МГУ–2014: Научно-исследовательский вычислительный центр

Общие сведения. НИВЦ состоит из 20 научно-исследовательских лабораторий и двух научно-производственных подразделений, численность сотрудников составляет 230 человек. В выполнении научных исследований и разработок заняты 79 научных сотрудников, в т.ч. 4 члена-корреспондента РАН, 27 докторов наук и профессоров, 37 кандидатов наук. Научно-исследовательские работы института поддерживаются грантами РФФИ, РНФ и РГНФ (26 грантов). Сотрудники принимают участие в работах по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 гг.».

 

Наука. Исследования и разработки по государственному заданию проводились по 15 темам НИР в рамках приоритетных направлений:

1. Фундаментальные проблемы высокопроизводительных вычислений и обработки данных.

2. Фундаментальные проблемы построения систем автоматизации, методология, технология и безопасность крупных информационных систем.

3. Математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным исследованиям в различных областях знаний и нанотехнологиям.

4. Современные компьютерные технологии в обучении.

 

 

Продолжена работа по использованию и развитию суперкомпьютерных технологий в науке, образовании и промышленности. Возможности Суперкомпьютерного комплекса МГУ использовали более 1000 пользователей из многих подразделений университета и более 150 научных и учебных организаций России. Обеспечена эффективная поддержка Суперкомпьютерного комплекса МГУ, являющегося самым мощным суперкомпьютерным центром России, и включающим суперкомпьютеры «Чебышёв» и «Ломоносов». Проводится технический и системный мониторинг, установка обновлений, ежедневная поддержка пользователей суперкомпьютеров (решение технических вопросов, помощь в освоении суперкомпьютеров, консультации), поддерживается работоспособность оборудования и системного программного обеспечения.

В 2014 г. на Суперкомпьютерном комплексе МГУ решались сложнейшие прикладные и фундаментальные задачи. Междисциплинарный характер и универсальность суперкомпьютерных технологий обеспечили их успешное применение в различных областях науки и технологий, включая разработку суперкомпьютерных технологий, создание высокоточных вычислительных моделей и методов предсказательного моделирования для перевода машиностроения, медицины, энергетики и индустрии новых материалов на высокотехнологическую модель развития.

На основе выполнения множества проектов по изучению математических и физических принципов разработки суперкомпьютерных технологий, в т.ч. экзафлопсных с использованием технологий обработки больших объёмов данных, ведётся создание сверхмасштабируемых алгоритмов, пакетов и комплексов программ, реализующих высокоточные вычислительные модели и методы предсказательного моделирования, а также методики их внедрения в технологический цикл российских промышленных и научных организаций.

Исключительно важный результат этой деятельности – подготовка высококвалифицированных кадров, способных использовать, развивать и внедрять суперкомпьютерные технологии нового поколения на практике. В 2014 г. закончился первый этап развития Суперкомпьютерного комплекса МГУ на новой территории, связанный с подготовкой к вводу в эксплуатацию супервычислителя нового поколения «Ломоносов-2» с производительностью 2.5 Пфлопс.

 

 

НИВЦ поддерживает работу серверного комплекса обработки данных информационных систем административного управления, созданного в рамках Программы развития МГУ. В настоящий момент комплекс объединяет 28 блейд-серверов, имеет 312 вычислительных ядер, свыше 3 Тб оперативной памяти и 150 Тб пространства для хранения данных. Диски объединены в отказоустойчивое общее хранилище NetApp с технологиями кеширования наиболее часто читаемых данных, создания моментальных снимков дисков и возможностью резервного копирования на ленточную библиотеку без остановки предоставления сервисов.

Защиту обеспечивают 2 высокопроизводительных аппаратных файрвола Сheckpoint с технологией обнаружения и предотвращения вторжений, работающие в отказоустойчивом кластере. В системе реализовано многократное резервирование блоков питания. Все компоненты системного программного обеспечения имеют сертификаты ФСТЭК.

Разработанные в НИВЦ информационные системы административного управления МГУ обеспечивают поддержку нового приёма, учебного процесса, учёт штатного расписания и кадров МГУ.

