МГУ–2012: Научно-исследовательский вычислительный центр
Общие сведения
НИВЦ состоит из 20 научно-исследовательских лабораторий и двух научно-производственных подразделений, численность сотрудников составляет 261 человек. В выполнении научных исследований и разработок заняты 91 научный сотрудник, в т.ч. 4 члена-корреспондента РАН, 25 докторов наук и профессоров, 55 кандидатов наук. Многие направления работ института поддерживаются грантами РФФИ и РГНФ (18 грантов). Сотрудники НИВЦ принимают участие в работах по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2008–2012 гг.».
Наука
В 2012 г. в НИВЦ проводились исследования и разработки по 15 темам НИР в рамках 4-х приоритетных направлений:
– Фундаментальные проблемы высокопроизводительных вычислений и обработки данных.
– Фундаментальные проблемы построения систем автоматизации, методология, технология и безопасность крупных информационных систем.
– Математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным исследованиям в различных областях знаний и нанотехнологиям.
– Современные компьютерные технологии в обучении.
«Развитие суперкомпьютерного комплекса МГУ и систем управления университетом, подготовка высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий»
В 2012 г. осуществлялась эффективная поддержка суперкомпьютерного комплекса МГУ, являющегося самым мощным суперкомпьютерным центром России. В поддержку входит технический и системный мониторинг, обеспечение работоспособности оборудования и системного программного обеспечения, установка обновлений, ежедневная поддержка пользователей суперкомпьютеров – решение технических вопросов, помощь в освоении суперкомпьютеров, консультации. В настоящее время возможностями комплекса пользуются более 600 научных групп из 24 подразделений университета и из более чем 60 институтов РАН и вузов России. В настоящее время направления фундаментальных исследований, требующих использования суперкомпьютерных вычислительных мощностей, отражают все приоритетные направления развития науки и технологий РФ.
Суперкомпьютер «Ломоносов» имеет пиковую производительность 1.7 Пфлопс и содержит 5104 вычислительных узла на основе процессоров Intel Xeon X5570/X5670, 1065 GPU-узлов с ускорителями NVIDIA Tesla X2070. Общее число вычислительных х86-процессоров – 12 346, процессорных х86-ядер – 52 168, число графических ускорителей – 2130. Общий объём оперативной памяти – 92 ТБ. Вычислительная сеть – InfiniBand QDR, служебная сеть – Gigabit Ethernet, имеются также специализированные сети барьерной синхронизации и глобальных прерываний. Объём распределённого сетевого хранилища – 1.75 ПБ. Суперкомпьютер работает под управлением ОС ClustrX, в качестве параллельной среды используются реализации MPI mvapich, openmpi и IntelMPI в сочетании с компиляторами Intel, GNU, Pathscale и другими. За 2012 гг. научными группами, ведущими исследования в Суперкомпьютерном комплексе МГУ, опубликовано более 20 монографий и учебников, более 650 тезисов докладов на международных и российских научных конференциях, более 450 научных работ, представляющих как высокорейтинговые российские издания, так и издания с наивысшими показателями импакт-фактора, такие, как, журнал Nature; защищено 6 докторских и 32 кандидатских диссертации.
В 2012 г. через вычислительный практикум с использованием суперкомпьютеров «Ломоносов» и «Чебышёв» прошли более 600 студентов МГУ.
В 2012 г. происходило активное развитие комплекса информационных систем административного управления МГУ. Важной вехой стал перенос основных баз данных на серверный комплекс обработки данных информационных систем административного управления МГУ (СКОД ИСАУ), созданный в рамках Программы развития МГУ. В составе комплекса – 28 блейд-серверов, 312 вычислительных ядер с общим объёмом оперативной памяти 3 Тб. Комплекс оснащён отказоустойчивым общим хранилищем данных объёмом 150 Тб, способным осуществлять кеширование наиболее часто читаемых данных, создавать моментальные снимки дисков и производить резервное копирование без остановки предоставления сервисов. Система оснащена аппаратными устройствами обнаружения и предотвращения вторжений, работающими в отказоустойчивом кластере.
