Следующая темаПредыдущая тема
 Перейти в данной теме к
 cотрудничеству по теме
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию
05-6-1060-2005/2013
Приоритет:1
Статус: Одобрена

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, 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:
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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 моделирования физических процессов, реконструкции событий и оптимизации установок MPD и SPD на ускорительном комплексе NICA. Разработка программного обеспечения эксперимента CBM: а) развитие алгоритмов и программ реконструкции событий, б) разработка математических методов анализа данных с детекторов установки, в) оптимизация геометрии установки и конструкции отдельных детекторов, г) разработка высокоскоростных методов, алгоритмов и программных средств параллельной обработки данных на многопроцессорных и распределенных вычислительных комплексах. Разработка новых алгоритмов аппроксимации функций и сглаживания экспериментальных данных.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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:
  1. Исследование механизмов взаимодействия изотопов лития с ядрами и протонами в рамках гибридной микроскопической модели.

    Моделирование ядро-ядерных столкновений вблизи энергии Ферми в рамках транспортного подхода.

    Разработка новых программ моделирования взаимодействий К-мезонов с нуклонами и ядрами, взаимодействий ядер с ядрами при высоких энергиях и уточнение параметров модели Fritiof (FTF) для мезон-ядерных взаимодействий в пакете Geant4.

    Интеграция веб-ориентированного программного комплекса для расчета ядро-ядерных взаимодействий при низких и промежуточных энергиях на основе микроскопической модели в систему HEPWEB.

    КХД анализ экспериментальных данных коллаборации COMPASS по процессам глубоконеупругого рассеяния с поляризованными лептонами и нуклонами в начальном состоянии.

    Оценка пространственного разрешения катодно-стриповых камер эксперимента CMS на данных 2011-2012 с коллайдера LHC.

  2. Разработка алгоритмов и модулей программ для высокоточного решения нелинейных трёхмерных задач магнитостатики на основе адаптивных алгоритмов.

    Компьютерное моделирование магнитных систем ускорителей SIS100, SIS300 для проекта FAIR (GSI) и NICA (ОИЯИ).

    Оптимизация топологии ферромагнитного экрана фотодетекторов RICH - CBM (GSI).

  3. Развитие программных и компьютерных комплексов для эксперимента CBM путем создания новых подходов и алгоритмов для повышения эффективности процесса обработки данных в реальном времени с различных компонент установки СВМ, основанных на применении методов параллельных вычислений на многоядерных и графических (GPU) процессорах.

    Развитие системы удалённого доступа к Control Room ATLAS во время сеансов эксперимента ATLAS.

    Создание и поддержка программного обеспечения для обработки данных мультипараметрических экспериментов по взаимодействию тяжелых ядер и исследованию свойств новых нейтронно-обогащенных тяжелых ядер в области N=126.

    Расчет унитарных поправок порядка alpha 2 к теории многократного рассеяния Мольера для увеличения точности извлечения длин pipi рассеяния из данных эксперимента DIRAC.

    Разработка алгоритма кусочно-полиномиальной аппроксимации (интерполяции) шестого порядка, для приближения сложных одномерных зависимостей произвольной длины.

  4. Разработка математического аппарата и методов расчета для анализа фазовой диаграммы адрон - кварковой материи и свойств наблюдаемых адронов в эксперименте NICA.

    Изучение кирального фазового перехода в небольших фрагментах барионной материи.

    Разработка численных схем и комплексов программ для исследования: диффузии в пористых материалах; временной эволюции полярона; фазовых переходов в купратах; свойств флюксонных решений в моделях джозефсоновских контактов.

    Теоретическое и численное исследование вытекающих мод нерегулярных интегрально-оптических волноводов, синтез параметров интегрально-оптических сенсоров на основе вытекающих мод.

    Качественное исследование эволюция анизотропной Вселенной в присутствии космической струны и магнитного потока.

    Численное исследование в рамках модифицированной модели термического пика процессов формирования и эволюции термоупругих волн в материалах под действием облучения тяжелыми ионами высоких энергий и радиационной стойкости многослойных наносистем.