 

 

Лаборатория параллельных информационных технологий (зав. чл.-корр. РАН Вл.В.Воеводин). Целью научных исследований и разработок, выполняемых в лаборатории, является создание научных и программно-технических решений в области обеспечения эффективности суперкомпьютерных центров малого, среднего и высокого уровней производительности, а также перспективных центров сверхвысокого уровня производительности. В рамках проекта создаётся набор методов и программных средств, направленных на обеспечение эффективности функционирования существующих вычислительных систем и суперкомпьютерных центров будущего. Это позволит ускорить проведение исследований в таких областях, как нефтегазовый сектор, машиностроение, производство новых материалов, экология, энергетика и других. Применение полученных в данном проекте результатов окажет позитивное влияние на развитие не только суперкомпьютерной отрасли, но и науки, техники и промышленности в целом. В результате выполнения работ будут разработаны прототипы программно-технических решений, которые будут охватывать наиболее значимые аспекты функционирования большого суперкомпьютерного комплекса с точки зрения его использования, администрирования и поддержки его функционирования.

К настоящему времени выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему. Обзор включает анализ существующих исследований по 8 различным направлениям и показывает, что, несмотря, на актуальность и наличие большого количества работ по рассматриваемой проблеме, на данный момент не существует общего подхода к её решению. Разработаны различные методики оценок, отражающих общий объём данных, которые необходимо собирать и анализировать для получения детальной информации о состоянии современных суперкомпьютеров. На основе данных методик выполнены соответствующие оценки, которые показывают практическую возможность решения поставленных в рамках проекта задач. Разработана архитектура прототипа программной системы обеспечения эффективности функционирования суперкомпьютерных центров и определён набор его компонентов. В предложенной архитектуре прототип состоит из 4 связанных логических блоков, каждый из которых включает несколько компонентов, зачастую также связанных между собой. Предлагаемый многокомпонентный подход реализации прототипа позволит при необходимости достаточно легко наращивать функциональность, а также добавлять новые или совершенствовать существующие компоненты. Разработанные средства и компоненты проходят апробацию в Суперкомпьютерном центре МГУ.

 

 

Лаборатории информационных систем и лаборатория информационных систем математических наук (зав. к.ф.-м.н. О.Д.Авраамова), лаборатория организации и ведения баз данных (зав. к.ф.-м.н. А.Д.Ковалёв). В связи с появлением нового порядка приёма в вузы модифицировалась АИС «Абитуриент» и сопряжённые с ней системы – «Экзамен», предназначенная для обеспечения шифрования при проверке письменных работ абитуриентов, «Медосмотр», предназначенная для диспетчеризации потока абитуриентов, направляемых в поликлинику МГУ, «Олимпиада», используемая для поддержки проводимых университетом олимпиад школьников. Создана веб-система формирования и печати заявлений абитуриентов всех факультетов и формирования структурированного файла данных. Соответствующий адаптер приёма структурированных данных встроен в систему «Абитуриент».

Проведена модернизация АИС «Подготовительное отделение» в связи с изменением правил приёма и обучения на ПО.

Разработана и внедрена как модуль единой системы учебного комплекса подсистема «Факультет военного обучения», позволяющая проводить учёт студентов, обучающихся по различным программам на факультете военного обучения, в контексте их текущего академического статуса на основном факультете, а также проводить назначение положенных им дополнительных стипендий.

Проведено развитие веб-модуля «МФК», позволяющего проводить самостоятельную он-лайн регистрацию студентов на межфакультетские учебные курсы. В системах «МФК» и «Студент» реализованы адаптеры для автоматизированного обмена данными о номенклатуре учебных курсов, контингенте студентов и полученных ими оценках.

В модуль «Учебный план» добавлена возможность печати из системы формы учебного плана третьего поколения на английском языке (в часах и зачётных единицах). Проведена модернизация структуры классификатора предметов МГУ, насчитывающего свыше 25 тыс. позиций, с целью адаптации модели межфакультетских курсов.

Создан механизм переноса архивных данных из АИС «Студент» во вспомогательную базу с целью ограничения числа субъектов персональных данных.

Создана и введена в эксплуатацию система «Аспирант» на базе платформы 1С Предприятие, предназначенная для учёта контингента аспирантов, докторантов, ординаторов и стажёров МГУ. Поведена работа по консолидации данных из различных источников с целью первичного заполнения базы системы. К системе подключено более 30-ти факультетов.

