МГУ–2013: Научно-исследовательский вычислительный центр

Общие сведения. НИВЦ состоит из 20 научно-исследовательских лабораторий и двух научно-производственных подразделений, численность сотрудников составляет 211 человек. В выполнении научных исследований и разработок занят 91 научный сотрудник, в т.ч. 4 члена-корреспондента РАН, 25 докторов наук и профессоров, 48 кандидатов наук. Научно-исследовательские работы института поддерживаются грантами РФФИ и РГНФ (23 гранта). Сотрудники принимают участие в работах по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2008–2013 гг.».

 

Наука. Исследования и разработки проводились по 15 темам НИР в рамках 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.

 

 

Продолжена работа по использованию и развитию суперкомпьютерных технологий в науке, образовании и промышленности. Возможности Суперкомпьютерного комплекса МГУ использовали более 600 научных групп из 24-х подразделений университета, 35-ти институтов РАН, более 30 ведущих университетов 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 2013 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 2013 г. начался новый этап развития Суперкомпьютерного комплекса МГУ, связанный с созданием инфраструктуры супервычислителя более высокой мощности.

 

 

Проводилось развитие 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. В 2013 г. на нём были введены автоматическая система резервного копирования данных и конфигураций виртуальных машин и система авторизации пользователей с использованием аппаратных ключей защиты. 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.

К АИС «Абитуриент», обеспечивающей поддержку нового приёма на всех факультетах и во всех филиалах МГУ, было подключено свыше 260 рабочих мест. С её помощью обработано более 35 тыс. личных дел абитуриентов.

В АИС «Учебный план» хранится формализованное описание всех учебных планов, по которым осуществляется обучение в МГУ. Это более 500 планов и почти 1000 подпланов, 28 тыс. названий предметов. С этой системой и сопряжённой с ней постоянно работают более 200 пользователей, они обеспечивает формирование учебных и выпускных документов всех студентов университета.

АИС «Кадры» обеспечивает обслуживание 127 подразделений МГУ, хранит данные свыше 20 тыс. кадровых позиций. Эти системы обеспечивают ввод вновь создаваемых факультетов и институтов МГУ в единое информационное пространство управленческой деятельности.

 

 

Лаборатория параллельных информационных технологий (зав. чл.-корр. РАН Вл.В. Воеводин). Задача повышения эффективности работы существующих суперкомпьютерных приложений является крайне актуальной. Предложенный подход, получивший название JobDigest, основывается на глубоком исследовании динамики поведения параллельных приложений в реальных условиях работы. Основой для анализа являются данные системного мониторинга, получаемые специально разработанными средствами в ходе выполнения приложений. Выявлен состав ключевых динамических характеристик, отражающих специфику поведения суперкомпьютерных приложений. Разработаны рекомендации по анализу данных системного мониторинга, выявлены характерные модели поведения суперкомпьютерных приложений. Разработана методика анализа структуры потока задач на суперкомпьютерах. Предложенные подходы и программные средства апробированы в Суперкомпьютерном комплексе МГУ, где показали свою эффективность и значительный потенциал для будущего использования.

Программный комплекс для оперативного контроля и автоматического реагирования на аварийные ситуации в работе суперкомпьютерных систем получил название OctoTron. В основу комплекса положена модель суперкомпьютерной системы, представленная в виде мультиграфа. Такой подход позволяет обеспечить полноту определения аварийных ситуаций, а также вести учёт накопленного опыта эксплуатации больших и сверхбольших вычислительных систем. Прототип программного комплекса проходит апробацию на суперкомпьютере «Чебышёв». Разработана система автоматизации работы крупных суперкомпьютерных центров Octoshell. Проведён анализ как программных, так и аппаратных компонент современных суперкомпьютерных центров, выполнена их классификация, определены и классифицированы связи между ними. Выделены ключевые операции и характеристики компонент, влияющие на эффективность работы пользователей, а также эффективность выполнения задач суперкомпьютерного центра. На основе полученных данных разработаны принципы эффективного сопровождения работы пользователей крупных суперкомпьютерных центров, а также управления работой самих суперкомпьютеров. Совместно с компанией «Эврон» реализована пилотная версия системы Octoshell, которая внедрена и успешно прошла апробацию на суперкомпьютерах «Чебышёв» и «Ломоносов».