Поддержка нового приёма в 2012 г. осуществлялась автоматизированными информационными системами «Абитуриент» (34656 личных дел), «Олимпиада» (13121 личное дело), «Приём в СУНЦ», «Экзамен» и «Медосмотр». С этими системами работают более 300 пользователей на всех факультетах, во всех филиалах и в ректорате МГУ.
Серьёзным этапом в развитии систем учебного комплекса стал перевод эксплуатации АИС «Студент» в режим терминального доступа к единому для всех факультетов центральному серверу. О масштабах объединённой системы даёт представление следующая цифра – в ней хранятся около 6 млн экзаменационных оценок студентов МГУ. В исключительно сжатые сроки была проведена работа по интеграции АИС «Студент» с внедряемой в Центральной бухгалтерии МГУ единой системой расчёта стипендии на платформе 1С. Проводилось развитие и сопровождение АИС «Учебный план», «Педагогическая нагрузка», «Подготовительное отделение», «Штатное расписание и кадры МГУ».
Проведено проектирование и начата разработка двух новых общеуниверситетских информационных систем – АИС «Выпускник» и АИС «Управление аудиторным фондом».
Важной вехой за минувший период стало завершение проекта Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России «Создание системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения». Проект выполнялся в период 2010–2012 гг. В его рамках впервые была сформирована программа действий по созданию в России целостной системы суперкомпьютерного образования. НИВЦ выполнял роль координатора.
Основой для успешной реализации проекта стала сформированная в рамках проекта «Суперкомпьютерное образование» национальная Система научно-образовательных центров суперкомпьютерных технологий (НОЦ СКТ), главной задачей которой является эффективная организация деятельности вузов по подготовке, переподготовке и повышению квалификации кадров в области СКТ. В результате выполнения проекта к концу 2012 г. в Систему НОЦ СКТ входят 8 региональных НОЦ, образованных в 7 федеральных округах России.
Для углублённого изучения суперкомпьютерных технологий на основании разработанного Свода сформированы предложения по расширению федеральных государственных образовательных стандартов 3-го поколения по направлениям 010300 «Фундаментальная информатика и информационные технологии», 010400 «Прикладная математика и информатика» и 010100 «Математика». Сформулированы предложения по формированию учебных планов и программ переподготовки и повышения квалификации в области суперкомпьютерных технологий для укрупнённых групп специальностей и направлений подготовки 010000 «Физико-математические науки», 230000 «Информатика и вычислительная техника» и 090000 «Информационная безопасность».
Выполнена большая работа по разработке новых и расширению существующих учебных курсов: материалы по 50 курсам, покрывающим все главные разделы Свода знаний и умений в области суперкомпьютерных технологий, представлены в открытом доступе на сайте проекта.
В рамках данного проекта реализованы программы массовой подготовки специалистов начального уровня по суперкомпьютерным технологиям. Мероприятие охватило все федеральные округа Системы НОЦ СКТ, 60 вузов России, что в общей сумме составило 3269 специалистов. Реализованы программы переподготовки и повышения квалификации профессорско-преподавательского состава (72 часа) во всех федеральных округах Системы НОЦ СКТ, где успешно прошли переподготовку и повышение квалификации 453 специалиста из более 50 вузов России.
«Фундаментальные проблемы высокопроизводительных вычислений и обработки данных»
Лаборатория параллельных информационных технологий (зав. чл.-корр. РАН Вл.В. Воеводин) разработала экспериментальный комплекс технологий и программных средств (ЭО КТПС), предназначенный для существенного повышения эффективности использования параллельных вычислительных систем и суперкомпьютеров. Данный комплекс позволяет осуществлять оценку интегральной эффективности работы суперкомпьютерных комплексов и центров, проводить детальный анализ функционирования отдельных параллельных приложений пользователей, а также выделять признаки и причины неэффективной работы программ и вычислительных систем.
Разработана методология анализа масштабируемости параллельных программ с использованием инструмента Intel Trace Analyzer and Collector. Сделан обзор применимости различного инструментария анализа параллельных приложений для исследования масштабируемости приложений. Проведены работы по исследованию параллельных программ с использованием новых инструментов разрабатываемых европейскими университетами. Проведён анализ проблем масштабируемости на примере атмосферной модели nh3d. С использованием инструментов Intel, а также OpenSource инструментов, разрабатываемых в европейских университетах. Разработан набор тестов для основных системных датчиков производительности вычислительного узла.