Развивалась АИС «Педагогическая нагрузка», позволяющая учитывать в соответствии с нормативами Министерства образования РФ более 50-ти видов педагогических работ. В ней реализована возможность формирования общего отчёта о педагогической нагрузке с определяемой пользователем группировкой данных по разделам и подразделам отчёта с возможностью детализации каждой позиции вплоть до отдельного преподавателя и курса.

Завершается консолидация данных о бюджетных штатных позициях в разработанной НИВЦ автоматизированной информационной системе «Штатное расписание и кадры МГУ», позволяющей полностью автоматизировать кадровый документооборот и в полной мере учитывающей особенности академического учреждения. Введена в действие система аутентификации пользователей АИС с помощью аппаратных устройств защиты.

Сотрудники лаборатории организации и ведении баз данных регулярно проводили расчёты заработной платы для сотрудников университета. Обеспечивалась сохранность и безопасность информации в базах данных, содержащих результаты проведенных расчётов и сведения о сотрудниках, необходимые для выполнения расчётов и подготовки регламентированных отчётов. Выполнялись работы по подготовке отчётных документов на бумажных и машинных носителях для передачи в пенсионный фонд и налоговые инспекции в соответствии с требования трудового законодательства РФ. Регулярно оказывались консультации сотрудникам бухгалтерий подразделений МГУ по всем аспектам расчёта заработной платы.

Была продолжена работа по обеспечению автоматизированного обмена кадровой информацией между системой «Штатное расписание и кадры МГУ» и эксплуатируемой в НИВЦ системой расчёта заработной платы «1С Зарплата и кадры бюджетного учреждения». Осуществлялась эксплуатация разработанных ранее программных средств импорта приказов о приёмах, увольнениях, кадровых перемещения и персональных данных сотрудников, подготовленных в системе «Штатное расписание и кадры МГУ». Была проведена модернизация разработанных ранее программных средств с учётом результатов их эксплуатации.

 

 

Лаборатория вычислительного эксперимента и моделирования (зав. проф. А.В.Тихонравов). В рамках выполнения утверждённых тем НИР в 2014 г. сотрудниками лаборатории была продолжена разработка высокоэффективных алгоритмов проектирования дисперсионных зеркал, предназначенных для работы в различных устройствах генерации и обработки сверхкоротких импульсов.

Продолжено изучение поведения системы широкополосного мониторинга при различных режимах и параметрах напыления многослойных оптических покрытий. Продолжались работы по усовершенствованию методики определения параметров слоёв сложных многослойных зеркал для инновационных лазерных приложений на основе

1) on-line данных широкополосного мониторинга;

2) спектрофотометрических данных и

3) измерений групповой задержки и дисперсии групповой задержки.

Эффективность методики доказана на широком спектре экспериментальных данных, полученных в сотрудничестве с зарубежными партнёрами.

В рамках тематики, посвящённой моделированию магнитных полей галактик, была исследована роль случайных флуктуаций в формировании и эволюции заведомо крупномасштабного феномена – цикла магнитной активности Солнца. Выяснилось, что управляющие параметры солнечного динамо, являющегося физической причиной цикла, отягощены шумом, что приводит к долговременной эволюции цикла на масштабах десятков и сотен циклов. Кроме того, шумовые компоненты становятся существенными во время некоторых фаз цикла, прежде всего, во время инверсии магнитного поля. В итоге, стохастическая составляющая солнечного цикла оказывается гораздо более существенной, чем стохастические составляющие более традиционных физических явлений.

В рамках создания моделей и алгоритмов обработки данных спектроскопического анализа продолжалась разработка программы моделирования оптических свойств тонких плёнок, основывающаяся на результатах молекулярного моделирования. Методы численного моделирования процесса осаждения атомов на подложку реализованы в виде программного пакета, позволяющего проводить моделирование на вычислительном кластере с большим числом процессорных ядер с применением технологий параллельного моделирования. Основное внимание уделено моделированию оптических параметров аморфных веществ и непосредственно тонкослойных структур. Разработана программа расчёта оптических свойств (коэффициентов преломления и экстинкции) тонких плёнок, позволяющая учитывать неоднородность напыляемых структур. Сформулированы и исследованы математические модели, связывающие параметры атомистической структуры напылённого покрытия с коэффициентами преломления и поглощения вещества. Исследованы возможности вычисления комплексной диэлектрической проницаемости с помощью методов квантовой химии (на основе программного пакета VASP). Проведён расчёт оптических свойств тонких слоёв, полученных в результате молекулярного моделирования.