В рамках работы Суперкомпьютерного консорциума университетов России разработана методика сертификации учебных курсов и программ в области «Суперкомпьютеры и параллельные вычисления». Основная цель – повышение качества подготовки специалистов в области параллельных вычислений и суперкомпьютерных технологий. В результате сертификации оценивается степень соответствия курсов или программ Своду знаний и умений в данной области, что позволяет обеспечить полноту, логику и необходимый уровень сложности излагаемых материалов. На основе выполненной экспертной оценки учебный курс или программа признаются соответствующими Своду знаний и умений, либо выдаются рекомендации по их модификации.

 

 

Лаборатория информационных систем и лаборатория информационных систем математических наук (зав. к.ф.-м.н. О.Д. Авраамова). На серверном комплексе обработки данных информационных систем административного управления МГУ, созданном в рамках Программы развития МГУ и имеющем более 300 вычислительных ядер, свыше 3 Тб оперативной памяти и 150 Тб пространства для хранения данных, введены автоматическая система резервного копирования данных и конфигураций виртуальных машин и система авторизации пользователей с использованием аппаратных ключей защиты.

Завершена разработка АИС «Выпускник МГУ», предназначенной для автоматизации учёта выпускников и хранения предоставляемых ими данных об их дальнейшем образовании, карьере, работодателях, военной службе, званиях, наградах и учёных степенях. Система позволяет отслеживать историю контактов с выпускником и вводить результаты анкетирования с произвольным набором вопросов.

Расширена информационная модель подсистемы «Структура МГУ» АИС «Штатное расписание и кадры МГУ».

Продолжено развитие АИС «Абитуриент», используемой всеми факультетами и филиалами МГУ для обеспечения документооборота приёмной кампании.

Модернизированы используемые для поддержки нового приёма АИС «Олимпиада», «Экзамен», «Медосмотр». Получила развитие система «Подготовительное отделение».

В состав АИС «Студент» введена подсистема «Факультет военного обучения», предназначенная для учёта контингента студентов, проходящих обучение военным специальностям, в корреляции с их академической позицией на основном факультете. Реализовано назначение на все виды именных стипендий и специальных выплат и передача всех этих данных в Центральную бухгалтерию МГУ.

Создана новая версия АИС «Аспирант».

Расширена функциональность АИС «Педагогическая нагрузка».

Модернизированы базы университетской информационной системы РОССИЯ (УИС РОССИЯ http://uisrussia.msu.ru), созданной и целенаправленно развиваемой как тематическая электронная библиотека и база для исследований и учебных курсов в области экономики, менеджмента, социологии и других гуманитарных наук.

 

 

Лаборатория вычислительного эксперимента и моделирования (зав. проф. А.В. Тихонравов). Продолжена разработка высокоэффективных алгоритмов проектирования дисперсионных зеркал, предназначенных для использования в различных устройствах генерации и обработки сверхкоротких импульсов. Изучены предельно достижимые уровни дисперсии групповой задержки для широкополосных дисперсионных зеркал. Проведено тестирование и апробация нового метода измерения групповой задержки и дисперсии групповой задержки – метода резонансной сканирующей интерферометрии – на широком классе дисперсионных зеркал в диапазонах длин волн от ультрафиолета до инфракрасной области и при углах падения от квази-нормального до 45–50⁰.

Продолжено теоретическое и экспериментальное изучение поведения системы широкополосного мониторинга при различных режимах и параметрах напыления многослойных оптических покрытий. Разработана методика определения параметров слоёв сложных многослойных покрытий для инновационных приложений.

В рамках тематики, посвящённой моделированию магнитных полей галактик, продолжались работы по построению теории полярных ветвей волн активности, недавно открытых на некоторых типах звёзд. Было проведено исследование различных приближений математических моделей магнитных полей.

При разработке моделей и алгоритмов обработки данных спектроскопического анализа была создана программа моделирования оптических свойств тонких плёнок, основывающаяся на результатах молекулярного моделирования. 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. Результаты расчётов подтверждены экспериментально. Работа выполнена в сотрудничестве с учёными из Лазерного центра Ганновера.

 

 

Лаборатория суперкомпьютерного моделирования природно-климатических процессов (зав. чл.-корр. РАН В.Н. Лыкосов). Совместно с Институтом вычислительной математики РАН разработана глобальная трёхмерная модель термосферы Земли (для высот 90–500 км) в p-системе координат, где p – давление, с высоким пространственным разрешением и параметризацией процессов переноса солнечной радиации и ион-нейтрального взаимодействия. Разработана и реализована вычислительная схема динамического ядра модели общей циркуляции нижней атмосферы (от поверхности до 90 км) в гибридной «σ–p» вертикальной координате, где σ – отношение p к его значению на поверхности Земли. В модели также осуществлён переход от σ-координаты к гибридной для всех блоков и параметризаций физических источников и тем самым созданы предпосылки для сопряжения моделей нижней и верхней атмосферы с целью исследования процессов, определяющих «космическую погоду».