«Создание и развитие информационных систем учебного и административного назначения МГУ»
Лаборатория информационных систем и лаборатория информационных систем математических наук (зав. к.ф.-м.н. О.Д. Авраамова) обеспечивали координацию и развитие информационных систем административного управления МГУ.
Лабораторией организации и ведения баз данных (зав. к.ф.-м.н. А.Д. Ковалёв) регулярно осуществлялся расчёт начислений заработной платы сотрудникам факультетов, институтов и административных служб МГУ, стипендий аспирантам и студентам естественных и гуманитарных факультетов. Обеспечивалось ведение, сохранность и безопасность баз данных большого объёма и сложной структуры, содержащих кадровую и финансовую информацию. В соответствии с требованиями государственных органов выполнялась подготовка регламентированных отчётных документов на бумажных и машинных носителях для передачи в пенсионный фонд и налоговые инспекции.
Продолжались работы по обеспечению взаимодействия системы «Штатное расписание и кадры МГУ» с эксплуатируемой в НИВЦ системой расчёта заработной платы 1С ЗКБУ. Были реализованы средства экспорта из системы «Штатное расписание и кадры МГУ» приказов о приёмах, увольнениях, кадровых перемещениях и персональных данных сотрудников и соответствующие средства импорта этой информации в систему расчёта заработной платы 1С ЗКБУ. Использование разработанных программных средств позволяет практически исключить повторный ручной ввод кадровой информации и персональных данных сотрудников в систему расчета заработной платы и тем самым исключить появление трудно обнаруживаемых ошибок и неточностей.
«Математические модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике»
В лаборатории вычислительного эксперимента и моделирования (зав. проф. А.В. Тихонравов) продолжена разработка высокоэффективных алгоритмов проектирования дисперсионных зеркал, работающих в режиме многократных отражений под разными углами падения излучения. Разработано обобщение метода плавающих констант, позволившее получить новые решения задачи компрессии импульсов, имеющих спектр шире одной оптической октавы. Разработан новый метод измерения групповой задержки и дисперсии групповой задержки, основанный на эффекте резонансной полости, образованной воздушным промежутком между двумя зеркалами. Задача сведена к недоопределённой системе линейных алгебраических уравнений, решаемой при помощи метода регуляризации А.Н. Тихонова. При этом выбор параметра регуляризации осуществляется с использованием квазиоптимального критерия. Метод продемонстрировал свою высокую эффективность, высокое разрешение и хорошее быстродействие на ряде практических задач измерения характеристик широкополосных дисперсионных зеркал. Продолжено теоретическое и экспериментальное изучение поведения системы широкополосного мониторинга при различных режимах и параметрах напыления многослойных оптических покрытий. Разработана методика определения параметров тонких плёнок на основе данных многоугловой спектрофотометрии. На основе вычислительных и натурных экспериментов подобраны модельные параметры, описывающие процесс напыления многослойных оптических покрытий. Показана эффективность вычислительных экспериментов по напылению и полученных на их основе оценок процента выхода годных изделий. Достоверность результатов подтверждена экспериментами. Выбраны квантово-механические алгоритмы для вычисления оптических параметров (показатель преломления и коэффициент экстинкции) и электронных параметров (ширина запрещённой зоны) атомных структур, полученных с помощью молекулярного моделирования. Продолжались работы по исследованию и проектированию металло-диэлектрических оптических покрытий. Исследовались оптические свойства различных металлических плёнок в зависимости от способа нанесения покрытия и конструктивных особенностей. Разрабатывался и тестировался алгоритм синтеза тонких оптических плёнок с применением технологии GPU. Построена теория полярных ветвей волн активности, недавно открытых на некоторых типах звёзд.
