ЦКП ССКЦ ИВМиМГ СО РАН
Проводится регулярный семинар «Высокопроизводительные вычисления» на базе ССКЦ, кафедры Вычислительных систем НГУ и Центра Компетенции по высокопроизводительным вычислениям СО РАН - Intel.
Заседания семинара проходят в конференц-зале ИВМиМГ СО РАН по четвергам в 11-00.
Архив семинаров: 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
Презентации последних семинаров:
Прохоров Д.И. (ИМ СО РАН)
Аннотация
Доклад по материалам подготовленной диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 1.2.2 - "Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ". Исследование пористой среды неотъемлемо связано с измерением ее свойств. В случае сорбентов – это прочность и емкость, в случае матрицы породы – пористость, проницаемость и. т. д. Измерение этих свойств химическими или физическими методами является весьма ресурсоемкой задачей особенно, если речь идет о большом количестве образцов. Более того, использование некоторых методов приводит к разрушению образцов, что вызывает трудности в исследовании эволюции параметров. Работа с цифровым представлением лишена описанных недостатков. Для развития программно–алгоритмической составляющей методов численного моделирования эволюции пористых сред в процессе химических воздействий выполнены следующие задачи: 1. Разработан алгоритм численного моделирования спекания темплатного сорбента на основе зерен оксида кальция сферической формы с заданной пористостью и содержанием темплата. 2. На основе конечно-разностной аппроксимации системы уравнений Кана-Хиллиарда и Аллена-Кана разработан алгоритм численного моделирования спекания зернистых материалов с зернами произвольной формы для оценки изменения пористости и площади поверхности в процессе высокотемпературных воздействий. 3. Для оценки зависимости между параметрами химического растворения горной породы (перепад давления, скорость реакции, коэффициент молекулярной диффузии, водородный показатель) и изменениями ее топологии разработан алгоритм редукции трехмерного цифрового изображения, позволяющий существенно уменьшить время вычисления персистентных диаграмм
к.ф.-м.н. Пескова Е.Е. (Мордовский ГУ, г. Саранск; ИК СО РАН, г. Новосибирск)
Аннотация
Разработан параллельный вычислительный алгоритм для модели двухфазной химически активной среды с лазерным излучением. Модель представляет собой систему уравнений Навье-Стокса в приближении малых чисел Маха для многокомпонентных реагирующих смесей, дополненную уравнениями химической кинетики, уравнением для интенсивности излучения, уравнениями для твердой фазы. При этом твердая фаза описывается в терминах концентраций частиц. Для их описания используются системы уравнений конвекции-диффузии-реакции, дополненные тепловыми слагаемыми от лазерного излучения и реакционными членами для соединений на поверхности. Общий алгоритм решения основан на схеме расщепления по физическим процессам: химические реакции, конвекция-диффузия, стационарный процесс для поправки к давлению. При построении вычислительного алгоритма для аппроксимации конвективных членов в уравнениях Навье-Стокса используется WENO схема. При расчете уравнений химической кинетики, уравнений для интенсивности излучения и температуры твердой фазы применяется подключаемый модуль RADAU5. Временные производные аппроксимируются явным образом. Данный подход гарантирует эффективность использования разработанной разностной схемы для параллельной реализации. Параллельный алгоритм основан на принципах геометрического параллелизма, для межпроцессорного взаимодействия используется стандарт MPI. Для получения информации об эффективности параллельного алгоритма проведены расчеты на последовательности измельчающихся сеток с разным количеством расчетных узлов. С использованием разработанного параллельного кода проведены расчеты течения двухфазной среды газ-твердые частицы с химическими реакциями легких углеводородов в газовой фазе и на поверхности частиц под влиянием лазерного излучения.
Численное моделирование как способ оценки эффективности и оптимизации бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ)
к.ф.-м.н. Берендеев Е.А. (ИЯФ СО РАН)
Аннотация
Бор нейтронозахватная терапия (БНЗТ) – это метод лечения онкологических заболеваний, основанный на использовании бора и нейтронов. Суть метода заключается в том, что в организм пациента вводится борсодержащее соединение, которое селективно накапливается в опухоли. Затем на опухоль направляются нейтроны, которые при столкновении с ядром бора вызывают высвобождение частиц, способных уничтожить раковые клетки. При этом здоровые ткани практически не повреждаются. БНЗТ является перспективным методом лечения рака, так как он позволяет достичь высокой эффективности при минимальном воздействии на здоровые ткани. Однако, для успешного применения метода необходимо точно рассчитать дозу облучения, чтобы избежать переоблучения или недостаточной дозы. Поэтому моделирование дозиметрии является одной из ключевых задач в развитии БНЗТ. В докладе представлены первые результаты дозиметрии с помощью кода NMC, выполнено сравнение полученных данных на синтетических тестах и на реальном эксперименте.