    Исследование движущихся солитонов в моделях локализованных наноструктур.

    Математическое моделирование электронных наноструктур с заданными спектральными характеристиками с применением техники преобразований Дарбу.

  5. Оптимизация алгоритмов приведения систем нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений в инволюцию и их распараллеливания.

    Разработка методов и алгоритмов исследования моделей квантовой физики и физики частиц, основанных на конечных группах симметрий.

    Вычисление двухпетлевых радиационных поправок к недиагональному пропагатору кварков.

    Создание алгоритмов и программ для адронной терапии с учетом аберрации третьего порядка.

  6. Расширение пакета QuantumCircuit (Mathematica) элементами кодов исправляющих ошибки.

    Определение геометрической вероятности перепутанных смешанных двухкубитных состояний.

    Развитие символьно-численных алгоритмов для расчёта спектральных и оптических характеристик сфероидальных квантовых точек и двухэлектронных квантовых систем.

    Исследование двухъямных оптических решеток, каждая ячейка которых формируется двухъямным потенциалом.

    Построение карт молекулярной поверхности для ряда ДНК-белковых комплексов, расчет электростатических потенциалов этих комплексов.

Основные этапы темы:
Этап темы или эксперимент Руководитель  
  Лаборатория и
ответственные от лаборатории		Основные исполнители от Лаборатории
1. Методы и средства моделирования физических процессов и анализа экспериментальных данных Иванов В.В.
Зрелов П.В.
  ЛИТ
  		Земляная Е.В.,  Карнаухов В.М.,  Костенко Б.Ф.,  Кухтина И.Н.,  Лаврентьев В.Ю.,  Лукьянов К.В.,  Мачавариани А.,  Михайлова Т.И.,  Пальчик В.И.,  Поляньски А.,  Смирнов Ю.С.,  Соловьев А.Г.,  Соснин А.Н.,  Ужинский В.В.,  Филинова В.П.,  Ширикова Н.Ю.
2. Методы и численные алгоритмы для моделирования магнитных систем Акишин П.Г.
  ЛИТ
  		Амирханов И.В.,  Полякова Р.В.,  Юлдашев О.И.,  Юлдашева М.Б.
3. Программные и компьютерные комплексы для обработки экспериментальных данных Иванов В.В.
Зрелов П.В.
  ЛИТ
  		Акишина В.П.,  Александров И.Н.,  Александров Е.И.,  Багинян С.А.,  Дереновская О.Ю.,  Дикусар Н.Д.,  Злоказов В.Б.,  Иванченко И.М.,  Иткис Ю.М.,  Казаков А.А.,  Кисель П.И.,  Котов В.М.,  Круглова Л.Ю.,  Лебедев А.А.,  Лебедев С.А.,  Минеев М.А.,  Ососков Г.А.,  Шигаев В.С.,  Яковлев А.В.
4. Численные алгоритмы
и программное обеспечение для моделирования сложных физических систем		 Адам Г.
Пузынин И.В.
  ЛИТ
  		Адам С.,  Айрян Э.А.,  Айриян А.С.,  Амирханов И.В.,  Барашенков И.В.,  Боголюбский И.Л.,  Воскресенская О.О.,  Во Чонг Тхак,  Земляная Е.В.,  Калиновский Ю.Л.,  Махалдиани Н.В.,  Молодцова И.В.,  Подгайный Д.В.,  Пузынина Т.П.,  Рихвицкий В.С.,  Робук В.Н.,  Саркар Н.Р.,  Сархадов И.,  Саха Б.,  Сердюкова С.И.,  Стрельцова О.И.,  Тухлиев З.К.,  Червяков А.М.,  Чулуунбаатар О.,  Шарипов З.А.,  Ямалеев Р.М.
5. Методы, алгоритмы и программное обеспечение компьютерной алгебры Гердт В.П.
  ЛИТ
  		Боголюбская А.А.,  Гусев А.А.,  Евлахов С.А.,  Корняк В.В.,  Палий Ю.Г.,  Рапортиренко А.М.,  Ростовцев В.А.,  Тарасов О.В.,  Хведелидзе А.М.,  Янович Д.А.
6. Вычислительные средства
нового поколения		 Иванов В.В.
Адам Г.
  ЛИТ
  		Айрян Э.А.,  Гердт В.П.,  Гусев А.А.,  Афанасьев О.А.,  Дэпэрас Й.,  Зрелов П.В.,  Зуев М.И.,  Палий Ю.Г.,  Степаненко В.А.,  Хведелидзе А.М.,  Юкалова Е.П.


