МГУ–2015: Научно-исследовательский вычислительный центр

Общие сведения. НИВЦ состоит из 20 научно-исследовательских лабораторий и двух научно-производственных подразделений, численность сотрудников составляет 237 человек. В выполнении научных исследований и разработок заняты 66 научных сотрудников, в т.ч. 4 члена-корреспондента РАН, 23 доктора наук и профессора, 34 кандидата наук. Научно-исследовательские работы поддерживаются 21 грантом РФФИ, РНФ и РГНФ. 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.

 

 

Активно продолжается работа по использованию и развитию суперкомпьютерных технологий в науке, образовании и промышленности. Возможностями Суперкомпьютерного комплекса МГУ в настоящее время пользуются более 2000 учёных, специалистов и преподавателей из 20 подразделений университета, более 200 научных и учебных организаций России. Обеспечена эффективная поддержка Суперкомпьютерного комплекса МГУ, являющегося самым мощным суперкомпьютерным центром России с суммарной производительностью 4.2 Пфлопс, и включающим суперкомпьютерные системы «Ломоносов» и «Ломоносов-2». 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.

Каждый день на «Ломоносове» и «Ломоносове-2» выполняется около 1000 вычислительно сложных прикладных и фундаментальных задач, покрывающих все приоритетные направления развития науки, техники и технологий РФ: индустрия наносистем и новые материалы, живые системы, информационно-телекоммуникационные системы, энергетика и энергосбережение, транспортные, авиационные и космические системы, рациональное природопользование, перспективные вооружения, военная и специальная техника, безопасность и противодействие терроризму.

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 2015 г. выпущен обзор «Суперкомпьютерное образование в России», показывающий деятельность ведущих российских университетов в данной области.

 

 

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

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.

В 2015 г. к серверу организован резервный канал связи.

Расширяется спектр технологий, используемых при разработке и интеграции информационных систем административного управления. Помимо информационных систем поддержки основных бизнес-процессов МГУ, развивается ряд инфраструктурных проектов.

 

 

Лаборатория параллельных информационных технологий (зав. чл.-корр. РАН Вл.В.Воеводин). Проведён комплекс исследований, направленных на разработку фундаментальных основ обеспечения эффективности функционирования суперкомпьютерных комплексов. В основе лежат исследования, направленные на выявление архитектурных особенностей суперкомпьютерных комплексов (как на системном уровне, так и на уровне суперкомпьютерного центра в целом), определяющих эффективность их работы. Создана базовая версия системы управления пользовательским корпусом суперкомпьютерного центра, а также его основными ресурсами. Прошла первую апробацию система автоматического контроля за состоянием и обеспечения живучести крупных суперкомпьютерных установок.

Спроектированы технологии ситуационного экрана суперкомпьютера которые удовлетворяют целому ряду жёстких требований, продиктованных практикой работы крупных суперкомпьютерных центров. В частности, он должен отражать ключевые параметры и характеристики работы суперкомпьютерных систем, обеспечивать полный контроль их состояния, быть масштабируемыми и поддерживать сверхвысокую степень параллелизма. Ситуационный экран построен так, что является расширяемым, настраиваемым и привносит минимум дополнительных накладных расходов в работу суперкомпьютеров.

Разработан инструментарий для получения профилей обращений в память, основанный на замене типа исследуемой структуры данных в программе. С помощью данного инструментария были получены и затем проанализированы профили для множества различных программ и бенчмарков. Разработана новая машинно-независимая оценка локальности (cvg) на основе предложенного метода покрытий, которая определяется как пространственной, так и временной локальностью. Также была разработана машинно-зависимая оценка daps, определяющая реальную производительность работы с памятью. Данная оценка дополняет разработанную машинно-независимую оценку, что позволяет с разных сторон оценить качество взаимодействия программ с памятью.

Выполнены работы по определению потенциала масштабируемости приложений с использованием динамических характеристик выполнения параллельных программ. Выделены факторы, в наибольшей степени влияющие на масштабируемость параллельных программ на суперкомпьютерах максимального уровня производительности. Для каждого из выделенных факторов определены наборы динамических характеристик выполнения параллельных программ, на основании которых можно делать вывод о наличии и степени влияния данного фактора. Создана методика исследования масштабируемости приложений с использованием динамических характеристик выполнения параллельных программ. Исследованы возможности построения методов предсказания основных характеристик выполнения программы на сверхбольших конфигурациях целевого суперкомпьютера.