Руменских М.С. (ИЛФ СО РАН)
Аннотация
Со времен потрясающего воображение открытия – первой планеты за пределами Солнечной системы - было обнаружено несколько тысяч экзопланет, причем порядка 50% из них методом транзитной фотометрии. Помимо самого факта наличия экзопланет в звездной системе, этот метод дает обширную информацию о составе и плотности атмосфер экзопланет путем сканирования поглощения излучения при транзите планеты перед диском звезды в различных спектральных линиях. Кроме того, некоторые аспекты взаимодействия планетарного вещества с магнитным полем, а также со звездным ветром имеют четкие наблюдательные проявления. Чтобы выявить обусловленность наблюдательных проявлений конкретными физическими явлениями, необходимо привлекать численные модели, описывающие атмосферы экзопланет. Транзитные поглощения, воспроизведенные такими моделями, сравниваются с данными телескопов, и на основании сравнения делаются выводы о параметрах атмосферы и космической погоды вблизи экзопланет. В докладе освещается результаты численного моделирования транзитных поглощений в атмосферах горячих экзопланет в триплетной линии метастабильного гелия (1083 нм). Эта линия не претерпевает значительных искажений при прохождении через межзвездную среду или атмосферу Земли, что делает ее весьма подходящей для зондирования атмосфер горячих экзопланет. На данный момент получено несколько десятков транзитных поглощений в этой линии, в том числе спектрально разрешенных, для горячих экзопланет различных масс, размеров, вращающихся вокруг звезд различных возрастов и спектральных классов, и такое изобилие наблюдательных данных вызывает необходимость их качественной и количественной интерпретации.
к.х.н. Лалетина С.С. (ИХХТ СО РАН, г. Красноярск)
Аннотация
Палладий известен своими каталитическими способностями и уникальными физическими свойствами. В основном он используется в автомобильной промышленности при производстве каталитических конвертеров для нейтрализации вредных примесей в выхлопных газах. Еще одним промышленно важным применением Pd может стать каталитическое окисление метана для производства пара, тепловой и электрической энергии в газотурбинных установках малой мощности (ГТУ). Такие установки могут быть использованы для автономной электрификации и теплоснабжения удаленных населенных пунктов, садовых товариществ, крупных промышленных, военных и прочих объектов, а также газодобывающих и нефтяных месторождений. Каталитическое сжигание топлива позволяет снизить температуру в зоне горения до беспрецедентно низкой 650-1200 К, что исключает образование NOx в этом процессе. В то же время использование катализаторов радикально снижает выбросы загрязняющих атмосферу продуктов неполного сгорания (СО, CH), за счет более полного окисления метана и одновременно позволяет существенно увеличить выход энергии. В последние 20 лет теория и практика каталитического сжигания топлив развивается во многих лабораториях мира. Ранее в Институте катализа было показано, что наиболее активными в реакции окисления метана являются палладиевые катализаторы. Однако при определенных условиях нанесенные палладиевые катализаторы характеризуются сложным поведением из-за фазовых превращений поверхности палладия из оксида в карбид и наоборот. В докладе будет представлено исследование методом DFT механизма реакции окисления метана на катализаторе Pd. Отдельно будет рассмотрено влияние подповерхностного углерода на протекание реакции.
О.П. Темирбулатов, И.В. Михайлов, И.В. Суродина (НГУ, ИНГГ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе приводится сравнительный анализ результатов трехмерного конечно-разностного моделирования сигналов российских зондов электрокаротажа: высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ), бокового каротажного зондирования (БКЗ) и нового электромагнитного зонда с тороидальными катушками. В рассмотренных геоэлектрических моделях варьируется число границ, толщина пласта-коллектора, электрическая контрастность разреза, геоэлектрические параметры скважины. Значения зенитного угла соответствуют вертикальным, наклонным и субгоризонтальным скважинам. Полученные результаты создают основу для решения задач геонавигации с использованием российских зондов электрокаротажа.