 

 

Лаборатория суперкомпьютерного моделирования природно-климатических процессов (зав. чл.-корр. РАН В.Н.Лыкосов). Научно-исследовательская работа в лаборатории проводилась по теме «Вычислительно-информационные технологии для математического моделирования естественных и антропогенных изменений климата и природной среды». Основное внимание было уделено исследованиям в следующих направлениях.

В целях дальнейшего развития климатических моделей в направлении создания моделей Земной системы совместно с Институтом вычислительной математики РАН на основе простой 5-компонентной постановки разработан вычислительной блок локальной плазмохимической модели D-слоя ионосферы. Исследованы свойства дифференциальной задачи, показана сходимость решения к стационарной точке, определяющейся суммарным зарядом, а также непрерывная зависимость решения от параметров системы. Построена эффективная полунеявная численная схема решения системы, обладающая законом сохранения заряда. Проведена первичная идентификация совместной модели тропосферы-стратосферы-мезосферы и D-слоя ионосферы на основе использования данных прямых локальных измерений и эмпирических моделей вертикальных профилей электронной концентрации. Рассмотрена задача распространения радиоволн в D-слое ионосферы, проведена идентификация модели по данным о поглощении волн коротковолнового диапазона и мониторинга средне- и длинноволнового радиосигнала. Показано удовлетворительное воспроизведение климатических характеристик D-слоя ионосферы и возможность развития представленной модели для применения в прикладных задачах.

В рамках второго направления, посвящённого изучению региональных природно-климатических процессов, одномерная модель водоёма дополнена параметризацией биохимических процессов с участием кислорода, углекислого газа и метана. В модель включена также параметризация сейш. Выполнены численные эксперименты по моделированию эмиссии метана из озёр в местности Сеида (Республика Коми). С помощью региональной атмосферной модели проведён анализ чувствительности мезомасштабного вихревого возмущения к стратификации, скорости фонового потока, разности температуры «вода-воздух», турбулентному замыканию.

Третье направление связано с разработкой конечно-разностной вихреразрешающей модели, предназначенной для воспроизведения статистических характеристик турбулентности в геофизических пограничных слоях при больших значениях числа Рейнольдса. В модель пограничного слоя атмосферы включён блок расчёта лагранжева переноса трассеров. Предложен простой алгоритм, требующий значительно меньших вычислительных затрат по сравнению с известными стохастическими моделями «подсеточного» переноса и позволяющий переносить десятки миллиардов частиц одновременно с вычислением турбулентной динамики. Вихреразрешающая модель использована для определения следа потоков скаляров с неоднородной поверхности на примере моделирования турбулентных течений над неоднородными природными ландшафтами (на примере мелкомасштабных озёр, окружённых лесом). Такое моделирование позволяет уточнить методики проведения натурных измерений над водной поверхностью вблизи берега. Проведены расчёты по численному моделированию турбулентного течения Куэтта в условиях устойчивой плотностной стратификации и в диапазоне значений числа Рейнольдса от 5200 до 100 тыс. Получены оценки характеристик турбулентного режима течения в интервале параметров, расширенном по сравнению с известными из литературы результатами исследований на основе прямого численного моделирования.

 

 

Лаборатория анализа информационных ресурсов (зав. к.ф.-м.н. Б.В.Добров). Получены следующие результаты: сформирован эффективный расчётный комплекс параллельной обработки больших массивов текстовой информации; разработаны методы визуализации когнитивных схем объектов и субъектов тематической коллекции новостных документов; разработаны методы улучшения состава тематических моделей, включающих многословные выражения, на основе улучшения отбора терминоподобных слов и выражений; реализованы опытные образцы информационно-аналитических систем мониторинга, анализа и прогнозирования сложных социально-политических или научно-технологических процессов на основе массового автоматизированного формирования аналитических отчётов различных типов путём последовательного решения задач поиска, классификации, выделения информации, кластеризации и обзорного реферирования; опубликована уточнённая версия тезауруса русского языка РуТез-Lite (100 тыс. текстовых входов) для приложений автоматической обработки текстов и информационного поиска.

