Компьютерда моделлаштириш: бу қанчалик муҳим ва у ҳақда нималарни биламиз?

Компьютер моделлари системанинг табиатини ўзига хос турли хил комбинацион математик моделларга асосланган яқинлашувлар ёрдамида тасвирлаб беради.

Ўтган асрда компьютерда моделлаштириш замонавий фаннинг деярли барча соҳаларида ривожланишнинг ажралмас қисмига айланди. Компьютер симуляциялари физика, астрономия, климатология, кимё, биология, материалшунослик, иқтисодиёт, ижтимоий фанлар ва муҳандислик соҳасида системаларни моделлаштириш учун зарур восита бўлиб қолди.

Моделлаштириш тажрибадан устун

Системалар ва уларнинг табиатини замонавий технологиялар ёрдамида эришиб бўлмайдиган наноўлчамдаги аниқлик билан тушуниш учун компьютер симуляциясидан фойдаланиш мумкин. Aгар бизда баъзи системаларнинг экспериментал кузатиш асосида қандай ҳаракат қилишини таҳлил қилиб берадиган маълумотлар мавжуд бўлса, биз ушбу ҳодисалар қандай содир бўлгани ёки аслида нима сабабдан юз бергани ҳақидаги саволларга жавоб беришимиз мумкин.

Қуйида моделлаштиришнинг бир қатор афзалликларини келтирамиз:

Хавфсизлик – одамга ёки атроф-муҳитга зарар бермасдан синаб кўриш ёки тажриба ўтказиш.

Прототип – якуний маҳсулот ишлаб чиқарилишидан аввал янги маҳсулотларни лойиҳалаш ва синаш учун моделлардан фойдаланишдан иқтисодий тежаш.

Башорат қилиш – келажакка боқиб, эҳтимолий таъсирларни ёки йўқотишларни таъкидлаб, муаммолар пайдо бўлишидан олдин уларга ечим топиш.

Визуализация – тизимдаги муносабатларни кўриш, тушуниш ва таҳлил қилиш. Жараённи вақт бўйича тезлаштириш ёки секинлаштириш.

Такрорлаш – модел системани турли хил сценарийлар асосида параметрларни ўзгартириб қайта такрорлаш.

Юқорида таъкидланганидек, компьютерда моделлаштиришни жуда кўплаб соҳаларда қўллаш мумкин, масалан:

Материалшуносликда – углерод нанотрубкалари ўсиш механизмларини тушунишда. Углеродли нанотрубкаларни техникада кенг қўлланилишини секинлаштириб турган омил — бу 100 фоиз бир хил типдаги нанотрубкани синтез қилиш. Тажриба шароитида ўсиш бир неча сонияда рўй беради. Ушбу жараёнга таъсир қилаётган факторларни баҳолаш ва бир хил типдаги нанотрубкаларни синтез қилиш учун компьютер моделларидан фойдаланиш қўл келади.

Қишлоқ хўжалиги ва тоза ичимлик суви муаммосини ечишда – денгиз ва дунё океанларидаги сувни филтрлаш ва иқтисодий самарадор филтрларни кашф қилишда. Филтрларни турли хил дизайнларини шакллантириш ва компьютер моделлари ёрдамида синаб кўриш муаммога ечим топишни тезлаштиради.

Фармакологияда – турли хил касалликларга қарши дорилар ишлаб чиқишда. Касалликларга асосан оқсиллар функциясининг бузилиши ва турли хил мутациялар сабаб бўлади. Оқсил ва дориларни бир-бири билан таъсирини тадқиқ қилиш ҳамда оқсил фаоллигини ўзгартириш учун дориларни оптимал таркиб ва ўлчамларини аниқлашда компьютер моделлари энг қулай воситадир.

Машинасозлик ва самолёт саноатида – самарали аэродинамик дизайнни яратишда. Масалан, машина ва авиация саноатларида қаршиликни камайтириш орқали ёқилғи тежамкорлигига эришиш асосий вазифа ҳисобланади. Aлбатта, компьютерда моделлаштириш ёрдамида ҳаво қаршилигини камайтирадиган оптимал дизайнларни ишлаб чиқиш мумкин. Бу эса ўз навбатида ишлаб чиқаришга сезиларни таъсир кўрсатади ва иқтисодий самарадорликка эришиш учун муҳим рол ўйнайди.