В.Н. Снытников, Е.Е. Пескова, О.П. Стояновская, Е.А. Лашина, Т.В. Маркелова (ИК СО РАН)
Аннотация
Получение ценных продуктов из химически инертного метана составляет одну из важнейших проблем современной газохимии. Для прямой переработки природного газа с целью получить востребованные водород, этилен, ацетилен в ИК СО РАН предложен подход, основанный на воздействии лазерного излучения на двухфазную газопылевую среду из метана и каталитических наночастиц. Лазерное излучение нагревает наночастицы, что запускает каталитические реакции активации метана и гомогенные реакции в газе. Нами проводятся экспериментальное изучение лазерного термокаталитического синтеза и его математическое моделирование с использованием коммерческих пакетов программ газодинамики и квантовой химии. Создана математическая модель двухфазной химически активной среды из газа и твердых ультрадисперсных частиц в поле лазерного излучения с детализированными процессами теплообмена между газом и частицами. Математическая модель представляет собой расширенную систему уравнений Навье-Стокса в приближении малых чисел Маха и нескольких температур, которая описывает динамику вязкой многокомпонентной теплопроводной среды с диффузией, химическими реакциями и подводом энергии посредством лазерного излучения. Разработанные численные модели и параллельные коды находят свое применение в создании новых технологий лазерной термохимии.
Численная модель диамагнитного удержания плазмы в газодинамической ловушке с использованием нового метода решения уравнений
Ефимова А.А., Вшивков К.В., Дудникова Г.И. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Открытые магнитные ловушки являются одним из направлений в решении проблемы удержания и нагрева плазмы в лабораторных экспериментах. Примером такой ловушки является установка САТ (ИЯФ СО РАН) с диамагнитным режимом работы системы. В данной работе представлена 2D численная модель диамагнитного режима открытой ловушки, основанная на кинетическом приближении для ионных компонент плазмы и инжектируемого пучка и гидродинамическом приближении для электронов (PIC-MHD). Для решения уравнений Власова используется метод частиц в ячейках. В программе использован новый метод решения уравнений движения заряженных частиц в электромагнитных полях, который позволяет точно вычислять траекторию и скорость заряженной частицы. Сложности расчетов по сравнению с другими модификациями метода Бориса при этом значительно не увеличивается. На основе созданной модели проведена проверка основных принципов диамагнитного удержания плазмы.
Ткачёв К.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлена часть диссертации на соискание учёной степени кандидат технических наук. Будут продемонстрированы: - построение системы с элементами имитационной оптимизации, включающими в себя: более продвинутую систему синхронизации событий, подсистему описания целей моделирования, набор программ оптимизации, систему наблюдения над исполнением имитационных моделей, хранилище данных результатов моделирования; - разработка математических моделей исполнения имитационных моделей на больших параллельных системах, для подтверждения корректности элементов имитационной оптимизации; - разработанный и реализованный алгоритм функционирования и взаимодействия модулей программного обеспечения системы имитационного моделирования, обеспечивающий сокращение времени имитационного эксперимента; - гибридная мультиагентная система имитационного моделирования. Так же в докладе будут показаны имитационные модели, предназначенные для тестирования разработанных алгоритмов управления различными системами.
к.ф.-м.н., Dr. rer. nаt. habil Лисейкина Т.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Плазма является самым распространенным в природе состоянием вещества. Огромное многообразие форм, в которых она существует во Вселенной, определяется коллективными процессами, происходящими на временных масштабах, которые могут быть значительно короче, чем время парного взаимодействия отдельных зарядов. Эта сильно неравновесная материя, в которой спонтанно возникают и развиваются многочисленные неустойчивости, способна производить беспрецедентно большие плотности энергии в огромных пространственных масштабах во Вселенной и в мезоскопических масштабах в лабораторных установках. Прогресс лазерных технологий обеспечил доступ к интенсивностям электромагнитного поля, достаточным для генерации макроскопических количеств релятивистской плазмы в относительно компактных лабораторных экспериментах, и тем самым открыл путь к новым достижениям в различных областях физики, начиная от нелинейной динамики и нелинейной релятивистской оптики до (а) создания новых мощных источников излучения, (б) разработки альтернативных методов ускорения частиц, (в) лабораторной астрофизики высоких энергий, и наконец, (г) реальной возможности исследования плазмы, в которой существенными оказываются нелинейные явления квантовой электродинамики, такие как квантовая отдача и генерация электрон-позитронных пар. В своем докладе я расскажу о результатах крупномасштабного моделирования взаимодействия электромагнитного излучения экстремальной интенсивности с плазмой в ультрарелятивистском режиме, о достижениях в области лазерного ускорения частиц в плазме, о возможности медицинских и технологических применений ионных пучков, полученных в результате ускорения плазмы радиационным давлением.