В интересах Банка России выполнена НИР «Разработка специализированных технологических решений для представления на информационном портале сводной финансово-экономической информации». Целью НИР являлось: оптимизация состава информационных ресурсов и сервисов Сводного экономического департамента (СЭД), необходимых сотрудникам Банка России; оценка качества представления накопленной информации на портале СЭД; оптимизация технологических цепочек поддержки качественного состояния информационного обеспечения СЭД; формирование рекомендаций по развитию информационного обеспечения СЭД.

В рамках НИР: определены виды информационных ресурсов, необходимых сотрудникам Банка России; проведено исследование существующих технологических сервисов, используемых сотрудниками Банка России, в рамках портала СЭД; разработаны рекомендации по модификации технологических цепочек сбора и обработки структурированной и неструктурированной информации в социально-экономической сфере для портала СЭД; разработаны рекомендации по развитию информационного обеспечения портала СЭД.

 

 

Лаборатория мобильных и встраиваемых программных систем (зав. к.ф.-м.н. И.В.Починок). AdvancedTCA (ATCA) – это открытая архитектура кластерных систем, предназначенных главным образом для телекоммуникационных приложений. Физически система ATCA представляет собой совокупность плат и модулей, размещённых в шасси. Модули могут быть добавлены, удалены и заменены в ходе эксплуатации системы без выключения питания шасси. Шасси предоставляет всем платам и модулям общее электропитание, общую систему охлаждения и набор сигнальных линий для взаимодействия между модулями по стандартным сетевым протоколам.

Для систем ATCA разработано программное обеспечение, дающее поддержку различных аспектов деятельности системы: усовершенствованы визуальные средства отображения аппаратно-программной среды структуры системы, просмотра состояния сенсоров, просмотра и редактирования информации о модулях системы. Визуальные средства дополнены средствами диагностики состояния модулей; расширен набор функциональных блоков языка описания аппаратно-программной среды системы; реализован механизм обновления программного обеспечения модуля управления шасси и модулей управления плат.

 

 

Лаборатория автоматизации программных вычислительных комплексов (зав. проф. О.Б.Арушанян). Предложена квазилинейная модель обратной задачи Стефана, которая в теплофизической интерпретации состоит в определении температурного поля, фазового фронта (например, фронта плавления) и коэффициента конвективного теплообмена по заданным в конечный момент времени распределению температуры и положению фронта. Исследована глобальная бифуркация раздвоения и многократное выпучивание системы с парой сильных иррациональных нелинейных сил восстановления, которую называют гладкий и прерывистый осциллятор. Показано, что SD-осциллятор допускает сложные бифуркацию коразмерности три с двумя параметрами в точке катастрофы. Выполнен численный анализ полулинейной параболической задачи в банаховом пространстве. Сформулирована задача построения дискретной дихотомии в общей постановке и доказаны теоремы затенения, которые позволяют сравнивать решения непрерывной задачи с её дискретными приближениями по пространству и времени. Разработан новый метод регуляризации обратной задачи теплопроводности (проблемы исторического климата), позволяющий применить для её решения метод Фурье. В отличие от других методов предложенный метод не приводит к увеличению порядка регуляризованного дифференциального уравнения. Доказана корректность регуляризованной задачи и получены оценки решения. Предложен приближенный аналитический метода решения задачи Коши для систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод основан на ортогональных разложениях решения и его производных, входящих в дифференциальные уравнения, в ряд по смещённым многочленам Чебышёва 1-го рода. Показано, что на нежёстких задачах метод имеет высокие точностные характеристики и большую устойчивость по сравнению с классическими одношаговыми и многошаговыми методами численного решения дифференциальных уравнений.

 

 

Лаборатория вычислительных систем и прикладных технологий программирования (зав. д.ф.-м.н. В.Б.Сулимов). Завершён этап по разработке ингибиторов урокиназы (uPA) – совместно с факультетом фундаментальной медицины. Цель – разработка нового противоопухолевого лекарства на основе новых ингибиторов протеолитического центра урокиназы. Получен оригинальный низкомолекулярный ингибитор урокиназы, имеющий активность около IC50 = 5 микромолей.

Впервые новый квантово-химический полуэмпирический метод PM7 применён для постпроцессинга при разработке новых ингибиторов, в частности – урокиназы. Этот метод интересен тем, что в нём впервые среди всех существующих полуэмпирических методов самосогласованным образом учитываются поправки на дисперсионные межмолекулярные взаимодействия и на водородные связи, отсутствующие в других полуэмпирических методах. Показано, что метод PM7 лучше описывает взаимодействие белок-лиганд, чем использовавшееся до недавнего времени силовое поле MMFF94.

С помощью оригинальной программы прямого обобщённого докинга FLM (Find Local Minima) проведено детальное исследование достоверности позиционирования лигандов путём нахождения спектра низкоэнергетических локальных минимумов системы белок-лиганд при использовании нескольких различных целевых функций и сравнения найденных положений с экспериментальными. Исследования проведены на 16 комплексах белок-лиганд, содержащих различные белки и лиганды. Выявлено, что учёт растворителя в континуальной модели в процессе докинга существенно улучшает точность позиционирования лигандов. Показано также, что использование полуэмпирического квантово-химического метода PM7 даёт лучшие результаты по позиционированию, чем использование силового поля MMFF94.

Проведены разработки методов, алгоритмов и программ, в т.ч. и для суперкомпьютеров, для применения технологии байесовских сетей в области экспертных систем персонифицированной медицины. Разработан оригинальный метод оптимизации байесовских сетей по числу узлов, и для нескольких заболеваний показано, что с его помощью можно существенно улучшить качество предсказания неблагоприятных исходов для пациентов, а также выявить критические для предсказания состояния пациентов параметры. Этот подход был применён для прогноза исходов рака молочной железы в совместной работе с Московским государственным медико-стоматологическим университетом им. А.И.Евдокимова (отв. Г.П.Генс), и в результате разработаны соответствующие прогностические модели и выявлены важнейшие прогностические факторы.

 

 

Лаборатория математического моделирования (зав. проф. Я.М.Жилейкин). Исследовано нелинейное возбуждение акустической волны двумя волнами накачки в трёхфазном морском осадке, который состоит из твёрдого каркаса и жидкой фазы, содержащей воздушные полости. Взаимодействие волн рассматривалось в диапазоне частот, где наблюдается значительная дисперсия скорости звука. Проведено численное исследование зависимости амплитуды возбуждённой волны от расстояния и от резонансных частот полостей. Изучены способы численного решения интегральных уравнений с помощью методов типа Галёркина. Для решения уравнений применялись вэйвлет-преобразования, методы ортогональных базисов и квадратур. Проведены исследования дискретных вэйвлет-преобразований Хаара, Шеннона и Добеши, которые имеют широкое применение при сглаживании возмущённых значений и подробном анализе частотно-временных сигналов. Было продолжено дальнейшее изучение эффективных численных методов математического моделирования распространения мощных оптических импульсов и пучков в средах с различными видами нелинейности и начального распределения интенсивности. Сотрудники лаборатории продолжают проводить работы совместно с лабораторией информационных систем: сопровождение информационных систем управления МГУ и системы 1С (создание точек удаленного доступа), составление сопутствующей документации для автоматизированных информационных систем «Кадры МГУ», «Штатное расписание МГУ» и «Аспирант».

 

 

Лаборатория автоматизированных лексикографических систем (зав. к.филол.н. О.А.Казакевич). В 2014 г. лаборатория отметила 50-летие. Она была основана в 1964 г. как лаборатория структурной типологии языков и лингвостатистики по инициативе Б.А.Успенского и В.М.Андрющенко. Первоначально она состояла при кафедре немецкого языка для гуманитарных факультетов, затем ненадолго была переведена в Институт восточных языков, а в 1968 г. стала межфакультетской, получив при этом новое название – Лаборатория вычислительной лингвистики. Под этим именем она в 1979 г. вошла в структуру НИВЦ и в 1988 г. получила свое сегодняшнее название. Лаборатория зарекомендовала себя как серьёзный лингвистический центр Москвы, сохраняя высокую научную планку до сих пор.

Проведена юбилейная научная конференция (22 апр., http://www.lcl.srcc.msu.ru). Опубликована статья О.А.Казакевич и С.Ф.Членовой об истории и современных направлениях исследований лаборатории (Вестник РГГУ. №8. Серия «Филологические науки. Языкознание» / Московский лингвистический журнал. Т. 16. М., 2014).

Завершено три темы, поддержанные грантами РГНФ и РФФИ.