Сотрудничество по теме:
Страна или
международная
организация		 Город Институт или
лаборатория 		Участники Статус
Армения Ереван ЕГУ Крючкян Г.Ю. + 2 чел.
Погосян Г.С. 		Совместные работы
    РАУ Саркисян А.А. + 1 чел. Совместные работы
    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. 		Совместные работы
    ИЯИЯЭ БАН Антонов А.
Богданова Н. + 1 чел.
Гайдаров Д.
Кадрев Д.
Живков П. 		Совместные работы
    СУ Димова С. Совместные работы
  Пловдив ПУ Атанасова П.Х. Совместные работы
  Русе РУ Крумова Г. Совместные работы
Вьетнам Ханой VNU Нгуен Ван Хьеу + 2 чел. Совместные работы
Грузия Тбилиси ИМ Квинихидзе А.И.
Элиашвили М.А. 		Совместные работы
    ГУ Ломидзе И. Протокол
    ТГУ Модебадзе З. Совместные работы
Казахстан Алматы ИЯФ НЯЦ РК Красовицкий П.М.
Кутербеков К.А.
Пеньков Ф.М. 		Совместные работы
    ФТИ Садыков Т. Совместные работы
Молдова Кишинев ИПФ АНМ Базнат М.И.
Гудима К.К. 		Совместные работы
Монголия Улан-Батор МНУ Цоохуу Х. Совместные работы
      Жанлав Т. Совместные работы
Польша Жешов Ун-т Тралле И.Е. Совместные работы
  Краков ГМА Янчишин Е. Совместные работы
  Отвоцк-Сверк НЦЯИ Шута М.
Сандач А.
Собичевски А.
Словински Б. 		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
    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
    НИИЭФА Сычевский С.Е. Совместные работы
  Саратов СГУ Блинков Ю.А. + 1 чел.
Смолянский С.А.
Дербов В.Л. 		Совместные работы
      Сучков С.Г. Протокол
  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.
Дулеа М. + 6 чел.
Исар А. + 2 чел.
Арангел Д.
Висинеску М. 		Протокол
    IFA Бузату Ф. Совместные работы
    ISS Згура С.
Преда Т.
Никулеску М.
Стан Й.
Севченко А.
Миту Ч.
Думитру Б.
Обонару О.
Хасеган Д. 		Совместные работы
    UB Штефанеску Д. Совместные работы
  Клуж-Напока I.N.C.D.T.I.M. Бот А.
Алмасан В.
Фаркас Ф.
Морари К.
Филип К.
Бенде А.
Труска Р.
Альберт С. 		Совместные работы
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. Совместные работы
  Франкфурт/М Ун-т Линденштрут В. + 1 чел.
Васильев Ю.О.
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. Протокол
  Марбург Ун-т Брандт Р.
Энсингер В. 		Совместные работы
  Регенсбург UR Штернбек А. Совместные работы
  Тюбинген Ун-т Куртель Ф. Совместные работы
  Юлих FZJ Ритман Д. Совместные работы
Египет Каир TIMS Халиль А.
Хусейн М.
Халиль С.
Ел-Зоммор М. 		Совместные работы
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.
Костакостос К.
Братсас Ч.
Массен С.
Замани М. 		Совместные работы
Канада Торонто IBM Lab Абрашкевич А. Совместные работы
  Эдмонтон U of A Сафухи Х. 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 ЦЕРН 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 темаПредыдущая тема

 Вернуться в начало темы
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию