THEME05-6-1060-2005/2013

Следующая тема	Предыдущая тема	Перейти в данной теме к cотрудничеству по теме
Вернуться к направлению	Вернуться к содержанию	Перейти в данной теме к cотрудничеству по теме

05-6-1060-2005/2013

Приоритет:

Статус:

Продлена

Математическая поддержка экспериментальных и теоретических исследований, проводимых ОИЯИ

Руководители темы:

Иванов В.В.
Адам Г.
Зрелов П.В.

Участвующие страны и международные организации:

Австралия, Армения, Беларусь, Бельгия, Болгария, Бразилия, Вьетнам, Германия, Греция, Грузия, Египет, Италия, Казахстан, Канада, Мексика, Молдова, Монголия, Польша, Португалия, Россия, Румыния, Словакия, США, Таджикистан, Тайвань, Украина, Франция, ЦЕРН, Чехия, Чили, Швейцария, Швеция, ЮАР, Япония.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Проведение исследований в области вычислительной математики и вычислительной физики, нацеленных на решение специфических задач, возникающих в экспериментальных и теоретических исследованиях, осуществляемых с непосредственным участием ОИЯИ. Моделирование физических процессов в экспериментальных установках. Создание эффективных и надежных программ, адекватных современному аппаратному окружению. Успешная реализация этих задач предполагает: развитие новых математических методов и средств моделирования физических процессов и анализа экспериментальных данных; создание методов и численных алгоритмов для моделирования магнитных систем; разработку программного обеспечения и компьютерных комплексов для обработки экспериментальных данных; создание численных алгоритмов и программного обеспечения для моделирования сложных физических систем; создание методов, алгоритмов и программного обеспечения компьютерной алгебры; разработку вычислительных средств нового поколения. Применение разработанных методов и средств в других областях науки и техники (нанотехнологии, биология, медицина, экономика, промышленность и т.д.).