Проект «Создание Интернет-ресурса “Малые языки Сибири: наше культурное наследие”: на материале языков бассейна Среднего Енисея и Среднего и Верхнего Таза» (РГНФ, рук. О.А.Казакевич; мл.н.с. М.И.Воронцова, мл.н.с. Ю.Е.Галямина, программисты Д.М.Вахонева, Т.Е.Реутт; А.В.Чвырев, Е.Л.Клячко, Л.Р.Павлинская, К.К.Поливанов, И.Н.Ростунова). Создан мультимедийный Интернет-ресурс, представляющий материалы по трём малым языкам Сибири – селькупскому, кетскому и эвенкийскому: http://siberian-lang.srcc.msu.ru.

Проект «Экспедиция к селькупам и эвенкам Туруханского района Красноярского края» (РГНФ, рук. О.А.Казакевич; программист Д.М.Вахонева, студенты РГГУ и СПбГУ). Проведена экспедиция в Туруханский район, в ходе которой собран уникальный лингвистический и социолингвистический материал по исчезающим говорам селькупов Турухана и эвенков Советской Речки (http://siberian-lang.srcc.msu.ru/expeditions).

«Научный проект проведения экспедиции по документации говоров эвенков Учами и Юкты. Эвенкийский муниципальный район Красноярского края» (РФФИ, рук. О.А.Казакевич; программист Д.М.Вахонева; Л.М.Захаров, Е.Л.Клячко). Проведена экспедиция в Эвенкийский муниципальный район, в ходе которой собран ценный лингвистический и социолингвистический материал по эвенкийским говорам поселков Учами и Юкта (http://siberian-lang.srcc.msu.ru/expeditions).

 

 

Лаборатория компьютерной визуализации (зав. чл.-корр. РАН Г.Г.Рябов). На основе теории представлений введено определение символьной матрицы над конечным алфавитом A={0,1,2}, как биекции комплексов k-граней в n-кубе. Исследованы методы и алгоритмы приведения таких матриц к k-диагональному виду. Доказан ряд новых свойств таких матриц и, в первую очередь, свойство эргодичности при отображении матриц в последовательность состояний однородных марковских цепей для одного семейства случайных матриц переходных вероятностей. Впервые в рамках направления алгебраической комбинаторики (Стенли, Вершик, Окуньков) введена и рассчитана мера комбинаторного наполнения между классами изоморфных кратчайших путей в n-кубе. Предложен и опробован метод конически-ориентированного отображения структур n-куба в 3d полиэдр для улучшения визуального анализа многомерных структур в интерактивном режиме.

 

 

Лаборатория разработки систем автоматизации обработки изображений (зав. проф. А.В.Гончарский). В рамках выполняемой темы НИР решалась задача разработки методов автоматизированного контроля подлинности нанооптических элементов для защиты банкнот. Разработаны принципы формирования структуры нанооптических элементов и защитных признаков, инвариантных относительно сдвига оптического защитного элемента относительно устройства контроля. Использование нанооптических элементов, формирующих асимметричное относительно нулевого порядка изображение, позволяет надёжно защитить нанооптические элементы от имитации или подделки. Предложены защитные признаки, позволяющие осуществлять автоматизированный контроль, инвариантный относительно поворота в заданном диапазоне углов.

Совместно с ФГУП «ГОЗНАК» получен патент на «Способ контроля бумаги и устройство для его осуществления (варианты)». Изобретение относится к технологиям контроля бумаги (в т.ч. банкнотной) с оптическими защитными элементами.

Другим направлением работы лаборатории по теме «Обратные задачи синтеза плоской компьютерной оптики» является разработка нанооптических элементов для формирования 3D изображений. Методом математического моделирования определены оптимальные параметры оптических элементов, формирующих 3D изображения для визуального контроля.

В рамках работ по ультразвуковой томографии проводились исследования по разработке алгоритмов решения коэффициентных обратных задач для трёхмерных гиперболических уравнений на суперкомпьютерах на графических картах. Были получены следующие основные результаты:

Разработаны эффективные алгоритмы и численные методы решения прямых и обратных 3D задач с полным диапазоном данных, ориентированных на использование графических процессоров.

Разработано программное обеспечения и проведены модельные расчёты на суперкомпьютере «Ломоносов» на небольших расчётных сетках.