«Вычислительно-информационные технологии для математического моделирования естественных и антропогенных изменений климата и природной среды»
В лаборатории методов дистанционного обучения (зав. чл.-корр. РАН В.Н. Лыкосов) на основе динамического блока модели общей циркуляции атмосферы ИВМ РАН создана и реализована на параллельных вычислительных системах трёхмерная модель динамики термосферы (для высот от 90 до 500 км), в которую включены: ион-нейтральное трение при расчёте притоков импульса и тепла по данным о средней концентрации электронов; притоки радиационного тепла и выхолаживания; молекулярные диффузия и теплопроводность с коэффициентами, характерными для высот термосферы. Показано, что построенная модель с удовлетворительной точностью (для данного уровня параметризации источников нагревания) воспроизводит основные особенности общей циркуляции термосферы. На суперкомпьютерах «Ломоносов» и «Чебышёв» проведена серия численных экспериментов с трёхмерной вихреразрешающей гидродинамической моделью, имеющей размер расчётной области ~34 млн узлов сетки. Вычислены пространственные спектры и ко-спектры турбулентных пульсаций скорости и выделены характерные пространственные масштабы, обеспечивающие универсальность спектральных распределений на различном удалении от поверхности. Разработана программная реализация гидродинамической модели стратифицированной жидкости на графических процессорах. Выполнена серия расчётов по воспроизведению движения ледяного киля в двухслойной жидкости при условиях, согласованных с данными наблюдений по числу Фруда в Северном Ледовитом океане. Показано, что стратификация жидкости может быть ответственна за значительную часть коэффициента сопротивления глубоких килей при расчёте динамики морского льда. На основе идеализированного мезомасштабного моделирования проведено систематическое исследование характеристик струйного течения ледового бриза во время холодных вторжений в Арктике. Установлено, что горизонтальный масштаб этого струйного течения зависит от скорости и направления крупномасштабного геострофического ветра, а также от параметра Кориолиса. Выполнены расчёты спектра кинетической энергии в мезомасштабной атмосферной модели, развиваемой в НИВЦ. В среднем, спектр удовлетворяет закону «пяти третей», что согласуется с результатами других мезомасштабных моделей.
«Методы построения информационных систем на основе автоматизированной содержательной обработки слабоструктурированных данных»
В лаборатории анализа информационных ресурсов (зав. к.ф.-м.н. Б.В. Добров) разработана концепция информационно-аналитической системы анализа и прогнозирования сложных социально-политических процессов. Предложена концепция мета-предметной области – широкой области отзывов о продуктах, показано, что для такой области характерен определённый набор оценочной лексики (в противоположность общественно-политической предметной области), предложена модель и выполнены эксперименты по автоматизированному извлечению оценочной лексики в этой широкой предметной области. Выполненные исследования имеют практическое применение в автоматических системах анализа тональности отзывов пользователей. Проведена серия исследований, направленных на оценку качества работы поисковых систем и улучшение ранжирования путём извлечения значимой информации из логов действий пользователей. Разработан алгоритм улучшения качества ранжирования поисковой системы на основе предсказания релевантности документов запросу по логам. Для предсказания релевантности используются методы машинного обучения и извлечения информации из логов. Высокая эффективность алгоритма продемонстрирована на реальных, полномасштабных данных поисковой системы. Обработка логов действий пользователей для высоконагруженных Интернет-систем требует эффективного распараллеливания алгоритмов обработки данных. Разработаны алгоритмы машинного обучения, которые позволяют обрабатывать терабайты данных в час при помощи распараллеливания по технологии MapReduce на кластерной архитектуре.
«Исследование вопросов построения встраиваемых телекоммуникационных приложений повышенной надёжности на базе современных магистрально-модульных систем»
В лаборатории мобильных и встраиваемых программных систем (зав. к.ф.-м.н. И.В. Починок) продолжены работы по исследованию возможности реализации модуля управления шасси для систем ATCA на основе микроконтроллера Freescale imx.28, а именно: портирование существующего прикладного кода, разработка программной поддержки интерфейсов ввода-вывода, доступа к шине управления, интерфейсов взаимодействия между двумя модулями при работе в режиме избыточности. Выполняются исследование и разработка предложений для создания прототипов кросс-платформных 3D приложений для мобильных операционных систем (Android, iOS). Ведутся работы по системе перекодирования видео в реальном времени и по оказанию услуг в области интеграции портала для совместной работы и ЭЦП.