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

Разработка новых математических методов и средств для моделирования физических процессов и анализа экспериментальных данных в физике частиц, ядерной физике и физике конденсированных сред. Разработка новых подходов и алгоритмов для анализа данных эксперимента ATLAS. Реконструкция событий, зарегистрированных на CMS, с участием жестких мюонов с поперечным импульсом в несколько сотен ГэВ. Поиск новых димюонных резонансов в ТэВ-ной области масс. Развитие интерактивной информационно-аналитической системы HEPWEB для моделирования процессов в физике высоких энергий. Исследование структуры и механизмов рассеяния устойчивых и экзотических нейтроноизбыточных ядер при промежуточных энергиях и проведение расчетов экспериментально наблюдаемых характеристик взаимодействий тяжелых ионов с ядрами и частицами. Моделирование наноструктур и свойств органических мембран на основе экспериментальных данных по малоугловому рассеянию нейтронов и рентгеновских лучей.
Разработка методов компьютерного моделирования и оптимизации электромагнитных полей в крупных электрофизических установках. Использование существующего программного обеспечения моделирования магнитных систем для физических экспериментов, проводимых ОИЯИ. Развитие новых численных методов и алгоритмов для моделирования и оптимизации магнитных систем.
Программная и математическая поддержка экспериментов в области физики высоких энергий, проводимых в ОИЯИ и сотрудничающих с ОИЯИ ядерно-физических центрах. Разработка программной среды и методов для моделирования физических процессов, реконструкции событий и оптимизации установок MPD и SPD на ускорительном комплексе NICA. Разработка программного обеспечения для эксперимента CBM: а) развитие алгоритмов и программ реконструкции событий, б) разработка математических методов для анализа данных с детекторов установки, в) оптимизация геометрии установки и конструкции отдельных детекторов, г) разработка высокоскоростных методов, алгоритмов и программных средств для параллельной обработки данных на многопроцессорных и распределенных вычислительных комплексах. Разработка новых алгоритмов аппроксимации функций и сглаживания экспериментальных данных.
Моделирование и анализ физических процессов при столкновениях тяжелых ионов в эксперименте MPD. Разработка методов расчета поляризационных эффектов в эксперименте SPD. Моделирование и разработка численных схем и комплексов программ для изучения сложных физических систем, включая: взаимодействия внутри горячей и плотной ядерной материи; физико-химические процессы в материалах при облучении тяжелыми ионами высоких энергий; эволюцию локализованных наноструктур в открытых диссипативных системах; свойства атомов в ловушках; электромагнитный отклик наночастиц и оптические свойства наноматериалов; эволюцию квантовых систем во внешних полях; процессы в нелинейных средах. Разработка математических методов анализа и моделирования эволюции Вселенной при наличии различных источников, описываемых с помощью нелинейного спинорного поля. Моделирование и разработка численных методов для управления динамикой сложных биологических и социологических систем. Численное исследование свойств, связанных со сложными органическими соединениями, коллективными явлениями и самоорганизацией в конденсированных средах.
Применение средств компьютерной алгебры для прецизионного сравнения теоретических моделей физики частиц с экспериментальными данными LHC, а также для моделирования физических процессов на спектрометре SHINE в ЦЕРН. Разработка символьно-численных алгоритмов и программ для решения задач нелинейной динамики ионов углерода в соленоидальном поле предускорителя прототипа комплекса для адронной терапии с учетом аберраций высоких порядков и с реализацией отдельных алгоритмов на графическом процессоре NVIDIA Tesla. Разработка методов, алгоритмов и программ для моделирования квантовых свойств дискретных многочастичных систем с нетривиальными симметрийными свойствами.
Развитие общих подходов, алгоритмов и программных средств для решения различных задач на многопроцессорных аппаратных комплексах в распределенной вычислительной среде. Разработка алгоритмов для параллельных вычислений на многопроцессорных архитектурах AMP и GPU с использованием технологий MPI и CUDA для реализации аналитического метода вычисления доступной поверхности и объёмов макромолекул и для моделирования процесса теплопереноса в композитных материалах. Расширение возможностей симулятора квантовых вычислений QuantumCircuit на языке системы Mathematica. Развитие методов для количественной оценки степени перепутанности смешанных состояний. Разработка и программная реализация символьно-численных алгоритмов моделирования квантовых носителей информации. Разработка методов нахождения аналитических и численных решений эволюционных и спектральных задач, возникающих при моделировании передачи квантовой информации в динамических квантовых наноразмерных системах. Разработка новых методов защиты и оптимизации потоков информации в локальных компьютерных сетях. Развитие и применение новых информационных технологий в области вычислительной биологии, биоинформатики, био(сенсорных)нанотехнологий. Распознавание регуляторных элементов генома по проекциям электростатических потенциалов геномных ДНК на их молекулярные поверхности.