Разработан комплекс программ для численного моделирования течений стратифицированной двухслойной жидкости при наличии ледовых образований, результаты расчётов, с помощью которого, свидетельствуют о зависимости силы сопротивления от параметров стратификации, определяемых числом Фруда, и от геометрии нижней поверхности льда. Продолжено развитие модели генерации, переноса и стока метана в океане и донных отложениях за счёт описания процессов фазовых переходов метаногидрата. Модель удовлетворительно воспроизводит вертикальный профиль температуры воды (по данным судовых наблюдений в Восточно-Сибирском море), накопление метана под толщей льда зимой и высвобождение его при разрушении ледового покрова, что также находится в качественном согласии с наблюдениям. Получены аналитические оценки зависимости параметров конвективного атмосферного пограничного слоя от расстояния до кромки льда во время холодных вторжений в условиях, характерных для Арктики. В мезомасштабную негидростатическую модель атмосферы, развиваемую в НИВЦ, встроена параметризация облачной микрофизики, учитывающая совместное наличие твёрдой и жидкой фаз атмосферной влаги в облаках. Проведены тестовые эксперименты по воспроизведению облачности во время холодного вторжения в Арктике.

Проведена серия расчётов стратифицированных турбулентных течений над мелкомасштабными водными объектами, расположенными на поверхности, характеризующейся высокой аэродинамической шероховатостью. Расчёты проводились на суперкомпьютере «Ломоносов» с высоким пространственным разрешением (шаг сетки – 0.5 м), что позволило воспроизвести основную энергонесущую часть спектра турбулентного течения и задать явным образом поверхность, обладающую аэродинамическими свойствами лесной растительности. Получены статистические характеристики турбулентности, необходимые для уточнения праметризаций обмена теплом, влагой и импульсом между атмосферой и гидрологически неоднородной поверхностью для численных моделей прогноза погоды и климата. Проведена оценка влияния климатической изменчивости на гидрологический режим экосистем бассейна р. Пур на севере Западной Сибири. Получено хорошее согласие величин моделируемого и измеренного стока с суточным разрешением в створе Уренгой, также удалось воспроизвести интегральные показатели заболачивания и характер распространения многолетнемёрзлых пород.

 

 

Лаборатория анализа информационных ресурсов (зав. к.ф.-м.н. Б.В. Добров). Совместно с коллегами из университета Эмори (Атланта, США) разработана модель поведения пользователя на странице документа, которая связывает наблюдаемые действия пользователя со свойствами отдельных фрагментов текста, описывающими степень привлекательности для пользователя фрагмента текста. В процессе просмотра web-страниц пользователь совершает действия, которые можно регистрировать через JavaScript API (MouseMove, Scroll, Text Typing, Text Selection). Траектория движения компьютерной мыши похожа на траекторию зрачка глаза. Ключевые вопросы, которые пришлось решать: (а) Как собрать данные? (б) Как по движениям мыши понять, что именно заинтересовало пользователя на странице? (в) Как это использовать на практике? В результате работы получены: (1) технология сбора данных о поведении пользователей с привязкой движений мыши к тексту документа; (2) алгоритм предсказания интересности фрагментов текста посещённой страницы для пользователя по поведению; (3) улучшение поисковых аннотаций (сниппетов) на основе анализа поведения пользователя. Практическим применением данной модели является улучшение поисковых аннотаций (сниппетов) документов при помощи учёта поведения пользователя на странице документа.

Опубликован тезаурус русского языка РуТез для приложений автоматической обработки текстов и информационного поиска. Для многих задач автоматической обработки текстов требуются знания о лексических отношениях между словами (синонимы, родо-видовые отношения, отношения часть-целое и др.), а также знания о мире. Впервые стала доступна значительная часть лингвистического ресурса, успешно применяемого для решения значимых задач обработки данных в интересах федеральных органов государственной власти и управления, крупных корпораций. Объём выложенной версии РуТез-lite – 100 тыс. слов и словосочетаний. Версия выложена для бесплатного некоммерческого использования (лицензия типа Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported), позволяющая копировать, изменять и некоммерчески использовать данную версию тезауруса.