«Исследование и разработка численных методов и программных средств для решения типовых задач вычислительной математики»
В лаборатории вычислительных методов (и.о. зав. проф. О.Б. Арушанян) выполнен численный анализ абстрактных параболических задач с гиперболическим генератором. Предложен общий подход для доказательства дискретной дихотомии в общей постановке при дискретизации по пространству и времени. Показано, что основные условия выполняются для операторов с компактной резольвентой и уплотняющих полугрупп и могут быть проверены для метода конечных элементов и разностных методов. Предложен критерий остановки итерационных процедур в банаховом пространстве при решение некорректных задач. Показано, что принцип невязки остается в силе и в банаховом пространстве для операторов, порождающих полугруппу операторов. Показана возможность регуляризации некорректных задач с помощью дробной производной более высокого порядка. Построены квазилинейные модели обратных задач Стефана, возникающих при моделировании и управлении процессами с фазовыми переходами. Основной результат проведённых исследований состоит в получении достаточных условий, обеспечивающих однозначность нахождения пространственного распределения тепловых источников в однофазной обратной задаче Стефана для квазилинейного параболического уравнения. Обоснована соответствующая постановка в виде коэффициентной обратной задачи Стефана с дополнительной информацией в виде финального переопределения. Доказана теорема единственности. Обосновано применение принципа двойственности при доказательстве связи между проблемой единственности для обратной задачи Стефана, плотностью множества решений соответствующих сопряжённых задач, а также между свойством обратной единственности для линейных параболических уравнений. Разработанные ранее инструментальные средства контекстно-управляемых преобразований применены для автоматизированной генерации Руководства по использованию Библиотеки численного анализа НИВЦ в версии для языка Паскаль (версия Delphi). Кроме того, автоматизированным образом были получены версии подпрограмм Библиотеки на языке Паскаль для вычислений с комплексными матрицами. Выполнены работы по развитию и модернизации инструментального комплекса TeConv (версия 1.12) для комплексного редактирования каталогов и файлов. С целью дальнейшего внедрения в НИВЦ «Платформы системы 1С: Предприятие 8.2» создан на этой платформе ряд прикладных программ для бухгалтерских целей, в т.ч. для автоматической обработки приказов отдела кадров (зачисление, перевод, увольнение сотрудников) и программы генерации информационных файлов для новых условий расчёта стипендий студентов. Продолжены работы по развитию метода регуляризации сдвигом и его приложений, в частности, к решению сингулярных интегральных уравнений с ядром типа Гильберта 1-го и 2-го рода. Получены дискретные аналоги таких уравнений и эффективные вычислительные алгоритмы их решения на базе метода быстрого преобразования Фурье и его модификаций. Построены эффективные численные алгоритмы, доказана сходимость приближённых решений. Рассмотрена проблема точного и приближённого решения систем интегральных уравнений Гильберта нейтрального типа. Предложен алгоритм аппроксимации и оценена её погрешность. Доказана сходимость приближённых решений и получены оценки скорости их сходимости к точному решению. Для решения получающихся линейных систем разработаны быстрые алгоритмы их решения с учётом свойств перциркулянтных матриц, а также блочных циркулянтных и перциркулянтных матриц. Рассмотрены вопросы, связанные с определением химического состава внутреннего ядра Земли.
«Разработка и применение высокопроизводительных вычислительных методов молекулярного моделирования для решения физико-химических и биофизических проблем»
Лаборатория вычислительных систем и прикладных технологий программирования (зав. д.ф.-м.н. В.Б. Сулимов) участвовала в соревновании, организатором которого выступила лаборатория Университета Мичигана, организовав сообщество CSAR (community structure-activity resource). Основной целью данного соревнования было объединение научных групп, разрабатывающих и активно использующих программы виртуального скрининга для целей компьютерной разработки лекарственных средств. Используя тщательно подготовленные базы данных по кристаллическим структурам белков с закристаллизованными в них ингибиторами, каждая из участвующих в соревновании групп должна была провести «слепой» докинг структур из базы данных для того, чтобы определить насколько разработанная программа докинга хорошо воспроизводит экспериментальные результаты, позиционируя различные ингибиторы в активные центры белков-мишеней. Участие в данном соревновании позволило определить насколько разработанная в лаборатории программа докинга SOL успешно позиционирует ингибиторы для различных белков-мишеней и показало, что программа SOL соответствует мировому уровню подобного рода программ. Результаты были получены на суперкомпьютерах «Чебышёв» и «Ломоносов».