Разработаны принципы построения сверхмасштабируемых систем мониторинга для суперкомпьютеров. Эти принципы включают в себя модульность системы мониторинга во всех её аспектах: модульность получения данных, модульность обработки данных мониторинга и модульность компонент, отвечающих за связи частей системы мониторинга между собой.

 

 

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.Ковалев). Поддерживались и развивались автоматизированные информационные системы поддержки нового приёма – 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. Была актуализирована веб-система формирования и печати заявлений абитуриентов всех факультетов и формирования структурированного файла данных. Соответствующий адаптер приёма структурированных данных встроен в систему «Абитуриент».

С целью унификации бизнес-процессов, связанных с приёмом и обучением, функции АИС «Подготовительное отделение» распределены между АИС «Абитуриент» и «Студент».

В АИС «Студент» встроено формирование академической справки нового образца. В связи с реорганизацией процесса обучения в подсистему «Факультет военного обучения», позволяющую проводить мониторинг студентов, обучающихся на факультете военного обучения, добавлена возможность учёта различных программ обучения – подготовки рядовых, сержантов и офицеров.

Запущена новая система регистрации студентов на межфакультетские учебные курсы – АИС «МФК». Количество обращений в месяц к этой системе превышает миллион, в моменты пиковой нагрузки число визитов превышало 11 тыс. в день, а количество просмотров страниц за день превышало 100 тыс. На базе системы «МФК» начато развитие личного кабинета студента МГУ.

Развивалась АИС «Педагогическая нагрузка», позволяющая учитывать в соответствии с нормативами Министерства образования более 60-ти видов педагогических работ. Добавлена возможность учёта работ общеуниверситетского характера с централизованным контролем объёма нагрузки. Реализован расчёт рейтингов преподавателей по объёму педагогической нагрузки и экспорт данных в ИАС «Наука-МГУ» для расчёта интегрированного рейтинга.

Завершена консолидация данных о бюджетных штатных позициях МГУ в разработанной НИВЦ АИС «Штатное расписание и кадры МГУ». В системе содержится полная кадровая информация о сотрудниках более 120-ти подразделений.

Сотрудники лаборатории организации и ведении баз данных регулярно проводили расчёты заработной платы для сотрудников факультетов, институтов и административных служб Московского университета. Углубляется интеграция между системой «Штатное расписание и кадры МГУ» и эксплуатируемой в НИВЦ системой расчёта заработной платы «1С Зарплата и кадры бюджетного учреждения».

Активно развивается система «Аспирант», предназначенная для учёта контингента обучающихся в аспирантуре, докторантуре и ординатуре МГУ. К ней подключены все факультеты, проводящие обучение аспирантов.

Развивается целый ряд инфраструктурных проектов, в частности, система поддержки и консультаций пользователей, система контроля учётных записей пользователей административных систем в связке с данными АИС «Кадры».

 

 

Лаборатория вычислительного эксперимента и моделирования (зав. проф. А.В.Тихонравов). Были продолжены работы по разработке алгоритмов решения обратных задач в оптике многослойных покрытий. Особое внимание было уделено созданию новых методов решения обратных задач распознавания тонких плёнок и слоистых покрытий по данным широкополосного оптического мониторинга в режиме on-line. В частности, был разработан новый алгоритм решения многопараметрических обратных задач распознавания, позволяющий существенно снизить влияние кумулятивного эффекта накопления ошибок в процессе контроля производства сложных современных покрытий (этот эффект является одним из основных препятствий в процессе создания сложных покрытий для современных технологических приложений). Были продолжены работы по созданию систем фотометрического контроля производства уникальных покрытий для решения актуальных современных задач. Так, с помощью разработанной системы были получены многослойные поляризаторы с уникальными свойствами для создания системы накачки излучения в установках лазерного термоядерного синтеза.

В рамках тематики, посвящённой изучению природы магнитных полей небесных тел, продолжено исследование солнечного и галактического динамо и высших инвариантов спиральности. Эти магнитные поля создаются механизмом гидромагнитного динамо, а его работа, в свою очередь, оказывает влияние на космическую погоду, распространение радиоволн, возможно, и на климатические изменения. Моделирование процесса динамо требует объединения современных методов компьютерного моделирования с последними достижениями асимптотической теории дифференциальных уравнений математической физики.

В рамках тематики, посвящённой фундаментальным исследованиям в области спектроскопии и молекулярной динамики, разработаны и реализованы методы, позволяющие анализировать строение и динамику свободных молекул при наличии 2–3 нежёстких степеней свободы. Сотрудники лаборатории проводят квантовохимические расчёты параметров нежёстких молекул, обладающих внутренним вращением и деформационными колебаниями большой амплитуды.

Продолжены работы по молекулярно-динамическому моделированию процессов роста тонких плёнок с использованием современных суперкомпьютерных технологий. Оптимизация созданной в предыдущие годы программы позволила моделировать процессы роста плёнок с использованием нескольких миллионов атомов, что, в свою очередь, позволяет впервые в мире проводить подобные вычислительные эксперименты с практически значимыми размерами исследуемых объектов. Были проведены исследования таких важнейших параметров плёнок, как их поверхностная шероховатость, плотность, величина объёмного напряжения, количество дефектов. Сравнение с экспериментальными данными показало физическую значимость результатов вычислительного эксперимента, что открывает путь к предсказательному исследованию наиболее интересных современных процессов напыления оптических нанопокрытий.

 

 

Лаборатория суперкомпьютерного моделирования природно-климатических процессов (зав. чл.-корр. РАН В.Н.Лыкосов). Совместно с Институтом вычислительной математики (ИВМ) РАН разрабатывается климатическая модель высокого уровня, единственная от России участвующая в программе Межправительственной группы экспертов по изменениям климата. В 2015 г. в эту модель добавлено принципиально новое описание ионосферы, необходимое для учёта влияния процессов на Солнце на формирование климата Земли. С помощью локальной фотохимической модели и глобальной совместной модели общей циркуляции атмосферы с D-слоем ионосферы (для высот от поверхности Земли до 90 км) выполнены оценки чувствительности модельного решения к параметрам, определяемым нейтральной атмосферой. Для расчёта процессов переноса излучения в верхних слоях атмосферы разработан новый вычислительный блок радиационных притоков и стоков тепла и проведён количественный анализ качества их воспроизведения. Создана новая версия глобальной трёхмерной модели общей циркуляции термосферы Земли (для высот 90–500 км) с высоким пространственным разрешением, включающая согласованный расчёт радиационных процессов. Проведён анализ воспроизведения климатических характеристик средней атмосферы (термические приливы, распространение волн). Показано, что такая модель позволяет предсказывать ослабление радиоволн в нижних слоях ионосферы, что имеет большое значение для межконтинентальной радиосвязи.

В рамках направления, посвящённого изучению региональных природно-климатических процессов, развиваемая в НИВЦ модель водоёма протестирована на уникальных данных по термическому режиму и концентрациям растворенных газов оз. Куйваярви (Финляндия). Эта модель является, по-видимому, наиболее полной из существующих аналогов в рамках одномерного подхода в части сопряжённого описания термодинамики водоёма и вертикального переноса метана, углекислого газа и кислорода. На её основе количественно продемонстрирована важность турбулентных процессов, происходящих в слое под термоклином, для развития аноксии (недостатка кислорода) и накопления анаэробно производимых газов (метана). Эксперименты по чувствительности показали, что даже очень слабая турбулентность способна кардинально изменить условия аноксии и накопления метана у дна. Существенную роль в этом процессе могут сыграть обрушение внутренних волн и динамика сейш, что требует дальнейших исследований.

Третье направление исследований связано с моделированием геофизической турбулентности. С помощью мезомасштабной модели WRF (Weather Research and Forecasting model) выполнены численные эксперименты, направленные на изучение структуры и динамики полярного мезомасштабного циклона в Карском море. Установлено, что в отсутствие «классических» причин возникновения полярных мезоциклонов (бароклинная неустойчивость в нижней тропосфере, конвективная неустойчивость, в т.ч., обусловленная обменом теплом атмосферы с поверхностью моря под воздействием ветра), важную роль играют направленный вниз вертикальный перенос потенциального вихря и условная неустойчивость второго рода. На основе вихреразрешающей модели ИВМ РАН – НИВЦ МГУ проведены расчёты проникающей конвекции в устойчиво стратифицированной атмосфере, с помощью которых изучены закономерности её эволюции. Установлено, что механизм «выноса» энергии из слоя вовлечения инерционными гравитационными волнами в вышележащий устойчиво стратифицированный слой играет меньшую роль, чем предполагалось ранее по данным лабораторных экспериментов. С помощью прямого численного моделирования проведено исследование структуры турбулентного течения при сильно устойчивой стратификации в интервале параметров, превосходящих известные из литературы результаты. Разработаны и реализованы итерационные алгоритмы решения уравнений эллиптического типа, возникающие в задачах моделирования геофизических процессов (в т.ч., климата и прогноза погоды), учитывающие массивно-параллельную архитектуру перспективных суперкомпьютеров, использующих графические ускорители («Ломоносов», «Ломоносов-2») и систем на основе многоядерных сопроцессоров Intel Xeon Phi (МВС-10П, RSC PetaStream). В рамках внебюджетной темы «Параметризация эмиссии парниковых газов из водоёмов суши в климатических моделях», поддержанной грантом РФФИ, в климатическую модель ИВМ РАН интегрирован «озёрный» блок, основанный на модели водоёма НИВЦ, и проведены численные эксперименты для второй половины XX в. Установлено, что существенные различия в результатах (по отношению к исходной версии климатической модели) имеются не только в мгновенных распределениях, но сохраняются и при осреднении. Причиной этого может быть то, что процесс накопления тепла, рассчитываемый в использованной модели озера, происходит более интенсивно, нежели в старой параметризации, в которой водоём не имеет собственной дополнительной теплоёмкости. Этот эффект наиболее значителен в низких широтах, где суммарная солнечная радиация наиболее велика.

 

 

Лаборатория анализа информационных ресурсов (зав. к.ф.-м.н. Б.В.Добров). В 2015 г. были получены следующие результаты:

– разработаны методы поиска и визуального анализа текстовых данных социальных сетей;

– реализованы процедуры сбора данных социальных сетей, их лингвистической обработки;

– сформирован эффективный расчётный комплекс параллельной обработки сверхбольших массивов текстовой информации;

– проведены исследования взаимовлияния требований скорости обработки и требований к качеству результатов анализа;

– разработаны методы аннотирования тональных отзывов об объектах разнообразной природы на основе автоматически извлекаемых заранее неизвестных аспектов.

В интересах НП «Гидроэнергетика России», объединяющей организации, ассоциированные с ПАО «Русгидро», закончена разработка и первичное наполнение информационно-аналитической системы «Электронная библиотека гидроэнергетиков». Электронная библиотека включает в себя различные типы научно-технических документов: монографии разных лет, техническую документацию, стандарты и т.п. Разработано лингвистическое обеспечение, включая специальную лингвистическую онтологию для предметной области гидроэнергетики, пополнены англо-русские словари терминологии. Разработано специальное программное обеспечение, включая обработку сканированных документов, документов на разных языках, автоматическое рубрицирование и аннотирование, интерфейсы пользователя и администратора системы.

В рамках продолжающегося проекта РФФИ «Исследование методов интеграции лингвистических знаний в статистические тематические модели» (рук. Б.В.Добров) были продолжены исследования по интеграции словосочетаний в статистические тематические модели. Подготовлен и опубликован открытый программный код интеграции биграммных словосочетаний в статистические тематические модели (PLSA). Реализованный метод не увеличивает вычислительную сложность исходного метода. Выполнена интеграция словосочетаний произвольной длины в статистическую тематическую модель тем же способом, что и интеграция биграмм. Эксперименты показали улучшение характеристик тематических моделей. Воспроизведена недавно предложенная якорная тематическая модель (Anchor Topic Model). Эта тематическая модель также интегрирована с биграммными словосочетаниями – показано улучшение характеристик тематической модели.

В рамках продолжающегося проекта РФФИ «Автоматизированное создание тезауруса русского языка типа WordNet на базе опубликованного тезауруса» (рук. Н.В.Лукашевич) завершено тестирование систем автоматического анализа тональности для русского языка SentiRuEval-2015. Автоматические системы тестировалось в двух задачах: анализ тональности отзывов по аспектам (характеристикам) для двух предметных областей: рестораны и автомобили; анализ тональности твитов по отношению к банкам и мобильным компаниям. Подготовленные обучающие и тестовые данные выложены в открытый доступ, что даёт возможность использовать их для дальнейших исследований. Проведён анализ наиболее проблемных сообщений из Твиттера, на которых ошиблись участвующие автоматические системы. Показано, что на текущий момент у представленных подходов на основе машинного обучения существует очень высокая зависимость от обучающих данных. Показано, что одним из вариантов преодоления этой зависимости является использование комбинированных подходов к анализу тональности, сочетающих имеющиеся словари (ручные или предварительно автоматически собранные) и машинное обучение.

Был создан и опубликован словарь оценочной лексики русского языка РуСентиЛекс, собранный автоматизированно и выверенный вручную. Словарь содержит в себе более 10 тыс. слов и выражений. Многозначные слова, которые в разных значениях, имеют разную тональность сопоставлены с понятиями тезауруса РуТез-lite, что может облегчить выбор правильного значения при автоматическом анализе текстов в конкретной предметной области или конкретном контексте. Создана новая версия списка слов и выражений с оценочными коннотациями. Список получен на основе автоматической обработки более 2 млн новостных сообщений, к которым применялись специального вида шаблоны.

В рамках продолжающегося проекта РГНФ «Исследование методов автоматического анализа тональности текстов по отношению к заданному объекту» (рук. Н.В.Лукашевич) подготовлена для публикации новая версия тезауруса РуТез (РуТез-lite 2.0). Новая версия содержит более 31,5 тыс. понятий, 111,5 тыс. различных текстовых входов (слов и выражений русского языка), более 130 тыс. с учётом значений многозначных слов. Тезаурус распространяется в формате XML, версия загружена на сайт http://www.labinform.ru/pub/ruthes/index.htm.

Была создана первая версия тезауруса русского языка в формате известного тезауруса WordNet. Получено 29297 синсетов существительных, 12865 синсетов прилагательных,7636 синсетов глаголов. Были введены отношения частеречной синонимии, соединяющие разделенные синсеты.

 

 

Лаборатория вычислительных систем и прикладных технологий программирования (зав. д.ф.-м.н. В.Б.Сулимов). Проведено детальное сравнение точности вычислений взаимодействия молекул, в т.ч. и таких больших как белки, с водой в рамках континуальной модели растворителя PCM, выполненных двумя разными методами: классическим и новым с применением мультизарядового разложения больших плотных матриц (совместно с ИВМ РАН). Показано, что при шаге триангуляционной сетки на поверхности раздела молекула-растворитель меньше 0.2 Å вариации энергии десольватации – важнейшей величины, дающей вклад в энергию связывания белок-лиганд, становятся меньше 0.2 ккал/моль. Применение мультизарядового разложения позволило в сотни раз ускорить расчёт полярной составляющей взаимодействия молекул, в т.ч. белков, с водой без потери точности в рамках модели PCM.

C помощью компьютерного молекулярного моделирования проведена разработка новых ингибиторов фактора свертываемости крови Xa. Работа выполнена совместно с Гематологическим научным центром Минздрава РФ и Воронежским государственным университетом. Цель – разработка нового антикоагулянта на основе новых ингибиторов фактора Xa. Получен оригинальный низкомолекулярный ингибитор фактора Xa, имеющий активность IC₅₀ = 0.7 микромолей.

Разработана технология молекулярно-динамического моделирования процесса напыления тонких оптических плёнок на основе кварцевого стекла, содержащих несколько миллионов атомов, которая позволяет исследовать нано-неоднородности плёнок; исследованы структурные характеристики получаемых плёнок в зависимости от энергии напыляемых частиц, шероховатость поверхности напыленной плёнки, напряжения в напыленных плёнках, структурные свойства плёнок, включая точечные дефекты.

Подготовлен и опубликован обзор, посвящённый медицинским экспертным системам для прогнозирования клинических исходов рака молочной железы (РМЖ). Рассматривается один из многообещающих подходов, связанный с определением экспрессионного профиля опухоли, так называемых генных сигнатур, получаемых с помощью микрочипирования и позволяющих подойти к персонифицированному выбору тактики лечения. Рассмотрены системы прогнозирования, основанные на обработке данных с помощью классических статистических методов, а также прогностические модели на основе байесовских сетей и гибридные методы, в которых сочетаются байесовские и нейронные сети. Сделано заключение, что разработка тестов с использованием генных сигнатур для прогноза и планирования лечения больных РМЖ стремительно нарастает, а применение байесовских сетей в онкологии заключает в себе значительный потенциал.

Проведён полногеномный анализ генетических ассоциаций с показателями липидного обмена с применением технологии байесовских сетей для постановки диагноза полигенной гиперхолестеринемии на основе генетических данных российской популяции пациентов.

 

«Исследование вопросов построения встраиваемых телекоммуникационных приложений повышенной надёжности на базе современных магистрально-модульных систем»

 

Лаборатория мобильных и встраиваемых программных систем (зав. к.т.н. И.В.Починок). По госзаданию в 2015 г. были созданы программные средства для описания аппаратно-программной среды AdvancedTCA (ATCA), которые позволяют осуществлять прямое кодирование особенностей различных модулей системы средствами языка описания аппаратных платформ с последующей прошивкой кода в модули системы. Была разработана библиотека удалённого доступа к модулю управления шасси для систем ATCA на основе библиотеки QT и визуальных приложений для управления ATCA системами на основе этой библиотеки, включающая в т.ч.: визуализацию структуры системы, просмотр состояния сенсоров, просмотр и редактирование FRU-информации. Был реализован механизм обновления программного обеспечения модуля управления шасси и модулей управления плат для систем ATCA при помощи стандартного интерфейса управления аппаратными платформами HPI (Hardware Platform Interface). Также была разработана инфраструктура удалённой диагностики для модуля управления шасси и модулей управления плат для систем ATCA при использовании стандартного интерфейса управления аппаратными платформами HPI.

По хоздоговорной тематике выполнялась работа «Использование мобильных приложений для взаимодействия с мониторами состояния пациента». Создан прототип системы, которая включает в себя серверную и мобильную части. Серверная часть взаимодействует (собирает данные и передает управляющие команды) со множеством мониторов пациентов, обменивается данными с госпитальной информационной системой и способна выдавать эти данные по запросу. Также она посылает пуш-нотификации через сервера и информирует о событиях посредством смс. Мобильная часть получает данные для отображения через внутрибольничную сеть или Интернет и отображает их для пользователя.

 

 

Лаборатория автоматизации программных вычислительных комплексов (зав. проф. О.Б.Арушанян). Предложен численный метод вычисления сингулярных интегралов для случая, когда ядра интегральных операторов в регулярной части уравнения Гильберта нейтрального типа являются тригонометрическими функциями. Предложенный подход обобщён на случай сингулярных интегральных уравнений Гильберта 1-го и 2-го рода с разностными регулярными частями, являющимися произвольными тригонометрическими полиномами. Разработан общий подход к решению и регуляризации их дискретных аналогов. Выполнен численный анализ параболических задач в банаховом пространстве. Предложен общий подход к построению полудискретной аппроксимации и доказаны теоремы сходимости, которые позволяют сравнивать решения непрерывной проблемы с её дискретными приближениями по пространству. Полученные результаты применены к случаю операторов с компактной резольвентой, а также к случаю уравнений с производными дробного порядка. Проведена аппроксимация дробных разрешающих семейств по пространству и времени. Изучена квазилинейная модель обратной задачи Стефана для определения температуры, фазового фронта и коэффициента конвективного теплообмена по заданной начальной температуре и по заданному начальному положению фронта. Предложен подход к доказательству теорем единственности на основе принципа двойственности. Сформулированы достаточные условия единственности решений обратных параболических задач на основе предложенного подхода. На основе разработанных инструментальных программных средств контекстно-управляемых преобразований текстовой информации создан конвертер с языка Фортран на язык Паскаль, с помощью которого осуществлена автоматизированная генерация Библиотеки численного анализа НИВЦ в версии на языке Паскаль.

 

 

Лаборатория математического моделирования (зав. Я.М.Жилейкин, с июня зав. А.В.Смирнов). Проведён дальнейший анализ нелинейных уравнений, описывающих акустическое взаимодействие в многофазных морских осадках. Исследована зависимость амплитуд акустических волн от различных резонансных частот. Проекционные методы типа метода Галёркина, использующие различные наборы базисных функций, применены для приближенного решения интегральных уравнений Фредгольма и Вольтерра.   Продолжена разработка численных методов моделирования распространения мощных оптических импульсов и пучков в средах с различными видами нелинейности и начального сигнала. Осуществлён сравнительный анализ вэйвлет-преобразований Хаара, Шеннона и Добеши с точки зрения их применения для частотно-временной обработки одномерных и многомерных сигналов.

На базе научно-вспомогательного состава лаборатории создана группа поддержки комплекса информационных систем «Штатное расписание и кадры», «Аспирант», «Выпускник». По данным информационным системам проводятся такие работы как составление сопутствующей документации, ответы на присылаемые пользователями задания, установка точек удалённого доступа к информационным системам по подразделениям МГУ, консультации.

 

 

Лаборатория автоматизированных лексикографических систем (зав. к.филол.н. О.А.Казакевич). В 2015 г. проводились исследования функционирования языка в нестандартных ситуациях и обнаружение механизмов порождения «нестандартных» текстов, в частности определение того, существует ли связь между нестандартностью ситуации функционирования языка и нестандартностью текстов, порождаемых в подобных ситуациях. Для достижения этой цели исследование разделено на 6 направлений, имеющих в качестве объекта различные типы нестандартных текстов и ситуаций.

1. Документация и исследование исчезающих языков (рук. О.А.Казакевич, исп. Т.Б.Багаряцкая, Е.М.Будянская, Д.М.Вахонева, М.И.Воронцова, Ю.Е.Галямина, Т.Е.Реутт, В.С.Хоружая, С.Ф.Членова, И.В.Шумарина, при участии А.В.Чвырева): работа велась с материалами исчезающих языков двух регионов – Западной и Центральной Сибири и Молуккского архипелага. Проведено 8 лингвистических экспедиций. Созданы электронные корпуса текстов с грамматическим аннотированием. Сделано описание языковой ситуации в этно-локальных группах селькупов, кетов и эвенков. Подготовлено описание изменений локальных вариантов исследуемых языков в ситуации языкового сдвига. Созданный в ходе отдельного, поддержанного РГНФ проекта, Интернет-сайт «Малые языки Сибири: наше культурное наследие», http://siberian-lang.srcc.msu.ru с 2015 г. развивался и пополнялся в рамках данной темы.

2. Построение модели узуального и окказионального русского словообразования (рук. Н.Н.Перцова, исп. А.В.Рафаева, М.И.Воронцова): составлен и представлен в электронной форме совокупный список словообразовательных моделей для производных русских существительных; составлен научный комментарий к ранним словотворческим тетрадям Велимира Хлебникова, завершена работа над итоговой монографией.

3. Исследование логических и стилистических факторов в лексической семантике (рук. Е.Э.Разлогова, исп. В.С.Хоружая): на материале текстовых корпусов разработан общий подход к сравнению параллельных текстов (рукопись/изданный или переписанный вариант, разные редакции одного текста, оригинал/перевод, разные переводы одного текста, и т.п.) и исчисление возможных вариантов их соотнесённости. Модель позволяет объединить и систематизировать методики, применяемые в разных областях гуманитарного знания ‒ текстологии, переводоведении, литературоведении, стилистике и др.

4. Анализ дневниковых текстов (рук. М.Ю.Михеев, исп. В.П.Зайончковская, при участии Л.И.Эрлиха, Ю.Э.Зайцевой и В.С.Хоружей): пополнен новыми материалами Интернет-сайт «Universitaspersonarum», созданы новые разделы. Совместно с другими подразделениями НИВЦ и МГУ развёрнута работа над информационной системой «Студенты Императорского Московского университета. До 1917 г.».

5. Исследование структуры фольклорного текста с применением лингвистических и математических методов (А.В.Рафаева): разработаны алгоритмы и правила извлечения внетекстовой информации из толковых словарей с последующим применением полученных результатов при анализе текстов с соответствующей семантикой. Создана тестовая версия автоматизированного рабочего места фольклориста – система СКАЗКА-2. С её помощью проведён ряд компьютерных экспериментов по изучению системных явлений в представлении локусов, персонажей и мотивов в устном народном творчестве.

6. Развитие и пополнение сайта «Поэзия Московского университета от Ломоносова и до…» ‒ http://www.poesis.ru (рук. Н.Н.Перцова, исп. М.И.Воронцова, Э.К.Лавошникова, А.В.Рафаева, Н.Т.Тарумова, А.В.Уланова, И.В.Шумарина): подготовлено 90 новых страниц сайта, созданы новые разделы ‒ «Дневники, воспоминания, письма», «Альманах». Издана книга 6 и подготовлены к публикации книги 7 и 8 антологии «Поэзия Московского университета от Ломоносова и до…».

 

 

Лаборатория разработки систем автоматизации обработки изображений (зав. проф. А.В.Гончарский). В рамках темы «Обратные задачи синтеза плоской компьютерной оптики» решалась задача связанная с разработкой плоских оптических элементов для формирования 2D и 3D изображений. Продолжены работы по созданию защитных нанооптических элементов для визуального и автоматизированного контроля подлинности. Для решения задачи используются математические методы распознавания образов и методы решения обратных задач. Предложена процедура идентификации инвариантная относительно поворота и сдвига изображения. Для синтеза нанооптических элементов для автоматизированного контроля может быть использована электронно-лучевая литография. Наиболее эффективным является использование нанооптических элементов с асимметричным микрорельефом. Методами математического моделирования исследовалась обратная задача синтеза нанооптических элементов для формирования изображений для автоматизированного контроля подлинности. Разработаны методы синтеза оптических элементов, формирующих изображения устойчивые к частичной деформации и повреждению микрорельефа. Разработаны экспериментальные образцы нанооптических элементов для формирования цветных 3D изображений с помощью электронно-лучевой литографии.

В рамках трёх договоров с ФГУП «Гознак» изготовлены оптические защитные элементы для формирования ахроматических 3D изображений с визуальным эффектом, слабозависящим от параметров источника освещения. Для визуального контроля также разработаны оптические элементы с асимметричным микрорельефом, формирующие при освещении белым цветом 2D изображения.

Второе направление НИР связано с разработкой алгоритмов решения коэффициентных обратных задач волновой томографии. Были получены следующие основные результаты:

‒ разработаны численные методы решения прямых и обратных задач для трёхмерных гиперболических уравнений с неполным диапазоном данных, ориентированных на использование графических процессоров. Неполнота данных состояла как в отсутствии данных на части границы, так и в прореженности экспериментальных данных на расчётной сетке границы;

‒ разработаны программы для решения обратных задач волновой томографии с неполными данными на языке С/С++/OpenCL, работающие на графической карте суперкомпьютера «Ломоносов». Проведены модельных расчёты на графической карте на небольшой сетке для характерного в медицине скоростного разреза;

‒ одним из основных достижений работ является демонстрация того, что отсутствие экспериментальных данных на части границы не является непреодолимым препятствием при решении обратной задачи, хотя несколько ухудшает результат. Проведены исследования по распараллеливанию алгоритмов на графических картах. Предложена двухуровневая схема распараллеливания для нескольких десятков карт. Теоретически обоснована эффективность предлагаемой схемы в трёхмерных задачах с реальными параметрами со сверхбольшим объёмом данных.

 

Учебная работа. Разработаны и прочитаны новые курсы.

‒ Суперкомпьютеры и параллельная обработка данных (чл.-корр. РАН Вл.В.Воеводин, вед.н.с. А.С.Антонов, факультет вычислительной математики и кибернетики);

‒ Модели вычислений; Математические основы функционального программирования (вед.н.с. Р.И.Подловченко, факультет вычислительной математики и кибернетики).

‒ Из истории перевода во Франции (на фр.яз., I курс магистратуры); Специальность (аспиранты 1-го года обучения); Нестандартные высказывания в теоретическом аспекте (аспиранты 2-го года обучения) (вед.н.с. Е.Э.Разлогова, филологический факультет).

 

Конференции. 98 сотрудников приняли участие в 145 научных конференциях, сделано 192 докладов.

Организованы и проведены:

– международная конференция «Суперкомпьютерные дни в России 2015» (28‒29 сент.);

– Международная Летняя Суперкомпьютерная Академия (22 июня ‒ 3 июля);

– международная научная конференция «Маргиналии-2015: границы культуры и текста» (http://uni-persona.srcc.msu.su/site/ind_conf.htm) совместно с Институтом русского языка им. В.В.Виноградова РАН, Институтом проблем информатики РАН и Национальным полоцким историко-культурным музеем-заповедником (г. Полоцк, Беларусь, 27‒30 авг.). В ней принял участие 101 человек, среди которых учёные из Белоруссии, Украины, Польши, Австрии и Франции;

– школа молодых учёных и международная конференция по вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде: CITES-2015 (г. Томск, 20–30 июня);

– X московская межвузовская олимпиада «Управление предприятием» на базе компьютерной деловой игры «БИЗНЕС-КУРС: Максимум». В ней приняли участие более 80 студентов и преподавателей из разных регионов России.

 

Кандидаты наук 2015 г. Н.с. лаборатории параллельных информационных технологий Теплов Алексей Михайлович защитил диссертацию «Анализ масштабируемости параллельных приложений на основе технологий суперкомпьютерного кодизайна». Проведён анализ существующих подходов к самому определению масштабируемости и методов её исследования. Представлено новое определение понятия масштабируемости и подход к анализу масштабируемости. Понятие масштабируемость определено как свойство параллельной программы отражающее зависимость изменения совокупности характеристик её работы от множества параметров её запуска. Представлен метод выявления и анализа причин снижения масштабируемости на основе анализа данных системного мониторинга. Разработан подход к сравнению масштабируемости на основе выведения метрики и анализа изменения эффективности выполнения параллельной программы. Получены оценки работы параллельных программ и сформулированы рекомендации по результатам апробации разработанных методов и алгоритмов в рамках анализа структуры типовых вычислительных ядер, специальных тестов и пользовательских программ из потока задач суперкомпьютерного комплекса МГУ.

 

Персоналии. Зам. директора Вл.В.Воеводин, учёный секретарь В.В.Суворов награждены знаком «Почётный работник науки и техники РФ».

Зав. лабораторией В.Б.Сулимов награждён Почётной грамотой Министерства образования и науки РФ.

Заместители директора О.Д.Авраамова и Н.М.Руденко, гл.н.с. В.А.Морозов награждены Почётной грамотой МГУ.

 

Публикации. Опубликовано 148 статей в научных журналах, в т.ч. 55 в журналах индексируемых в Web of Science, 96 тезисов докладов.

Опубликовано 3 монографии, 2 учебных пособия, 2 сборника трудов конференций.

Издан новый том журнала «Вычислительные методы и программирование. Т. 16».

 

Адрес центра: http://www.srcc.msu.ru/