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

Моделирование процессов распространения электромагнитных импульсов в сцинтиллирующих средах детекторов, использующихся в эксперименте BOREXINO. Моделирование рассеяния ⁶He + ¹²C в рамках микроскопического подхода с учетом сечения развала. Исследование структуры и свойств полидисперсных популяций липидных везикул в растворе сахарозы по данным синхротронного малоуглового рассеяния. Развитие интерактивной информационно-аналитической системы HEPWEB для моделирования процессов в физике высоких энергий: новые программы-генераторы - UrQMD3.3, Geant4 hadronic models - Bertini, Binary, FTF, QGSM. Разработка веб-ориентированного программного комплекса для расчета ядро-ядерных и адрон-ядерных взаимодействий при низких и промежуточных энергиях на основе микроскопической модели, объединяющей модели двойного фолдинга и высокоэнергетическое приближение. Интеграция разработанного программного комплекса в систему HEPWEB. Калибровка калориметрического комплекса ATLAS с использованием нейросетевого метода реконструкции энергии. Разработка нейросетевого метода для устранения фона от pile-up событий в задаче обнаружения области термализации в условиях предельно большой множественности заряженных адронов при 7 ТэВ. Оценка характеристик катодно-стриповой станции ME1/1 установки CMS на экспериментальных данных. Вычисление сечения диффракционного глубоконеупругого процесса электрон-протонного рассеяния на экспериментальных данных со спектрометра лидирующих протонов установки H1 на коллайдере HERA-2. Разработка теоретических и численных подходов для анализа наблюдаемых физических характеристик в экспериментах ATLAS и DIRAC.
Проведение компьютерного моделирования магнитных систем ускорителей SIS100 и SIS300 для проекта FAIR. Оптимизация параметров дипольного магнита эксперимента CBM с целью уменьшения сил, действующих на обмотку магнита. Разработка численных методов, программ и алгоритмов для исследования устойчивых режимов работы многоцелевых изохронных циклотронов. Построение конечно-элементных схем на основе адаптивных алгоритмов для решения сложных нелинейных трёхмерных задач магнитостатики.
Участие в работах по развитию среды программирования для экспериментов MPD и SPD на коллайдерном комплексе NICA. Развитие компоненты TDAQ WEB Monitoring Interface для удалённого доступа к Control Room ATLAS в ЦЕРН и организация в ЛИТ опытного режима удаленного мониторинга данных, получаемых во время сеансов эксперимента ATLAS. Отладка системы DQM Framework контроля оценки качества данных эксперимента ATLAS. Развитие и поддержка компоненты Resource Manager (TDAQ ATLAS). Развитие программных и компьютерных комплексов для эксперимента CBM: 1) развитие алгоритмов и комплекса программ для распознавания колец в детекторе RICH, реконструкции треков в детекторах MUCH и TRD, повышение эффективности глобального трекинга путем включения детекторов TOF и ECAL; 2) создание новых подходов и алгоритмов для повышения эффективности регистрации электронов и режекции пионов с помощью детекторов RICH и TRD; 3) разработка алгоритмов для параллельных вычислений на многоядерных процессорах; 4) создание первой версии программ для калибровки и юстировки RICH и трековых детекторов; 5) проведение работ по оптимизации конструкции детектора TRD. Разработка методов и алгоритмов для сегментации кривых многочленами степени выше трех на основе метода базисных элементов.
Исследование кварковых моделей взаимодействия горячей и плотной ядерной материи для описания ожидаемых процессов в проекте MPD. Моделирование криогенной ячейки для импульсной подачи рабочих газов в электроннострунный источник высокозарядных ионов. Разработка численных схем и комплексов программ для исследования: радиационной стойкости многослойных материалов на основе модифицированной модели термического пика; диффузии в пористых материалах; временной эволюции полярона; фазовых переходов в купратах в рамках модифицированной двухзонной модели Хаббарда; фазовой динамики систем связанных джозефсоновских контактов; распространения электромагнитного излучения в нерегулярных интегрально-оптических волноводах. Моделирование зависящих от энергии потенциалов квантовых ям в задачах наноэлектроники. Развитие аналитических и численных методов нахождения точных и приближенных решений эволюционных и спектральных задач. Исследование устойчивости периодических локализованных возбуждений в системах, описываемых нелинейным уравнением Шредингера. Спинорное описание различных источников гравитационного поля и моделирование эволюции анизотропной Вселенной. Исследование проблемы выбора потенциала, роли электромагнитного поля в космологии и ненулевой массы покоя фотона. Построение новых классов аналитических решений нелинейных моделей типа <<реакция - дрейф - диффузия>>, описывающих эволюцию устойчивых локальных неоднородностей в многокомпонентных средах. Моделирование оптически индуцированного электромагнитного отклика металлических наночастиц вблизи планарного полупроводникового субстрата с диэлектрическим покрытием. Расширение метода автомодельных аппроксимаций на решение уравнений, описывающих сложные системы. Моделирование появления гранулированного конденсата в удлиненных ловушках.
Разработка алгоритмов и их программная реализация для декомпозиции нелинейных алгебраических и дифференциальных систем уравнений на треугольные подсистемы. Алгоритмизация и программная реализация решения задач динамики частиц с учетом аберраций высоких порядков. Вычисление методом размерной рекурсии некоторых многопетлевых фейнмановских интегралов для теоретического анализа экспериментальных данных на LHC. Развитие алгоритмических методов квантования дискретных динамических систем с нетривиальными симметрийными свойствами.
Расширение базы алгоритмов, встроенных в симулятор QuantumCircuit, добавлением в нее алгоритма Шора для целочисленной факторизации. Использование методов вычислительной теории инвариантов для количественной характеризации степени перепутанности смешанных состояний пары кубитов и кубита-кутрита. Разработка и программная реализация символьно-численных алгоритмов моделирования квантовых точек. Развитие алгоритмов и программного обеспечения для исследования моделей передачи квантовой информации. Исследование промоторных элементов генома по проекциям их электростатических потенциалов. Построение карт молекулярной поверхности для ряда ДНК-белковых комплексов, расчет электростатических потенциалов этих комплексов. Разработка новых методов мониторинга и контроля локальных сетей путем разделения информационных потоков на регулярные, хаотические и аномальные компоненты.