Проводились работы в области поиска селективных ингибиторов урокиназы методами компьютерного моделирования. Была проведена отработка методики применения полуэмпирических квантово-химических расчётов для более точной оценки энергии связывания белка и кандидата в ингибиторы. Локальная оптимизация (с использованием алгоритма BFGS) геометрии белка, лиганда и комплекса белок-лиганд и расчёт энтальпии образования комплекса проводились с помощью программы MOPAC и встроенного в неё модуля MOZYME для исследования электронной структуры макромолекул (например, белков). Квантово-химические вычисления производились полуэмпирическим методом PM6, после чего в конечной геометрии также рассчитывались поправки DH2X для данного метода, включающие в себя коррекции некоторых типов взаимодействий, в т.ч. дисперсионных и водородных связей. Были проведены расчёты энтальпии образования комплекса для ингибиторов с известными константами связывания с урокиназой и выбраны оптимальные условия для проведения вычислений, такие как: количество свободных аминокислотных остатков белка при оптимизации геометрии, выбор поправок для коррекции взаимодействий, наличие или отсутствие растворителя при оптимизации геометрии и т.п. Полученные результаты сравнивались с экспериментально определёнными энергиями связывания, а также с результатами расчётов энергии взаимодействия белка и лиганда в силовом поле MMFF94 с учётом подгоночных параметров. Также был проведён анализ ключевых параметров генетического алгоритма и их влияние на эффективность докинга, реализованного в многопроцессорной версии программы SOL. Тестирование проводилось на белках урокиназы и закристаллизованных с ними лигандах, и было ориентировано для дальнейшей работы по поиску новых ингибиторов урокиназы как потенциальных противоопухолевых препаратов. Оптимальные значения параметров генетического алгоритма были получены как для режима запуска единичной молекулы на докинг, так и для режима виртуального скрининга, то есть докинга больших библиотек химических соединений. Тестирование проводилось на суперкомпьютерах «Чебышёв» и «Ломоносов».
«Развитие эффективных математических методов моделирования нелинейных задач оптики и акустики»
В лаборатории математического моделирования (зав. проф. Я.М. Жилейкин) рассмотрена и проанализирована задача об акустической диссипации и распространении звука конечной амплитуды в двухфазных пористых средах. Разработан численный метод моделирования распространения акустических волн в пористых средах типа морских осадков, рассмотрен случай сред с переменным коэффициентом пористости. Рассмотрена задача об асимптотическом выводе уравнения линейной и нелинейной акустики для пучков. Разработан набор стандартных программ дискретных вэйвлет-преобразований для Библиотеки Численного Анализа НИВЦ. Исследованы особенности использования и характерные свойства теоремы выборки Котельникова-Шеннона. Полученные результаты обобщены на случай ортогональных базисов и блочных коммутаторов. Изучены свойства математического моделирования течения плёнки жидкости по оребренной поверхности. Проведено численное моделирование распространения мощных оптических пучков и импульсов в нелинейных средах, исследованы закономерности их распространения и проведена разработка алгоритмов решения задач волновой физики (явление самофокусировки). Получено явное решение задачи Коши для уравнения теплопроводности с экспоненциальным коэффициентом при временной производной. Построены дискретные вэйвлет-преобразования в пространстве L2(ZN) и изучены их основные свойства.
«Разработка методов логико-лингвистической интерпретации текста»
В лаборатории автоматизированных лексикографических систем (и.о. зав. проф. О.А. Казакевич):
– Продолжена работа по морфологическому и дискурсивному анализу селькупских, кетских и эвенкийских текстов – анализировались языковые изменения за последнее столетие. Продолжена работа с архивными селькупскими и кетскими материалами 1920-х гг.
– Построение модели узуального и окказионального русского словообразования.
