Следующая темаПредыдущая тема
 Перейти в данной теме к
 cотрудничеству по теме
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию
05-6-1119-2014/2016
Приоритет:1
Статус: Завершаемая

Методы, алгоритмы и программное обеспечение для моделирования физических систем, математической обработки
и анализа экспериментальных данных

Руководители темы:    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, Швейцария, ЮАР, Япония.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Проведение исследований на современном уровне в области вычислительной математики и вычислительной физики, нацеленных на создание математических методов, алгоритмов и программ для численного и символьно - численного решения задач, возникающих в экспериментальных и теоретических исследованиях, с использованием новейших вычислительных аппаратных ресурсов. Эти задачи связаны с широким спектром исследований проводимых в ОИЯИ в области физики высоких энергий, ядерной физике, физике конденсированных сред, биофизике, информационных технологиях и т.д., требующих развития новых математических методов и подходов для моделирования физических процессов, обработки и анализа экспериментальных данных. Отличительной особенностью исследований темы является тесное сотрудничество ЛИТ со всеми лабораториями Института, а также с институтами стран-участниц ОИЯИ.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы:
  1. Разработка новых математических методов, алгоритмов и комплексов программ для моделирования новых экспериментальных установок, ускорительных комплексов и их элементов.

    Включение новых возможностей в интерактивную систему HEPWEB для моделирования процессов в физике высоких энергий.

    Моделирование и разработка численных алгоритмов 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, эволюцию локализованных наноструктур в открытых диссипативных системах, свойства атомов в магнито - оптических ловушках, электромагнитный отклик наночастиц и оптические свойства наноматериалов, эволюцию квантовых систем во внешних полях, астрофизические исследования.

  2. Разработка программного обеспечения и осуществление математической поддержки экспериментов, проводимых ОИЯИ (NICA, ATLAS, CBM и т.д.).

    Внедрение высокоскоростных методов, алгоритмов и программных средств для параллельной обработки и анализа экспериментальных данных на многопроцессорных и распределенных вычислительных комплексах.

  3. Развитие численных методов, алгоритмов и программных комплексов для решения задач теоретической и экспериментальной физики на многопроцессорных и гибридных вычислительных комплексах.

    Создание библиотеки программ, использующих технологии CUDA, OpenCL, MPI+CUDA.

  4. Разработка методов и алгоритмов компьютерной алгебры для моделирования и исследования квантовых вычислений и информационных процессов, низкоразмерных наноструктур во внешних полях, дискретных квантовых систем с нетривиальными симметриями.

    Разработка алгоритма редукции фейнмановских диаграмм с помощью обобщённых рекуррентных соотношений.

Ожидаемые результаты по этапам темы в текущем году:
  1. Постановка и исследование киральных инвариантных транспортных уравнений для кварковой материи, учитывающих: коллективное органичивающее среднее поле, сильные корреляции (образование связанных состояний), адрон-адронное рассеяние, транспорт тяжелых кварков и рождение частиц (эффект Швингера).

    Разработка методов численного и аналитического исследования нелинейных моделей физики и применение полученных результатов к изучению взаимодействия пучков газовых нанокластеров с веществом и к определению характеристик градиентных оптических волноводов.

    Исследование глобальных характеристик ядро-ядерных взаимодействий при энергиях, планируемых в экспериментах NICA/MPD, CBM и PANDA, с помощью адронных моделей пакета Geant4. Численное моделирование механизма усиленного выхода странности при энергиях NICA.

    3D моделирование сверхпроводящих магнитов NICA (ОИЯИ) и SIS100 (FAIR, GSI, DARMSTADT).

    Исследование ядерно-физических процессов накопления и выгорания изотопов в протяженных мишенях и подкритических делящихся системах; сопровождение текущих экспериментов по облучению мишеней пучками протонов и ядер.

    Создание новых алгоритмов для расчета унитарных и кулоновских поправок к величинам теории многократного рассеяния Мольера-Фано и к мигдаловским функциям G(s) и F(s) квантовой теории эффекта Ландау-Померанчука (коллаборация ДИРАК).

    Развитие методов и программ, в том числе с использованием технологий параллельного программирования, для численного исследования ядерно-физических процессов на основе гибридной модели микроскопического оптического потенциала.

    Разработка численных методов и алгоритмов для исследования свойств квантовых квазистационарных состояний в двухбарьерной открытой яме.

    Разработка методов решения уравнения Лоренца-Ньютона и расчёт динамики пучков с целью исследования новых режимов работы многоцелевых изохронных циклотронов: DC-280 (ЛЯР ОИЯИ), АИЦ-144 (ИЯФ ПАН).

    Развитие численно-аналитических методов для моделирования фазовых переходов и временных процессов в физических системах, возникающих в исследованиях, проводимых в ОИЯИ (графит-алмаз, слоистые джозефсоновские структуры, теплопроводность в технических установках).