Актуальные астрофизические задачи. Отчет о поездке на конференцию «Prospects for Low Frequency Radio Astronomy in South America»
д.ф.-м.н. Куликов И.М., к.ф.-м.н. Черных И.Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлен отчет о поездке на конференцию «Prospects for Low Frequency Radio Astronomy in South America» Ноябрь 2022, Аргентина. Будут представлены обзорно наиболее интересные доклады с конференции, особенности работы наиболее мощных сетей радиотелескопов Латинской Америки с точки зрения обработки данных. Отдельно будет выделена роль суперкомпьютеров в обработке наблюдений и дальнейшем численном моделировании. Также будут представлены наиболее актуальные, с точки зрения докладчиков, астрофизические задачи, которые могут быть сформулированы исходя из последних наблюдательных данных.
Федоренко А.Д. (ИНХ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлено применение методов рентгеновской спектроскопии поглощения, рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии совместно с методами квантовой химии для исследования электронного строения сульфидов, полисульфидов и хлоридов переходных металлов. Такое комплексное исследование электронной структуры соединений позволяет найти взаимосвязь между строением и свойствами материалов.
д.ф.-м.н. Марченко М.А., Городничев М.А. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет дан обзор совместных проектов ИВМиМГ СО РАН - Huawei, имеющегося в доступе у ИВМиМГ СО РАН оборудования и программного обеспечения Huawei. Будет рассказано об опыте решения некоторых задач моделирования и обработки данных с помощью этих средств.
к.ф.-м.н. Соловьев С.А. (ИНГГ СО РАН и ООО НЦИТ УНИПРО)
Аннотация
В докладе рассказывается о разрабатываемом прямом решателе USPARS разреженных систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Тестирование проводиться на матрицах различных размеров и свойств, взятых из коллекции матриц ”SuiteSparse Matrix Collection”. В качестве “эталонов” для сравнения прямых решателей используются Intel MKL PARDISO и MUMPS. Демонстрация производительности производится на процессорах Intel и AMD. Также показаны результаты тестирования разрабатываемого решателя на платформе Эльбрус, состоящей из 4х процессоров E8C. В заключении показаны планы и рассуждения о перспективах разрабатываемого решателя.
к.х.н. Чолач А.Р. (ИК СО РАН)
Аннотация
В докладе представлены результаты исследования неупругого рассеяния электронов, после возбуждения внутренних уровней атомов, методами Спектроскопии потенциалов исчезновения, Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и теории функционала плотности. Показана методология извлечения новых сведений о химической природе и свойствах интермедиатов гетерогенно-каталитической реакции, геометрии, характере и порядке связывания между атомами в образце из данных, полученных стандартными методами электронной спектроскопии и квантовой химии.