– Исследование логических и стилистических факторов в лексической семантике. Разработаны общие методы исследования нестандартных высказываний различного типа (ошибки носителей языка, влияние языковых контактов, детская речь, нарушения речи, художественные тексты, жаргоны, разговорная речь и т. п.). Изучены случаи пересечения разных источников нестандартных единиц.
– Анализ дневниковых текстов. Продолжено пополнение сайта «Universitas personarum».
– Исследование структуры фольклорного текста с применением лингвистических и математических методов. Продолжена работа над системой СКАЗКА-2 и над составлением словаря сказочных персонажей.
– Развитие и пополнение сайта «Поэты Московского университета». Продолжена работа по поддержке и развитию сайта «Поэты Московского университета от М.В. Ломоносова и до…» http://www.poesis.ru.
«Исследование и разработка решёточных моделей представления и вычислительных методов обработки объектов геометрико-топологической структуры в системах компьютерной визуализации»
В лаборатории компьютерной визуализации (зав. чл.-корр РАН Г.Г. Рябов) введена метрика Громова-Хаусдорфа-Хемминга на кубических метрических пространствах. Введено биективное кодирование симплексов на базе диагональных действий симметрической группы Sn на n-кубе. Доказано эргодическое свойство симплициального наполнения n-куба при n→∞.
«Методология и технология построения корпоративных информационных систем»
В лаборатории информатики (зав. к.ф.-м.н Е.С. Полищук) осуществлялось сопровождение и развитие информационной системы «Плановик-Центр» для планово-финансового управления МГУ на «Платформе 1С: Предприятие 8.».
В рамках работы по развитию информационно-поисковой системы «Христианство»: а) пополнялись и редактировались БД, относящиеся к различным областям христианского вероучения и жизни Церкви, осуществлялось сопровождение сайтов Издательского совета РПЦ, б) совершенствовался дизайн и состав «Православного церковного календаря на CD», а также комплекс программ для его подготовки. Выпущен электронный календарь на 2013 г. в) Сопровождался сайт www.lira.rop.ru, на которой поступило более 500 произведений около 30 авторов из различных регионов России, г) совершенствовался пакет программ построения и работы с указателями к многотомным книжным изданиям. Разработанная технология использовалась при создании указателей к Полному собранию сочинений в 17 т. Н.В. Гоголя. Пополнялась новыми рефератами web-ориентированная база данных по экологической тематике (ecoinformatica.srcc.msu.ru). Акцент был сделан на фитомониторинге химического загрязнения окружающей среды. Составлены словари: англо-русский терминологический, фразеологический и «библиотека экоинформатики». Продолжались исследования по теме «Фитоиндикация химических элементов в окружающей среде – атмосфера, вода, почва – с помощью растений». Завершена интернет-публикация аннотированного библиографического указателя «История дореволюционной России в дневниках и воспоминаниях» /под ред. проф. П.А. Зайончковского на сайте http://uni-persona.srcc.msu.ru/site/ind_res.htm.
«Обратные задачи синтеза плоской компьютерной оптики»
В лаборатории разработки систем автоматизации обработки изображений (зав. проф. А.В. Гончарский) выполнена постановка задачи синтеза 3D изображений с помощью плоских дифракционных оптических элементов. Обратная задача заключается в расчете микрорельефа плоского оптического элемента, формирующего заданное 3D изображение. Формирование 3D изображение осуществляется в мозгу наблюдателя по образам, полученным левым и правым глазом. Обратная задача синтеза 3D изображения, таким образом, сводится к расчету плоского оптического элемента, формирующего образы 3D изображения для левого и правого глаза.
Разработаны принципы построения автоматизированных систем контроля подлинности документов на основе использования нанооптических плоских защитных элементов. Наиболее распространенной технологией синтеза оптических защитных элементов являются оптические технологии. Альтернативной технологией записи оригиналов оптических защитных элементов является электронно-лучевая технология. В отличие от оптических методов записи, электронно-лучевая технология позволяет синтезировать специальные оптические элементы, синтез которых с помощью оптических элементов невозможен. К таким элементам относятся нанооптические элементы с асимметричным микрорельефом. Электронно-лучевая технология позволяет синтезировать такие элементы с точностью 20 нм, что не доступно для других технологий изготовлений оригинала. Выполнен работы по синтезу нанооптических защитных элементов по заказу Федерального государственного унитарного предприятия «Гознак»".