    Интервал-зависимые квадратурные суммы в Байесовской автоматической адаптивной квадратуры.

    Создание комплекса программ для вычисления прямоугольных матриц амплитуд отражения и прохождения, и соответствующих волновых функций для многоканальной задачи рассеяния.

    Разработка новых подходов для аналитического и численного исследования актуальных проблем современной космологии в свете последних космологических данных.

    Моделирование структуры полидисперсных везикулярных систем фосфолипидов, включая фосфолипидные транспортные нано-системы и нанолекарства, на основе данных малоуглового нейтронного и рентгеновского рассеяния.

    Исследования локализованных структур и критических режимах в диссипативных системах, описываемых нелинейным уравнением Шредингера.

    Развитие нового подхода, основанного на функционале полезности и градиентных уравнениях, для описания эволюции сложных систем.

  2. Развитие или обновление методов, алгоритмов и программного обеспечения для регистрации редких процессов в разных детекторах установки CBM (STS, MuCh, TRD, MVD) с использованием высокопроизводительных вычислительных систем.

    Разработка системы баз данных для эксперимента CBM (определение, согласование и уточнение общей концепции, создание прототипов баз данных отдельных элементов и детекторов установки CBM).

    Разработка, тестирование и внедрение нового алгоритма построения трек-сегментов в катодно-стриповых камерах для установки CMS.

    Разработка и применение "CATIA-GDML geometry builder". Разработка, адаптация, внедрение и поддержка пользователей пакетов моделирования и анализа на базе FAIRROOT для научных групп ОИЯИ. Введение в эксплуатацию САПР CATIA-v5 в различных подразделениях ОИЯИ: локализация, обучение и поддержка пользователей.

    Разработка алгоритмов и программ для распознавания траекторий частиц в экспериментах MPD и BM@N.

    Применение робастных методов для обнаружения аномалий стохастических процессов.

    Создание и исследование базы эффективных сигнатур отклика калориметра ОЛВЭ (орбитальная установка HERO) как источника входных векторов искусственной нейронной сети повышенной точности в задаче реконструкции энергии космических лучей.

    Разработка и развитие эффективных методов и алгоритмов, основанных на кусочно-полиномиальной аппроксимации высоких порядков сложных функциональных зависимостей и сглаживании экспериментальных данных методом базисных элементов.

    Расширение возможностей по моделированию данных малоуглового рассеяния (программа "Fitter") и развитие метода первичной обработки данных кольцевых многопроволочных детекторов в рамках программы "SAS" для спектрометра ЮМО реактора ИБР-2.

    Доводка и усовершенствование метода анализа фазового перехода в зависимости от температуры образца, с помощью спектров снимаемых в экспериментах на ФДВР на ИБР-2.

  3. Создание сервисов в рамках информационно-вычислительной среды гетерогенного кластера "HybriLIT", предоставляющих пользователям проводить параллельные расчеты с использованием новых гибридных вычислительных архитектур, разрабатывать собственные приложения, получать своевременную поддержку, принимать участие в обучающих курсах по технологиям параллельного программирования, проводимых как на регулярной основе, так и с приглашением ведущих специалистов в области высокопроизводительных вычислений.

    Разработка алгоритмов для численного исследования многомерных моделей, базирующихся на эволюционных уравнениях применяемых при моделировании физических процессов в различных материалах, возникающих при облучении их тяжелыми ионами и импульсными пучками, моделировании джозефсоновских переходов в высокотемпературных сверхпроводниках. Программная реализация полученных алгоритмов для вычислений на HybriLIT.

    Разработка эффективных алгоритмов решения уравнений движения молекулярной динамики на гибридных вычислительных структурах.

    Адаптация на гибридные архитектуры алгоритмов и програмных комплесов, предназначенных для решения многомерных краевых задач уравнений шредингеровского типа, применяющихся при исследовании математических моделей малочастичных квантовых систем.

    Разработка и внедрение новых параллельных алгоритмов в программный комплекс MCTDHB, предназначенный для исследования многомерной динамики взаимодействующих бозонов в магнито-оптических ловушках.

    Разработка программного триггера для MuCh детектора на основе метода клеточных автоматов с применением технологий параллельных вычислений.

    Адаптация и оптимизация алгоритмов поиска и реконструкции параметров траекторий частиц для синхронной обработки одновременно на нескольких многоядерных CPU и GPU архитектурах.

    Разработка трехмерной конечно-элементной сетки и параллельных алгоритмов для hp-адаптивных высокоточных расчетов трехмерных нелинейных магнитных полей.

  4. Символьно-численное описание пространства перепутанных смешанных двухкубитных состояний.