Организовано второе соревнование систем автоматического анализа тональности для русского языка. Одним из заданий РОМИП–2012 была классификация по тональности отзывов пользователей в областях: фильмы, книги, цифровые камеры. Обучающая коллекция для этого тестирования была основана на двух источниках. Во-первых, использовались отзывы с портала Imhonet (imhonet.ru) (фильмы – 15 718 отзывов, книги – 24 159 отзывов), которые были снабжены оценкой пользователей по 10-балльной шкале. Во-вторых, обучающая коллекция отзывов о цифровых камерах с оценкой пользователей по 5-балльной шкале была получена с сайта Яндекс-маркет. Подавляющее большинство лучших подходов в задачах классификации отзывов базируются на применении метода опорных векторов SVM, который может комбинироваться с дополнительными ресурсами вроде словарей или правил. Данный результат согласуется с результатами, полученными для задачи анализа тональности англоязычных текстов, где также было показано, что метод опорных векторов обычно порождает лучшие по качеству результаты в этой задаче.

Лаборатория информатики (зав. к.ф.-м.н. Е.С.Полищук). Подготовлен справочный том к Полному собранию сочинений Н.В.Гоголя в 17 т., изданному в рамках совместного российско-украинский проекта празднования 200-летия со дня его рождения. 18 том включает в себя себе ряд сводных алфавитных указателей к указанному изданию. Задача указателей – с максимальной полнотой и в систематическом виде представить историко-культурную картину окружавшей писателя жизни, а также дать сведения об изучении его творчества. При работе над указателями использовалась компьютерная технология построения соответствующих указателей в полуавтоматическом режиме, для чего был разработан специальный пакет программ.

 

 

Лаборатория мобильных и встраиваемых программных систем (зав. к.ф.-м.н. И.В. Починок). 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.

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.

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).

Разработана инфраструктура удаленной диагностики для модуля управления шасси и модулей управления плат для систем ATCA при использовании стандартного интерфейса управления аппаратными платформами HPI.

 

 

Лаборатория автоматизации программных вычислительных комплексов (зав. проф. О.Б. Арушанян). Сформулированы достаточные условия, обеспечивающие единственность решения однофазных и двухфазных коэффициентных обратных задач Стефана для параболических уравнений. Построены множество допустимых решений обратных задач Стефана, сохраняющих свойство единственности, и пример потери этого свойства при расширении множества допустимых решений путём включения в него искомых источников, зависящих от времени.

Обосновано применение принципа двойственности при доказательстве связи между проблемой единственности для двухфазной обратной задачи Стефана, плотностью множества решений соответствующих сопряжённых задач и свойством обратной единственности для линейных параболических уравнений.

 

 

Лаборатория вычислительных систем и прикладных технологий программирования (зав. д.ф.-м.н. В.Б. Сулимов). Протеолитическая активность урокиназы важна для негативного ремоделирования кровеносных сосудов и рестеноза, а также опухолевого ангиогенеза и метастазирования, поэтому необходима разработка её ингибиторов. С помощью методов компьютерного моделирования, таких как докинг, постпроцессинг, прямой докинг и методы квантовой химии, были отобраны соединения из баз данных, осуществлён дизайн и синтез новых соединений, проведена экспериментальная проверка их ингибирующей активности. В результате совместно с факультетом фундаментальной медицины были разработаны, синтезированы и проверены в экспериментах новые соединения, имеющие ингибирующую активность около 10 мкмоль. Эти новые ингибиторы могут быть эффективны для регуляции ремоделирования сосудов и опухолевого ангиогенеза.

Разработана параллельная программа прямого обобщённого докинга FLM (Find Local Minima) позволяющая рассчитывать свободную энергию связывания белок-лиганд, в т.ч. её энтальпийную и энтропийную составляющие, в мультигармоническом приближении с учётом подвижности атомов лиганда и белка. С помощью программы FLM находится спектр низкоэнергетических локальных минимумов системы белок-лиганд. С помощью суперкомпьютера «Ломоносов» проведены валидация программы и исследование формы энергетических поверхностей 22 комплексов белок-лиганд. Программа FLM представляет собой существенный шаг вперёд по пути развития докинга и увеличения точности предсказания ингибирующей активности низкомолекулярных соединений для заданных белков-мишеней и открывает возможность для существенного увеличения эффективности применения суперкомпьютеров для рациональной разработки новых лекарств.

