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

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, Индия, 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 с участием жестких мюонов с поперечным импульсом в несколько сотен ГэВ, зарегистрированных на CMS. 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 быстрых методов, алгоритмов и программных средств для 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. Математическое моделирование и разработка алгоритмических и программных средств для исследования процессов фрагментации и трансмутации атомных ядер.

    Разработка базы данных программного комплекса "Каскад".

    Улучшение качества предсказаний основной программы моделирования установок LHC в пакете Geant4 - модели кварк-глюонных струн, тонкая настройка параметров модели.

    Моделирование процессов рассеяния радиоактивных изотопов легких ядер на протонах и ядрах в рамках гибридной микроскопической модели. Микроскопические расчеты пион-ядерного упругого рассеяния.

    Развитие программы SAS в связи с модернизацией электронно-накопительного тракта спектрометра ЮМО.

    Разработка нового программного обеспечения в связи с планируемым вводом в штатную эксплуатацию позиционно-чувствительного детектора нового типа.

    Разработка методов динамической адаптации архитектуры нейронных сетей в изменяющихся средах.

  2. Разработка алгоритмов и модулей программ для высокоточного решения нелинейных трёхмерных задач магнитостатики с использованием вложенных сеток.

    Компьютерное моделирование сверхпроводяшего дипольного магнита CBM (FAIR, GSI), оптимизация параметров сверхпроводяших дипольных и квадрупольных магнитов ускорителей SIS100 (FAIR, GSI) и NICA (ОИЯИ).

    Компьютерное моделирование модернизации спектрометрического магнита для ядерно-физических экспериментов.

    Оптимизация методов моделирования динамики пучков для многоцелевого изохронного циклотрона.

  3. Разработка быстрых алгоритмов реконструкции событий на основе современных вычислительных сред (эксперименты СВМ и ВМ@N). Развитие новых методов идентификации редких процессов в эксперименте СВМ.

    Модернизация системы удалённого доступа к Control Room ATLAS.

    Теоретическое и численное исследование эффектов, позволяющих увеличить точности извлечения информации о длинах pipi-рассеяния из данных эксперимента DIRAC.

    Развитие методов и программ для анализа нейтронно-дифракционных спектров, получаемых в экспериментах на ИБР-2.

    Развитие методов и программ для анализа редких событий, регистрируемых в экспериментах по синтезу сверхтяжелых элементов на ускорителе У400.

    Дальнейшее развитие методов и программ для анализа спектров совпадений, регистрируемых в экспериментах по поиску изомерных состояний.

  4. Исследование свойств адронов в рамках КХД мотивированных моделей сильных взаимодействий для описания горячей и плотной ядерной материи. Разработка математических методов расчета для анализа фазовой диаграммы кварк-адронной материи (эксперимент NICA).

    Разработка программ расчета продуктов реакций, сопровождающих киральный фазовый переход в малонуклонных системах (для установки NICA).

    Исследование спиновой ножничной моды и тонкой структуру М1 состояний в деформированных ядрах.

    Разработка нового метода аналогично скалярно - тензорной теории с использованием спинорного поля.

    Математическое моделирование процессов модификации поверхностного слоя материалов под воздействием импульсных ионных пучков и тяжелых ионов высоких энергий.

    Определение точности обрезания спектра промежуточных частиц на основе различных трех-частичных теоретико-полевых уравнений типа Фаддеева.

    Исследование процессов двойной фотоионизации N 2, H 2 и расчет соответствующих физических характеристик.

    Создание параллельных алгоритмов и программ для численного решения нелинейного уравнения теплопроводности с учетом аксиальной симметрии.

    Применение метода Ньютона для моделирования нерегулярных интегро-оптических волноводов.

    Численное исследование движущихся волн в системах, описываемых нелинейным уравнением Шредингера.

    Численное моделирование длинных джозефсоновских контактов на базе уравнения двойного синус-Гордона.

    Разработка количественных критериев непротиворечивости в баесовской квадратуре.

  5. Разработка символьных алгоритмов и программ для исследования и вычисления:
    а) квантовых интерференций в моделях, основанных на конечных группах симметрий;
    б) многопетлевых Фейнмановских интегралов с применением к 4-х петлевым безмассовым интегралам;
    с) связей в сингулярных моделях теории поля;
    д) инволютивных полиномиальных базисов методами распараллеливания на основе технологии MPI.

    Аналитические вычисления при моделировании установки для адронной терапии.

  6. Расширение встроенной алгоритмической базы симулятора квантовых вычислений QuantumCircuit на основе системы Mathematica.