    Развитие дискретных комбинаторных моделей квантовых систем с калибровочными структурами и разработка компьютерных программ для исследования таких моделей.

    Разработка алгоритмов и программ для исследования резонансного туннелирования составных частиц через отталкивательные барьеры в ограничивающем потенциале.

    Разработка алгоритмов и программ для исследования резонансного туннелирования составных частиц через отталкивательные барьеры в ограничивающем потенциале.

    Частичная реализация на языке Maple алгоритма редукции фейнмановских диаграмм с помощью обобщенных рекуррентных соотношений.

    Изучение поведения атомов в ловушках под воздействием сильных переменных возмущений.

    Численное исследование спиновой динамики магнитных нанокластеров и развитие моделей для обработки квантовой информации.

Основные этапы темы:
Этап темы Руководители  
  Лаборатория или другие
подразделения ОИЯИ		Основные исполнители
1. Математические и численные методы для моделирования сложных физических систем Адам Г.
Зрелов П.В.
Пузынин И.В.
  ЛИТ
  		Адам С.,  Айриян А.С.,  Айрян Э.А.,  Акишин П.Г.,  Амирханов И.В.,  Барашенков И.В.,  Боголюбский И.Л.,  Волохова А.В.,  Григорян О.,  Жабитская Е.И.,  Земляная Е.В.,  Калиновский Ю.Л.,  Лукьянов К.В.,  Махалдиани Н.В.,  Мачавариани А.,  Михайлова Т.И.,  Молодцова И.В.,  Никонов Э.Г.,  Подгайный Д.В.,  Полякова Р.В.,  Пузынина Т.П.,  Рихвицкий В.С.,  Робук В.Н.,  Сапожников А.А.,  Саркар Н.Р.,  Сархадов И.,  Саха Б.,  Сердюкова С.И.,  Степаненко В.А.,  Стрельцова О.И.,  Тухлиев З.К.,  Червяков А.М.,  Чулуунбаатар О.,  Шарипов З.А.,  Юкалова Е.П. Ямалеев Р.М.
2. Программные комплексы
и математические методы для анализа экспериментальных данных		 Зрелов П.В.
Адам Г.
Иванов В.В.
  ЛИТ
  		Аблязимов Т.О.,  Акишин П.Г.,  Акишина В.П.,  Акишина Е.П.,  Александров Е.И.,  Александров И.Н.,  Баранов Д.А.,  Войтишин Н.Н.,  Воскресенская О.О.,  Дереновская О.Ю.,  Дикусар Н.Д.,  Злоказов В.Б.,  Казаков А.А.,  Казымов А.И.,  Кисель П.И.,  Козлов Г.Е.,  Костенко Б.Ф.,  Круглова Л.Ю.,  Кухтина И.Н.,  Минеев М.А.,  Овчаренко Е.В.,  Ососков Г.А.,  Пальчик В.И.,  Рапортиренко А.М.,  Соловьев А.Г.,  Соснин А.Н.,  Сюракшина Л.А.,  Ужинский В.В.,  Филинова В.П.,  Ширикова Н.Ю.,  Шигаев В.Н.,  Яковлев А.В.
3. Разработка численных методов, алгоритмов и программ, с использованием новых вычислительных технологий для многоядерных и гибридных архитектур. Адам Г.
Зрелов П.В.
  ЛИТ
  		Аблязимов Т.О.,  Айриян А.С.,  Айрян Э.А.,  Акишин П.Г.,  Александров Е.И.,  Гердт В.П.,  Гусев А.А.,  Дереновская О.Ю.,  Иванов В.В.,  Казымов А.И.,  Кисель П.И.,  Козлов Г.Е.,  Земляная Е.В.,  Зуев М.И.,  Лебедев А.А.,  Лебедев С.А.,  Палий Ю.Г.,  Подгайный Д.В.,  Сапожников А.А.,  Сапожникова Т.Ф.,  Стрельцова О.И.,  Хведелидзе А.М.,  Чулуунбаатар О,  Юлдашев О.И.,  Юлдашева М.Б.
4. 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.,  Рогожин И.А.,  Тарасов О.В.,  Хведелидзе А.М.,  Янович Д.А.