Основные этапы темы:
	Этап темы или эксперимент	Руководитель

Лаборатория и
ответственные от лаборатории

Основные исполнители от Лаборатории

Методы и средства моделирования физических процессов и анализа экспериментальных данных

Иванов В.В.
Зрелов П.В.

ЛИТ

Зрелов П.В + 5 чел., Иванов В.В. + 10 чел., Поляньски А.Я. + 2 чел., Ужинский В.В.

Методы и численные алгоритмы для моделирования магнитных систем

Акишин П.Г.

ЛИТ

Акишин П.Г. + 1 чел., Юлдашев О.И. + 1 чел.

Программные и компьютерные комплексы для обработки экспериментальных данных

Иванов В.В.
Зрелов П.В.

ЛИТ

Дикусар Н.Д., Зрелов П.В + 4 чел., Иванов В.В. + 6 чел., Котов В.М. + 4 чел., Ососков Г.А. + 2 чел., Иванченко И.М. + 3 чел.

Численные алгоритмы и программное обеспечение для моделирования сложных физических систем

Адам Г.
Пузынин И.В.

ЛИТ

Адам Г., Адам С., Айрян Э.А. + 6 чел., Амирханов И.В. + 8 чел., Боголюбский И.Л., Земляная Е.В. + 1 чел., Пузынин И.В. + 17 чел., Пузынина Т.П., Сердюкова С.И.

Методы, алгоритмы и программное обеспечение компьютерной алгебры

Гердт В.П.

ЛИТ

Гердт В.П. + 8 чел., Корняк В В.

Вычислительные средства
нового поколения

Иванов В.В.
Адам Г.

ЛИТ

Айрян Э.А. + 4 чел., Гердт В.П. + 2 чел., Иванов В.В. + 6 чел., Сузько А.А., Зрелов П.В. + 2 чел.

