sintetik oqsillarni o‘z-o‘zidan tolalar hosil qilishini modellashtirish yordamida o‘rgangan. 2015 yildan buyon Belgiya qirolligi Antverpen universitetida faoliyat olib bormokda.

Razzoqov 2019 yilda «Plazma tibbiyoti uchun molekulyar darajadagi modellashtirish» mavzusida doktorlik dissertatsiyasini himoya qilgan. Hozirda PLASMANT guruhida postdoktoral tadqiqotchi sifatida «Reaktiv kislorod va azot molekulalarini saraton hujayralariga ta'siri» loyihasi ustida ilmiy ishlar olib boradi.