Демак, комютерда моделлаштириш ёрдамида тажриба қилмасдан аввал маълум бир тизимлар учун энг қулай моделни тузиб чиқиш ва синаб олиш тажриба учун кетадиган харажатларни сезиларли даражада камайтиради. Моделлар ёрдамида тажриба учун сарфланадиган харажатларни тежаш ўз навбатида катта иқтисодий самарадорликка ҳам олиб келади.

Компьютерда моделлаштириш талабаларни тадқиқотларга ундайди

Ҳозирги кунда Ўзбекистон Миллий университети раҳбарияти билан ҳамкорликда, Физика факультети талабаларига «Биофизикавий ва биокимёвий жараёнларни компьютерда моделлаштириш» онлайн курси ташкил қилинди. Таъкидлаб ўтишим керак, талабалар ушбу курсни катта қизиқиш билан қабул қилишди ва моделлаштириш сирларини фаол ўрганишмоқда.

Компьютер симуляцияси мослашувчан, динамик ҳамда интерактивдир. Шу сабабли талабаларда тадқиқот ва изланишга қизиқиш уйғотади. Бунда талабалар турли хил параметрларнинг қийматларини ўзгартириб, уларнинг таъсирини кузатиш орқали илмий тушунчалар ва ғоялар тўғрисида ўз хулосаларини чиқарадилар.

Кўпгина тадқиқотчилар компьютер симуляциясининг интерактивлиги ва талабаларни жалб қилиш хусусияти, уларнинг билим олишини яхшилашда унинг афзалликларини ошириш учун калит эканлигини таъкидлашади.

Интерфаол компьютер симуляторлари талабаларга ўзларининг кашфиётларини бошқариш ва эгалик қилиш ҳиссини беради ва шу билан уларнинг маълумотни тушуниш ва таҳлил қилиш қобилиятини оширади. Ушбу симуляциялар реал дунё ҳодисаларини қайта тасаввур қилиш имкониятини беради.

ЎзМУ билан ҳамкорлигимизни давом эттириб, келажакда турли лойиҳаларга бакалавр, магистр ва PhD талабаларни жалб қилишни режалаштирганмиз. Шубҳасиз, ушбу ҳамкорлик талабалар илмий фаолиятини янги босқичга олиб чиқади.

Ҳозирги жаҳон тажрибасини ҳисобга олган ҳолда айтишим мумкин, Ўзбекистондаги барча ОТМлар компьютерда моделлаштириш йўналишларини ташкил қилишни жиддий ўйлаб кўришлари керак. Ўзбекистон дунёга очилаётган бир вақтда, яқин 4-5 йил ичида компьютерда моделлаштириш мутахассисларига эҳтиёж сезиларли даражада ортади. Ушбу талабга мувофиқ ҳолда профессионал кадрлар тайёрлашни тизимли йўлга қўйиш мақсадга мувофиқ бўлар эди.

Жамолиддин Раззоқов,
Белгиянинг Антверпен университети
постдокторал тадқиқотчиси.

Жамолиддин Раззоқов – Ўзбекистон Миллий университети Физика факультетини тамомлаб Фанлар Aкадемияси Ион-плазма ва лазер технологиялари институтида кичик илмий ходим сифатида ишлаган. 2012-2013 йилларда Jepa Foundation ажратган грант ёрдамида Нидерландиянинг Эйндҳовен техника университетида илмий изланиш олиб борган. Синтетик оқсилларни ўз-ўзидан толалар ҳосил қилишини моделлаштириш ёрдамида ўрганган. 2015 йилдан буён Бельгия қироллиги Антверпен университетида фаолият олиб бормокда.

Раззоқов 2019 йилда «Плазма тиббиёти учун молекуляр даражадаги моделлаштириш» мавзусида докторлик диссертациясини ҳимоя қилган. Ҳозирда PLASMANT гуруҳида постдокторал тадқиқотчи сифатида «Реактив кислород ва азот молекулаларини саратон ҳужайраларига таъсири» лойиҳаси устида илмий ишлар олиб боради.