Результаты расчётов показали как перспективность трёхмерной (3D) томографии в сравнении с послойной (2.5D) томографией в случае волнового зондирования, так и преимущества использования графических процессоров по сравнению с процессорами общего назначения. Специфика решения рассматриваемых обратных задач связана с необходимостью многократных расчётов распространения волн в неоднородной среде. Такие расчёты имеет высокую степень параллелизма по данным. Архитектура GPU позволяет «разместить» всю задачу в высокопроизводительной графической памяти устройства и обрабатывать параллельно, получая в итоге в 20–30 раз большую производительность, чем с помощью компьютера обычной архитектуры.

 

 

Лаборатория имитационного моделирования и деловых игр (зав. к.ф.-м.н. А.В.Тимохов). Продолжалась разработка компьютерных деловых игр серии «БИЗНЕС-КУРС», предназначенных для развития навыков управления фирмой в условиях конкуренции и изучения широкого круга вопросов, связанных с финансово-хозяйственной деятельностью предприятий. Каждая отдельная программа имеет индивидуальный вариант (для самообразования и самостоятельных занятий студентов) и коллективный вариант (для проведения групповых занятий под руководством преподавателя). В каждую программу интегрирована обширная справочная система, представляющая собой электронное учебное пособие по данной тематике. Программы серии «БИЗНЕС-КУРС» используются в учебном процессе экономического факультета, факультета государственного управления и Московской школы экономики МГУ, а также целого ряда других учебных заведений страны.

 

Учебная работа. Сотрудниками разработаны и прочитаны новые спецкурсы.

– Символьные вычисления в структурах n-куба и эргодические свойства символьных матриц (Г.Г.Рябов, факультет вычислительной математики и кибернетики);

– Информационный поиск (Н.В.Лукашевич, факультет вычислительной математики и кибернетики);

– МФК «Разработка лекарств с помощью суперкомпьютера: методы молекулярного моделирования» (В.Б.Сулимов, физический факультет);

– Нестандартные высказывания в современном французском языке (Е.Э.Разлогова, филологический факультет, на фр. яз.);

– Введение в теорию и практику перевода (Е.Э.Разлогова, филологический факультет, на фр. яз.).

 

Конференции. 69 сотрудников приняли участие в 136 научных конференциях, сделали 178 докладов.

Организованы и проведены:

– международная суперкомпьютерная конференция «Научный сервис в сети Интернет: многообразие суперкомпьютерных миров»;

– летняя суперкомпьютерная академия;

– IX московская межвузовская олимпиада «Управление предприятием» на базе компьютерной деловой игры «БИЗНЕС-КУРС: Максимум»;

– международная конференция «Языковая политика и языковые конфликты в современном мире»;

– международная конференция «Маргиналии-2014: границы культуры и текста».

 

Доктора и кандидаты наук 2014 г. Вед.н.с. лаборатории анализа информационных ресурсов Лукашевич Наталья Валентиновна защитила диссертацию на тему «Модели и методы автоматической обработки неструктурированной информации на основе базы знаний онтологической типа» на соискание ученой степени доктора технических наук (специальность 05.25.05 – информационные системы и процессы). Предложена специализированная модель описания понятийной модели предметной области, которая направлена на использование для автоматической обработки текстов. Модель была построена в результате многих экспериментов на реальных текстовых данных и стала основой для нескольких больших компьютерных ресурсов для обработки текстов, включая Общественно-политический тезаурус, тезаурус русского языка РуТез, Онтология по естественным наукам и технологиям (ОЕНТ), Авиа-Онтология и др. Рассмотрены методы моделирования содержания связного текста на основе предложенной модели лингвистической онтологии.

Н.с. лаборатории вычислительных систем и прикладных технологий программирования Каткова Екатерина Владимировна защитила кандидатскую диссертацию «Применение методов молекулярного моделирования для разработки новых лекарств». Исследована возможность применения совокупности методов докинга и постпроцессинга, в т.ч. с помощью нового полуэмпирического квантово-химического метода PM7, для расчётов энергий связывания белок-лиганд.

 

Публикации. Изданы два номера журнала «Вычислительные методы и программирование. Том 15». Опубликовано 3 монографии, 5 учебных пособий, 2 сборника трудов конференций.

 

Адрес центра: http://www.srcc.msu.ru/