Сотрудничество по теме:
Страна или
международная
организация		 Город Институт или
лаборатория 		Участники Статус
Армения Ереван ННЛА Крючкян Г.Ю. + 2 чел.
Погосян Г.С.
Чубарян Э.
Гаспарян К. 		Протокол
      Оганесян К. Совместные работы
    РАУ Саркисян А.А. + 1 чел. Протокол
    ИПИА НАН РА Саакян В.Г.
Геворкян А.С. 		Совместные работы
  Аштарак ИФИ НАН РА Папоян А.В. Совместные работы
Беларусь Минск ИМ НАНБ Янович Л.Я. + 3 чел. Совместные работы
    БГУ Силенко А. Совместные работы
Болгария София IMI BAS Спиридонова М.
Геров А.Н.
Колковска Н. + 2 чел.
Дренски В. 		Совместные работы
    INRNE BAS Антонов А.
Богданова Н. + 1 чел.
Гайдаров М.
Димитрова С. 		Совместные работы
      Кадрев Д.
Живков П. 		Совместные работы
    SU Димова С. + 2 чел. Совместные работы
  Пловдив PU Атанасова П.Х. Совместные работы
Вьетнам Ханой VNU Нгуен Ван Хьеу + 2 чел. Совместные работы
Грузия Тбилиси ИМ ТГУ Элиашвили М.А. Совместные работы
    ГТУ Ломидзе И. Протокол
    ТГУ Модебадзе З.
Копалейшвили Т.
Георгадзе Г. 		Совместные работы
    ГУ Гогилидзе С. + 2 чел. Совместные работы
    ГУИ Химшиашвили Г. Совместные работы
Казахстан Алматы ИЯФ 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 Жанлав Т.
Будням С. 		Совместные работы
    MUST Батгэрэл Б. Совместные работы
Польша Вроцлав UW Блашке Д. Совместные работы
  Краков AGH-UST Янчишин Е. Совместные работы
  Люблин UMCS Гоздз А. Совместные работы
  Отвоцк-Сверк NCBJ Полянски А.
Шута М.
Сандач А.
Собичевски А.
Словински Б. 		Совместные работы
Россия Москва ИПМ РАН Четверушкин Б.Н.
Вабищевич П.Н.
Калиткин Н.Н.
Поляков С.В.
Повещенко Ю.А. 		Договор
    ИПУ РАН Постнов С.С.
Кубышкин В.А.
Кушнер А.Г. 		Договор
Протокол
    ИОГен РАН Кудрявцев А.М. Совместные работы
    ИОФ РАН Егоров А.А. Протокол
    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.
+ 2 чел.
Рыбаков Ю.П.
Шикин Г.Н.
Бронников К.А. 		Протокол
  Белгород НИУ БелГУ Чеканов Н.А.
Камышанченко Н.В. 		Совместные работы
  Дубна Ун-т "Дубна" Ленивенко В.В.
Стадник А.В. 		Совместные работы
  Новосибирск ИЯФ СО РАН Силагадзе З.К. Совместные работы
  Пермь ПГНИУ 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
  С.-Петербург НИИФ СПбГУ 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. Совместные работы
  Тверь ТвГУ Цветков В.П. + 3 чел.
Цирулев А.Н. 		Соглашение
  Томск ТГУ Скорик Н.А. 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.
Стан Й.
Севченко А. 		Совместные работы
    UB Штефанеску Д. Протокол
  Клуж-Напока INCDTIM Бот А.
Алмасан В.
Фаркас Ф.
Вароди К.
Флоаре К.
Белеан Б.
Труска Р.
Альберт С. 		Совместные работы
Словакия Кошице IEP SAS Копчанский П.
Вала М. 		Совместные работы
    TUKE Буша Я. + 2 чел.
Покорны И.
Прибиш Я.
Вальова Л. 		Совместные работы
    PJSU Торок Ч.
Семаниш Г. 		Протокол
  Прешов PU Павлуш М. + 1 чел. Протокол
Украина Киев ИМ НАНУ Никитин А. + 3 чел. Совместные работы
  Харьков ИЭРТ НАНУ Клепиков В.Ф.
Литвиненко В.В.
Базалеев Н.И. 		Совместные работы
    ННЦ ХФТИ Неклюдов И.М.
Пархоменко А.А. 		Совместные работы
Чехия Ржеж NPI ASCR Мах Р. Совместные работы
Германия Бонн UniBonn Вебер А. 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.
Кисель И.В.
Мирау А.
Мюллер Ф.
Шницер П.
Фишер Э.
Фризе 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
  Мюнхен LMU Вольтер Х. 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
  Гейдельберг Ун-т Стрельцов А.И. Совместные работы
Египет Каир TIMS Халиль А. + 2 чел.
Хусейн М. 		Совместные работы
Индия Пуна IUCAA Прадхан А.
Ядав А.К. 		Совместные работы
Италия Турин INFN Балестра Ф.
Пираджино Г. 		Совместные работы
  Бари UniBa Ла Скала Р. 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.
Манолопулу М.
Стулос С. 		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.
Додожонов 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.
Христов П.
Рибон А. + 5 чел.
Балларино А.
Жианнелли С. 		Совместные работы
Швейцария Цюрих ETH Сорнетт Д. Совместные работы
Япония Осака Kansai Univ. Кук Н.Д. Совместные работы
Следующая темаПредыдущая тема

 Вернуться в начало темы
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию