Суперкомпьютерные технологии

Развитие методов компьютерного моделирования все более широко применяется для проведения научных исследований в таких областях естествознания как физика, химия, материаловедение и других. Возникающие задачи в перечисленных областях решаются с использованием высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах. Ожидается, что в 2018 году появятся первые суперкомпьютеры с производительностью 1/10 от намеченного, а намеченный петафлопсный уровень будет достигнут к 2020 году. Использование суперкомпьютеров такой мощности позволит значительно расширить диапазон проводимых научных исследований и практических разработок по выявлению принципов создания новых материалов и по пониманию процессов, происходящих на размерах порядка нанометров и временах порядка фемтосекунд.

Деятельность в рамках направления направлена на развитие методов, алгоритмов и программного обеспечения для компьютерного моделирования сложных систем и процессов в таких областях как:

1. Статистическая физика.

2. Физика и механика полимеров.

3. Исследование космоса: моделирование и обработка больших данных.

4. Анализ социальных сетей.

5. Моделирование физических эффектов при создании новых материалов.

6. Создание новых лекарственных препаратов.

7. Анализ и моделирование технических сетей (автомагистрали, городской транспорт, жд транспорт, сети передачи данных, включая мобильные сети).

Решаемые задачи:

1. Исследование процессов испарения капли капиллярного размера, состоящей из растворителя, взвеси наночастиц и покрывающих наночастицы лигандов с целью анализа условий самоорганизации наночастиц в двухмерные и трехмерные наноструктуры с заданными свойствами.

2. Исследование химических и физических процессов поведения полимеров, чувствительных к окружению («умных» полимеров), в растворителях с различными физико-химическими свойствами.

3. Исследование физических свойств магнитных систем, сформированных на нерегулярных структурах типа сложных сетей и динамических графов.

4. Исследование физических явлений при взаимодействии нейтрино с внешними полями (высокие температуры, ненулевая плотность среды, и т.п.).

5. Исследование явлений самоорганизации при движении сложных микрочастиц в ограниченной жидкости с малыми размерами.

6. Создание учебных курсов по подготовке специалистов в области многомасштабного суперкомпьютерного моделирования сложных систем.

Ожидаемые результаты научного исследования:

1) Методы и алгоритмы моделирования сложных систем. Используемые подходы – Монте-Карло, решеточные уравнения Больцмана, уравнения гидродинамики, уравнения переноса.

2) Адаптация алгоритмов для использования на суперкомпьютерах гибридной архитектуры. Используемые технологии – SSE, AVX, CUDA, MPI.

3) Проведение численных экспериментов по моделированию сложных систем с помощью разработанных алгоритмов в научных областях – образование наноструктур при испарении жидкостей, процессы самоорганизации и образования структур в сложных жидкостях, астрофизика.

4) Прикладные программы, патенты на изобретения.

5) Разработка программ и методического обеспечения учебных дисциплин по направлению исследований.

 
Партнеры:

Ведется сотрудничество с научными коллективами ведущих научных организаций РАН: ВЦ РАН, НЦЧ РАН, ИТФ им. Л.Д. Ландау РАН, ВМ РАН, ИПМ РАН и др.), высших учебных заведений (НИВЦ МГУ, ННГУ, МФТИ, ЯрГУ и др.), также Научных центров — Курчатовского Института, ВНИИЭФ и др., а также зарубежных университетов: (Университет Лейпцига, Университет Ковентри, Университет Нанси, Нортвестерн Чикагский университет, Университет Миссиссиппи, Массачусетский университет, Бостонский университет, Миланский университет Боккони, университет Технион в Хайфе.

Контактная информация:

Щур Лев Николаевич, профессор, д.ф.-м.н., lshchur@hse.ru