В.Ю. Ковальский, д.х.н. И.Л. Зильберберг (ИХТТМ СО РАН)
Аннотация
Одной из главных проблем катализа является разработка низкотемпературного процесса окисления метана (CH4) природного газа в метанол (CH3OH) как легко транспортируемого жидкого топлива. В настоящее время основная часть метана используется в высокотемпературном процессе производства синтез-газа (CO+H2), из которого в дальнейшем получают различные углеводороды. В природе же присутствуют бактерии, способные активировать метан при комнатных температурах с образованием метанола. В этих бактериях присутствует железосодержащий фермент метанмонооксигеназа (ММО). Единственный аналог ММО по окислительной активности был получен группой Г.И. Панова в ИК СО РАН в конце 80-х годов. Этой системой является цеолит (каркасный алюмосиликат, структура которого образована тетраэдрическими группами SiO4 и AlO4) ZSM-5 с феррильной группой [FeO]2+ в катионообменной позиции. В рамках данной работы с использованием пакетов Gaussian и VASP и ресурсов ЦКП «Сибирский Суперкомпьютерный Центр» ИВМиМГ СО РАН был предложен сверхактивный центр в реакции отрыва атома водорода от метана, являющейся ключевой стадией в окисления метана
м.н.с. Градов В.С. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлено описание климатической модели INMCM48 (ИВМ РАН), совместной модели океана и морского льда SibCIOM (ИВМиМГ СО РАН) и новой климатической модели INMCM-SibCIOM (ИВМиМГ СО РАН), построенной на основе двух предыдущих моделей. Более подробно будут обсуждаться следующие пункты: • Описание моделей INMCM48 и SibCIOM: структура моделей, основные уравнения, параметры сетки и прочие параметры. • Описание вспомогательного модуля каплер. Его задачи, существующие реализации и использование в представленных моделях. • Процесс построения модели INMCM-SibCIOM. • Численные эксперименты, проведенные с помощью модели INMCM48 и полученные результаты. • Численные эксперименты, проведенные с помощью модели INMCM-SibCIOM и сравнение результатов с результатами, полученными моделью INMCM48.
д.ф.-м.н., проф. Ожигов Ю.И. (МГУ)
Аннотация
Проект квантового компьютера является попыткой построения компьютерной модели сложных процессов - прежде всего связанных с химией - с предсказательной силой. Первоначальная идея Р.Фейнмана о возможности прямой реализации этой цели на основе ансамбля квантовых гейтов работает только до определенного предела, который скоро уже будет достигнут; по всей вероятности, до нескольких десятков кубитов, далее начинается область неизвестного. В докладе будет указан метод экспериментального определения данной границы, а также даны предложения по продвижению проекта квантового компьютера за ее пределы.
д.ф.-м.н. Куликов И.М. (ИВМиМГ СО РАН) в 15-00 час. (Нск,)
Аннотация
В докладе будет рассказан опыт разработки параллельных реализаций численных моделей гравитационной газовой динамики на вложенных сетках и специальной релятивистской гидродинамики на регулярных сетках с использованием технологии Coarray Fortran. В рамках доклад также будет обзор ряду современных технологий параллельного программирования для разработки вычислительных кодов. Обозначены ограничения использования готовых решений. Доклад будет сделан в рамках совместного мероприятия семинара ССКЦ и рабочего совещания MHD-PP 2022.
д.ф.-м.н. Терехов А.В. (НГТУ)
Аннотация
При расчёте интегральных или дискретных преобразований необходимо иметь в своем распоряжении быстрые алгоритмы умножения векторов на матрицы, элементы которых задаются, как значения специальных функций (Чебышева, Лежандра, Лагерра, сферические и т.д.). На данный момент существующие быстрые алгоритмы на порядки уступают в экономичности процедуре быстрого преобразования Фурье. С целью сокращения этого разрыва была поставлена задача разработать высокоэффективный общий подход для вычисления матрично-векторных произведений в рамках рассматриваемого класса задач. В итоге была предложена серия новых быстрых методов и алгоритмов, допускающих эффективную программную реализацию для современных микропроцессоров. На примере решения задач геофизики вычислительные эксперименты подтвердили, что новые процедуры позволяют сократить время счёта на несколько порядков по сравнению с прямым методом умножения вектора на матрицу.
Тенденции в отрасли высокопроизводительных вычислений. Семинар по материалам конференции-выставки ISC 2022
к.ф.-м.н. Черных И. Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлена информация, касающаяся, новинок в области техники и программного обеспечения, представленных на выставке ISC 2022 в Гамбурге.
д.ф.-м.н. Чеверда В.А. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Сейсморазведочные работы на обширной территории Восточной Сибири выполняются в сейсмогеологических условиях различной сложности. Получение качественного динамического сейсмического изображения для района работ является первоочередной задачей в условиях контрастных неоднородностей верхней части разреза (ВЧР). Для этого необходимо восстановление эффективной глубинно-скоростной модели, обеспечивающей компенсацию скоростных аномалий и расчёта статических поправок. Но для наиболее сложного приповерхностного строения в среды, например наличие трапповых интрузий и туфогенных образований, информативность скоростных моделей ВЧР, полученных на основании томографического уточнения, оказывается недостаточной и требуется поиск другого решения. В работе рассмотрен подход к восстановлению скоростной модели ВЧР на основе метода обращения полного волнового поля.
к.ф.-м.н. Павловский Е.Н. (ФФ НГУ)
Аннотация
В докладе мы рассмотрим теоретические и практические возможности использования квантовых вычислений в машинном обучении. Узнаем о перспективных подходах к решению этих задач, доступе к оборудованию, фреймворкам и связи с бесконечно-мерными пространствами; а также где этому можно научиться.
д.ф.-м.н. Куликов И.М. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет приведен краткий обзор основных проблем, связанных с использованием библиотек и пакетов прикладных программ, которые используются при разработке научных приложений, а также подходы к их решению. Описание опыта решения задач будет состоять из двух частей. В первой части будет приведен обзор проблематики гарантированной точности в спектральных задач линейной алгебры, сформулированной академиком С.К. Годуновым, и способы решения этой проблемы с использованием расширенного математического аппарата и с использованием программных средств. Во второй части будет представлен авторский опыт минимизации зависимости от внешнего программного обеспечения при разработке кодов для решения задач астрофизики до требований на уровне стандарта языка Фортран 2008.
к.ф.-м.н. Бетеров И.И. (ИФП СО РАН)
Аннотация
докладе будет приведен краткий обзор истории, основных достижений и перспектив квантовой информатики. Будут приведены результаты экспериментов по созданию квантовых битов (кубитов) на основе нейтральных атомов, охлажденных лазерным излучением и захваченных в оптические пинцеты.
к.т.н. Монахов О.Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Рассматривается новый подход метаэвристического программирования с экспрессией генов, основанный на различных природно-инспирированных алгоритмах в качестве поисковой машины для решения задачи автоматического синтеза нелинейных моделей в аналитической форме. Экспериментально показано, что предложенный подход при использовании четырнадцати различных природно-инспирированных алгоритмов превосходит стандартный алгоритм программирования с экспрессией генов либо по времени нахождения решения, либо по вероятности нахождения функции (модели), либо по обоим критериям одновременно.
Симонов Е.В. (ИГиЛ СО РАН)
Аннотация
В докладе представлены результаты по разработке трехмерной математической модели непрерывной спиновой детонации (НСД) смеси синтез-газ -воздух, ее верификации на известных экспериментальных и численных данных, а также результаты численного моделирования НСД в кольцевой цилиндрической камере сгорания (КС). Показано, что при сверхкритических параметрах инициирования по КС начинает распространяться детонационная волна, непрерывно вращающаяся вокруг оси КС при достаточном расходе подачи смеси, поступающей через ее верхний торец. Проанализирована динамика и основные параметры решения, показана существенная трехмерность процесса. Проведено варьирование расхода подачи смеси, вычислены минимальные расходы смеси для существования режимов НСД.
Колганов А.А. (ИК СО РАН)
Аннотация
В докладе представлены результаты исследования механизма селективной димеризации этилена в бутен-2 на цеолитном катализаторе Zn/H-ZSM-5, полученные методами твердотельного ЯМР, ИК-спектроскопии и теории функционала плотности. Основное внимание в докладе уделено использованию расчетных методов для интерпретации спектроскопических данных и установления механизма реакции. 1. Для интерпретации или отнесения экспериментально наблюдаемых спектральных характеристик (химические сдвиги углерода-13, волновые числа) были выполнены расчёты соответствующих величин методом теории функционала плотности. Результаты позволили установить ключевые интермедиаты реакции: π-комплексы этилена с центрами Zn2+, бут-3-ен-1-цинк, π-комплекс бутена-2. 2. Были рассмотрены два возможных пути димеризации этилена в бутен-2. Первый путь – хемосорбция этилена на центре Zn2+ с образованием цинк-винила и последующее встраивание второй молекулы этилена по связи Zn–C, приводящее к появлению бут-3-ен-1-цинка. Второй путь – адсорбция двух молекул этилена на центре Zn2+ с последующим образованием мостикового интермедиата Zn–(CH2)4–O, который превращается в бут-3-ен-1-цинк посредством β-элиминирования атома водорода. Бут-3-ен-1-цинк в дальнейшем десорбируется с появлением бутена-1, который в свою очередь изомеризуется в бутен-2. Рассчитанные энергетические профили для двух путей превращения этилена показали, что первый путь кинетически затруднён, в то время как второй путь характеризуется низкими активационными барьерами всех стадий.
д.ф.-м.н. Пененко А.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе обсуждаются результаты разработки программного комплекса IMDAF (Inverse Modeling and Data Assimilation Framework) для совместного использования математических моделей и данных наблюдений (т.н. обратного моделирования). Математические модели представлены системами дифференциальных уравнений. С помощью IMDAF решаются «классические» обратные задачи, задачи усвоения данных, задачи оценки чувствительности и информативности данных измерений и др. Разработка системы ведется исходя из концепции единообразного представления различных постановок обратных задач, определяемых дифференциальными уравнениями, данными наблюдений и искомыми величинами. Это достигается за счет сведения обратных задач к квазилинейным операторным уравнениям и задачам оптимизации определенного вида. В рамках системы реализованы алгоритмы идентификации источников и параметров в многомерных моделях процессов адвекции-диффузии-реакции с приложениями к оценке качества воздуха и изучению живых систем. Наряду с оригинальным "решателем" квазилинейных операторных уравнений в системе имеется возможность использовать стандартные оптимизационные "решатели" на основе градиентных алгоритмов и алгоритмов "без производных". Реализованы возможности приближено оценивать решения обратных задач с различными временными затратами. При разработке системы широко применяется ансамблевый подход, позволяющий организовать эффективное распараллеливание численных алгоритмов.
д.ф.-м.н., Платов Г.А. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе представлена попытка подойти к проблеме разработки информационно-аналитической системы, обеспечивающей интеллектуальную поддержку при решении вычислительно сложных задач динамики атмосферы и океана на суперкомпьютерах. В основе предполагаемой экспертной системы лежит понимание физических процессов и механизмов, определяемых в ходе масштабного анализа, исходя из целей и задач планируемых численных исследований. В соответствии с этим строится математическое описание и определяется математическая постановка задачи. Особенностью процессов в атмосфере и океане является их многомасштабность и поэтому прямое описание одних процессов должно сочетаться с параметризацией или приближенным описанием других. Далее встает проблема численной реализации, построения численных схем и алгоритмов решения. Важным на этом этапе является учет особенностей вычислительных систем, их архитектура, принципы организации вычислительного процесса. Необходимо рационально организовать поток данных, используемых в ходе численных экспериментов. В случае решения климатических и природоохранных задач требуется также организация взаимодействия блоков, описывающих различные компоненты, способа их синхронизации, реализация «шовных» или «бесшовных» алгоритмов. Неопределенность начальных и граничных условий, параметров модели диктует необходимость моделирования стохастического ансамбля реализаций, на основе которого можно судить о вероятности тех или иных сценариев последующего развития системы. И наконец немалую роль играет способ организации и хранения данных результатов расчетов для удобства их дальнейшего анализа и использования. Отдельной задачей является построение аналитического пакета, обеспечивающего необходимый инструментарий для анализа и представления результатов расчетов.
Алгоритмы стохастического моделирования в задачах фотоники
д.ф.-м.н. Сабельфельд К.К. (ИВМиМГ СО РАН)
к.ф.-м.н. Киреева А.Е. (ИВМиМГ СО РАН)
д.т.н. Глинский Б.М. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе представлен подход к разработке информационно-аналитической системы, осуществляющий интеллектуальную поддержку при решении вычислительно сложных задач математической физики на суперкомпьютерах. Основным блоком данной системы является экспертная система, в которую вложены знания экспертов в заданной предметной области. Система автоматически строит схему решения задачи по спецификации пользователя, введенной им в режиме диалога. Схема включает наиболее подходящие математические модели для решения задачи, численные методы, алгоритмы и параллельные архитектуры, ссылки на доступные фрагменты параллельного кода, которые пользователь может использовать при разработке собственного кода. Построение схемы осуществляется на основе онтологии проблемной области «Решение вычислительно сложных задач математической физики», онтологии заданной предметной области и экспертных правил, построенных с использованием технологии Semantic Web. Приводится пример решения астрофизической задачи с применением данной системы.