Разработаны эффективные методы решения обратных задач волновой томографии как коэффициентных обратных задач. Впервые разработано сверх масштабируемое программное обеспечение для суперкомпьютеров, ориентированное на эффективное функционирование на вычислительных системах со сверхвысокой степенью параллельности. Методами математического моделирования на суперкомпьютере определены оптимальные параметры 3D ультразвуковых томографов, обеспечивающие разрешение 3–5 мм.
«Построение имитационных моделей хозяйственно-финансовой деятельности и создание на их основе компьютерных деловых игр»
В лаборатории имитационного моделирования и деловых игр (зав. к.ф.-м.н. А.В. Тимохов) закончена работа по созданию универсального инструментария разработки программных продуктов типа «деловая игра». Начата разработка платформы для создания WEB-браузерных версий программных продуктов типа «деловая игра». Велась разработка математической модели гибких сценариев компьютерных деловых игр серии «БИЗНЕС-КУРС». Компьютерные деловые игры серии «БИЗНЕС-КУРС» продолжали использоваться в учебном процессе экономического факультета, факультета государственного управления и Московской школы экономики.
Конференции
103 сотрудника приняли участие в 116 научных конференциях, сделав 154 доклада. При активном участии НИВЦ организованы конференции:
– международная суперкомпьютерная конференция «Научный сервис в сети Интернет: поиск новых решений»;
– международная конференция «Маргиналии – 2012: границы культуры и текста»;
– VII московская межвузовская студенческая олимпиада «Управление предприятием» на базе компьютерной деловой игры «БИЗНЕС-КУРС: Максимум».
Доктора наук 2012 г.
Вед.н.с. лаборатории информационных систем математических наук Смирнов Александр Владимирович защитил докторскую диссертацию «Комплекс алгоритмов и программ для вычисления фейнмановских интегралов». Разработаны: строгое определение понятия мастер-интегралов; модификация базисов Грёбнера, применяемая в задаче редукции фейнмановских интегралов; строгое обоснование метода областей для асимптотического разложения фейнмановских интегралов; доказана теорема о конечности числа мастер-интегралов для заданной диаграммы; создана серия алгоритмов для вычисления фейнмановских интегралов; на базе разработанных алгоритмов реализован высокоэффективный комплекс программ для вычисления фейнмановских интегралов, рассчитанный на использование на современных компьютерах с параллельной архитектурой. Создан публично доступный комплекс программ для вычисления фейнмановских интегралов, который активно применяется для физических вычислений не только автором диссертации и его соавторами, но и в большом числе независимых исследований.
Публикации
Научными группами, ведущими исследования в Суперкомпьютерном комплексе МГУ, опубликовано более 20 монографий и учебников, более 650 тезисов докладов на международных и российских научных конференциях, более 450 научных работ, представляющих как высокорейтинговые российские издания, так и издания с наивысшими показателями импакт-фактора, такие, как, журнал Nature. Изданы 3 монографии, 2 номера научного журнала «Вычислительные методы и программирование», 5 учебных пособий.
Монографии
Антонов А.С. Технологии параллельного программирования MPI и OpenMP;
Боресков А.В., Харламов А.А., Марковский Н.Д., Микушин Д.Н., Мортиков Е.В., Мыльцев А.А., Сахарных Н.А., Фролов В.А. Параллельные вычисления на GPU. Архитектура и программная модель CUDA;
Лыкосов В.Н., Глазунов А.В., Кулямин Д.В., Мортиков Е.В., Степаненко В.М. Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы;
Морозов В.А. Назимов А.Б. Мухамадиев Э.М. Муллоджанов М. Метод регуляризации сдвигом;
Полищук Е.С. Пресвятая Богородица в России.
Учебные пособия
Авраамова О.Д., Владимиров А.В., Никитин В.В., Рыбин С.И., Садовникова Е.В. Автоматизированная информационная система «Абитуриент-2012».