    Развитие символьно-численных алгоритмов анализа спектральных и оптических характеристик сфероидальных квантовых точек в однородном электрическом поле.

    Аналитические и численные расчеты динамики перепутанности кубитов и их топологической стабильности в лазерном поле.

    Построение набора локальных инвариантов системы кубит-кутрит.

    Исследование когерентной спиновой динамики в магнитных наномолекулах и нанокластерах.

    Развитие методов описания порядка и квази-порядка в конечных квантовых системах.

    Развитие теории гранулированной и кластеризующейся материи.

    Развитие программы картографирования белковых комплексов с ДНК и ее применение в задачах формирования таких 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.,  Ракитянская А.С.,  Смирнов Ю.С.,  Соловьев А.Г.,  Соснин А.Н.,  Сюракшина Л.А.,  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
  		Аблизимов Т.О.,  Акишина В.П.,  Александров И.Н.,  Александров Е.И.,  Багинян С.А.,  Воскресенская О.О.,  Дереновская О.Ю.,  Дикусар Н.Д.,  Злоказов В.Б.,  Иванченко И.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.,  Рапортиренко А.М.,  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.,  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.,  Афанасьев О.А.,  Гердт В.П.,  Гусев А.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 Минск ИМ НАНБ Янович Л.Я. + 3 чел. Совместные работы
Болгария София IMI BAS Спиридонова М.
Геров А.Н. 		Совместные работы
    INRNE BAS Антонов А.
Богданова Н. + 1 чел.
Гайдаров Д.
Кадрев Д.
Живков П. 		Совместные работы
    SU Димова С. Совместные работы
  Пловдив PU Атанасова П.Х. Совместные работы
Вьетнам Ханой VNU Нгуен Ван Хьеу + 2 чел. Совместные работы
Грузия Тбилиси ИМ ТГУ Квинихидзе А.И.
Элиашвили М.А. 		Совместные работы
    ГУ Ломидзе И. Протокол
    ТГУ Модебадзе З.
Копалейшвили Т. 		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 NUM Цоохуу Х.
Жанлав Т. 		Совместные работы
Польша Жешов UR Тралле И.Е. Совместные работы
  Краков AGH Янчишин Е. Совместные работы
  Отвоцк-Сверк NCBJ Шута М.
Сандач А.
Собичевски А.
Словински Б. 		Совместные работы
Россия Москва ВЦ РАН Гребеников Е.А. Консультации
    ИПМ РАН Вабищевич П.Н.
Калиткин Н.Н.
Поляков С.В.
Повещенко Ю.А. 		Договор
    ИОГен РАН Кудрявцев А.М. Совместные работы
    ИТЭФ Титаренко Ю.Е. Совместные работы
    МГУ Белокуров В.В.
Панченко Л.А.
Чернышев В.В. 		Совместные работы
    НИЯУ "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.
Бронников К.А. 		Протокол
  Белгород НИУ БелГУ Чеканов Н.А.
Камышанченко Н.В. 		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.
Ламзин Е.А.
Кухтин В.П. 		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. 		Протокол
    UB Штефанеску Д. Протокол
  Клуж-Напока INCDTIM Бот А.
Алмасан В.
Фаркас Ф.
Морари К.
Филип К.
Бенде А.
Труска Р.
Альберт С. 		Протокол
Словакия Кошице IEP SAS Копчанский П.
Гнатич М. + 2 чел. 		Совместные работы
    TUKE Буша Я. + 1 чел.
Покорны И.
Прибиш Я. 		Совместные работы
    PJSU Торок Ч. Протокол
  Прешов PU 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 NPI ASCR 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.
Хёне К. 		Совместные работы
  Дармштадт GSI Зенгер П.
Мюллер Ф.
Шницер П.
Фишер Э.
Фризе В.
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
  Потсдам IASS Рубиа К. + 6 чел. Совместные работы
  Регенсбург UR Штернбек А. Совместные работы
  Тюбинген Ун-т Куртель Ф.
Фаесслер А. 		Совместные работы
  Юлих FZJ Ритман Д. Совместные работы
Египет Каир TIMS Халиль А.
Хусейн М.
Халиль С.
Ел-Зоммор М. 		Совместные работы
Индия Пуна IUCAA Прадхан А.
Ядав А.К. 		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.
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
    ФТИ АН РТ Муминов Х.Х.
Хохлов А.Х. 		Протокол
  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
  Нант SUBATECH Тиоллье Н. Совместные работы
ЦЕРН Женева ЦЕРН Покорски В.
Бран Р.
Христов П.
Рибон А. + 5 чел.
Рубиа К. 		Совместные работы
Чили Вальпараисо USM 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