Сотрудничество по теме:
Страна или международная организация	Город	Институт или лаборатория	Участники	Статус
Армения	Ереван	ЕГУ	Крючкян Г.Ю. + 2 чел. Погосян Г.С.	Протокол
		РАУ	Саркисян А.А. + 1 чел.	Протокол
		ИПИА НАН РА	Саакян В.Г.	Совместные работы
	Аштарак	ИФИ НАН РА	Папоян А.В.	Совместные работы
Беларусь	Брест	БрГТУ	Прокопеня А.Н.	Совместные работы
	Минск	ОИЭЯИ-Сосны НАНБ	Жук И.В. + 1 чел.	Совместные работы
		ИМ НАНБ	Янович Л.Я. + 3 чел.	Совместные работы
Болгария	София	ИМИ БАН	Спиридонова М. Геров А.Н.	Протокол
		ИЯИЯЭ БАН	Антонов А. Богданова Н. + 1 чел. Гайдаров Д. Кадрев Д. Живков П.	Совместные работы
		СУ	Димова С.	Совместные работы
	Пловдив	ПУ	Семерджиев Х.	Совместные работы
	Русе	РУ	Крумова Г.	Совместные работы
Вьетнам	Ханой	VNU	Нгуен Ван Хьеу + 2 чел.	Протокол
Грузия	Тбилиси	ИК АНГ	Гиоргадзе Г.К.	Совместные работы
		ИМ	Квинихидзе А.И. Элиашвили М.А.	Совместные работы
		ТГУ	Модебадзе З.	Совместные работы
Казахстан	Алматы	ИЯФ НЯЦ РК	Красовицкий П.М. Кутербеков К.А. Пеньков Ф.М.	Совместные работы
		ФТИ МН НАН РК	Садыков Т.	Совместные работы
Молдова	Кишинев	ИПФ АНМ	Базнат М.И. Гудима К.К.	Совместные работы
Монголия	Улан-Батор	МНУ	Цоохуу Х.	Протокол
			Жанлав Т.	Совместные работы
Польша	Варшава	ИЯП	Сандач А. Собичевски А.	Совместные работы
		ВПТУ	Словински Б.	Совместные работы
	Жешов	Ун-т	Тралле И.Е.	Совместные работы
	Краков	ГМА	Янчишин Е.	Совместные работы
	Отвоцк-Сверк	ИАЭ	Шута М.	Совместные работы
Россия	Москва	ВЦ РАН	Гребеников Е.А.	Консультации
		ИММ РАН	Вабищевич П.Н. Калиткин Н.Н.	Консультации
		ИОГен РАН	Кудрявцев А. М.	Совместные работы
		ИТЭФ	Титаренко Ю.Е.	Совместные работы
		МГУ	Белокуров В.В. Панченко Л.А.	Совместные работы
		МИРЭА	Назаренко М.А. + 2 чел.	Совместные работы
		МИФИ	Кудряшов Н.А. Крянев А.В. Климанов В.А.	Совместные работы
		НИИЯФ МГУ	Бобошин И.	Совместные работы
		РУДН	Севастьянов Л.А. Рыбаков Ю.П. Шикин Г.Н.	Совместные работы
	Белгород	БелГУ	Чеканов Н.А. Камышанченко Н.В.	Совместные работы
	Пермь	ПГУ	Хеннер В.К.	Совместные работы
	Протвино	ИФВЭ	Садовский С. + 2 чел. Битюков С.И. + 2 чел.	Совместные работы
	Пущино	ИМПБ РАН	Лахно В.Д.	Совместные работы
		ИТЭБ РАН	Полозов Р.В. + 3 чел.	Совместные работы
		ИБ РАН	Чиргадзе Ю.Н.	Совместные работы
		ИБК РАН	Сивожелезов В.С.	Совместные работы
	С.-Петербург	НИИФ СПбГУ	Гриднев К.А. Славянов С.Ю.	Консультации
	Саратов	СГУ	Блинков Ю.А. + 1 чел. Смолянский С.А. Дербов В.Л.	Совместные работы
	Тверь	ТвГУ	Цветков В.П. + 3 чел. Цирулев А.Н.	Соглашение
	Томск	ТГУ	Скорик Н.А.	Совместные работы
	Черноголовка	ИТФ РАН	Григорьев П.Д.	Совместные работы
Румыния	Бухарест	IFIN-HH	Замфир Н.В. Авригеану В. Бузату Ф. + 2 чел. Вишинеску М. Дулеа М. + 6 чел. Исар А. + 2 чел. Трападуш В.	Протокол
		ISS	Згура С. Преда Т. Никулеску М. Стан Й. Севченко А. Миту Ч. Думитру Б. Обонару О. Хасеган Д.	Протокол
		UB	Штефанеску Д.	Протокол
	Клуж-Напока	I.N.C.D.T.I.M.	Бот А. Алмасен В. Фаркас Ф. Морари К. Филип К. Бенде А. Труска Р. Альберт С.	Протокол
Словакия	Кошице	ИЭФ САН	Копчанский П. Гнатич М. + 2 чел.	Совместные работы
		ТУ	Буша Я. + 1 чел. Покорны И. Прибиш Я.	Совместные работы
		Ун-т	Торок Ч.	Протокол
	Прешов	Ун-т	Павлуш М. + 1 чел.	Протокол
Украина	Киев	ИМ НАНУ	Никитин А. + 3 чел.	Совместные работы
		ИТФ НАНУ	Гусынин В.П.	Совместные работы
	Харьков	ИЭРТ НАНУ	Клепиков В.Ф. Литвиненко В.В. Базалеев Н.И.	Совместные работы
		ННЦ ХФТИ НАНУ	Неклюдов И.М. Пархоменко А.А.	Совместные работы
Чехия	Ржеж	ИЯФ АН ЧР	Мах Р.	Совместные работы
Германия	Берлин	FU Berlin	Клейнерт Х.	Совместные работы
		HUB	Мюллер-Пройсскер М. Ильгенфриц Э-М.	Совместные работы
	Ахен	RWTH	Плескен В. + 2 чел.	Протокол
	Галле	MLU	Нойберт Р.	Совместные работы
	Франкфурт/М	Ун-т	Линденштрут В. + 1 чел.	Совместные работы
		Ун-т	Пирнер Х.	Совместные работы
	Гиссен	JLU	Пелстер А.	Совместные работы
	Дармштадт	GSI	Зенгер П. Мюллер Ф. Шницер П. Фишер Э. Фризе В. Хёне К. Кисель И.В.	Совместные работы
	Дрезден	IFW	ван ден Бринк Й. Хозои Л.	Совместные работы
	Кассель	Uni Kassel	Зайлер В.М.	Совместные работы
	Марбург	Ун-т	Брандт Р. Энсингер В.	Совместные работы
	Росток	Ун-т	Репке Г.	Совместные работы
	Регенсбург	UR	Штернбек А.	Совместные работы
	Тюбинген	Ун-т	Куртель Ф.	Совместные работы
	Юлих	FZJ	Ритман Д.	Совместные работы
Египет	Каир	EAEA	Ханна К.	Совместные работы
		TIMS	Халил А. Хусейн М. Халил С. Ел-Зоммор М.	Протокол
Италия	Турин	INFN	Балестра Ф. Пираджино Г.	Совместные работы
ЮАР	Кейптаун	UCT	Алексеева Н. Клейманс Дж.	Соглашение
	Претория	UP	Энгельбрехт А. + 1 чел.	Соглашение
Австралия	Сидней	Ун-т	Реза Хашеми-Нежад	Совместные работы
Бельгия	Брюссель	ULB	Карпов Е.А.	Совместные работы
	Льеж	ULg	Куньон Ж. Кудель Ж.Р. Лансберг Ж.П.	Совместные работы
Бразилия	Сан-Карлос	IFSC USP	Багнато В.С.	Совместные работы
Греция	Салоники	AUTH	Антониоу Я. Массен С. Замани М.	Совместные работы
	Волос	Ун-т	Акритас А.	Совместные работы
Канада	Торонто	IBM Lab	Абрашкевич А.	Совместные работы
	Эдмонтон	U of A	Сафухи Х.	Совместные работы
Мексика	Мехико	IPN	Шульце-Хальберг А.	Совместные работы
Португалия	Коимбра	UC	Коста П. Руиво М.	Совместные работы
США	Аргонн	ANL	Гохар Ю.	Совместные работы
Таджикистан	Душанбе	ТНУ	Абдулоев Х. + 3 чел. Рахимов Ф.	Совместные работы
	Худжанд	ХГУ	Тухлиев К. + 3 чел. Тодожонов Е.Д.	Протокол
Тайвань	Тайбэй	AS	Чин Кун Ху Айрян Ш.	Совместные работы
Франция	Мец	UPV-M	Джулакян Б.Б.	Совместные работы
ЦЕРН	Женева		Покорски В. Бран Р. Христов П. Апостолакис Д. + 5 чел.	Совместные работы
Чили	Вальпараисо	UTFSM	Копелиович Б.З. Шмидт И.	Совместные работы
Швейцария	Цюрих	ETH	Сорнетт Д.	Совместные работы
Швеция	Стокгольм	KTH	Гудовски В.	Консультации
Япония	Осака	Kansai Univ.	Кук Н.Д.	Совместные работы

Следующая тема	Предыдущая тема	Вернуться в начало темы
Вернуться к направлению	Вернуться к содержанию	Вернуться в начало темы