Разработана программа докинга TTDock с использованием метода тензорных поездов для поиска глобального минимума энергии системы белок-лиганд (совместно с Институтом вычислительной математики РАН). Сравнение с уже хорошо зарекомендовавшей себя программой докинга SOL показало, что по качеству докинга программа TTDock не уступает программе SOL, но превосходит её по быстродействию примерно в 30 раз.

Применение мультизарядового метода работы с большими плотными матрицами (совместно с Институтом вычислительной математики РАН) позволило в сотни раз ускорить расчёт полярной составляющей взаимодействия молекул, в т.ч. белков, с водой без потери точности в рамках континуальной модели растворителя (Polarized Continuum Model). В результате показано, что для расчёта энергии десольватации при связывании лиганда с белком с точностью лучше 1 ккал/моль достаточно проводить расчёты с шагом сетки 0.2 Å, затрачивая при этом всего несколько минут на комплекс.

Показана эффективность использования байесовских сетей для персонифицированной медицины. Разработан метод оптимизации байесовских сетей по числу узлов, и с его помощью существенно улучшено качество предсказания неблагоприятных исходов для пациентов, перенёсших острый коронарный синдром, а также выявлены критические для предсказания риска параметры. Впервые выявлена важная роль генетического полиморфизма фактора некроза опухоли для предсказаний состояния пациентов, перенесших острый коронарный синдром. Работа выполнена совместно с группой медиков и генетиков из ФГУ «Учебно-научный медицинский центр» Управления делами Президента РФ и Федерального научно-клинического центра специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России.

На основе метода молекулярной динамики разработана атомистическая модель процесса напыления тонких плёнок (совместно с лабораторией проф. А.В.Тихонравова). Исследовано влияние параметров процесса (плотность потока осаждаемых атомов, их энергия, угловое распределение скоростей) на формирование наномасштабных неоднородностей плёнки, от которых зависят её оптические свойства. Показано, что при энергии напыляемых атомов 10–100 эВ время их релаксации 1–2 пс. Характерный размер области подложки, температура которой повышается при осаждении атома более чем вдвое за время 1–2 пс, достигает 1.5 нм. С учётом этих параметров проведено моделирование напыления плёнки с общим числом атомов в кластере около 150 тыс. Исследована неоднородность плёнки на границе плёнка-подложка. Показана возможность моделирования плёнок с неоднородностями в десятки и сотни нанометров.

 

 

Лаборатория математического моделирования (зав. проф. Я.М. Жилейкин). Исследовано распространение акустических волн конечной амплитуды в двухфазных пористых средах типа морских осадков. Реализованные методы позволили дать количественное и качественное описание процессов, представляющих практический интерес.

Промоделирован процесс плёночного течения жидкости по вертикальной поверхности с рёбрами. Краевая задача для уравнения течения решалась численно методом Галёркина.

Изучены методы численного решения краевых задач для дифференциальных уравнений с помощью вэйвлет-преобразований.

Сотрудники принимали участие в выполнении работ лаборатории информационных систем: сопровождение информационных систем управления МГУ, составление документации для автоматизированной системы «Кадры МГУ» и «Штатное расписание МГУ». Проведена работа по мониторингу диссертационного совета и научной результативности НИВЦ.

 

 

В лаборатории автоматизированных лексикографических систем (зав. к.филол.н. О.А. Казакевич). Наиболее значимые результаты были получены в ходе работы по построению модели узуального и окказионального русского словообразования (рук. Н.Н. Перцова). Общая задача исследования – построение компьютерной системы русского словообразования, которая способна моделировать понимание (анализ) и порождение (синтез) производных слов. В 2013 г. завершена разработка представительного фрагмента формальной словообразовательной грамматики: созданы совокупные списки словообразовательных моделей для производных русских существительных и прилагательных, образованных с помощью суффиксов, префиксов и циркумфиксов. Ведётся работа над программной реализацией данного фрагмента.

Велась работа по выявлению и исследованию параметров, влияющих на результат переводческой деятельности (рук. Е.Э. Разлогова).

В результате работы над проектом «Создание интернет-ресурса “Малые языки Сибири: наше культурное наследие”: на материале языков бассейна Среднего Енисея и Среднего и Верхнего Таза» (http://siberian-lang.srcc.msu.ru) (рук. О.А.Казакевич) создаваемый Интернет-сайт функционирует в отладочном режиме и постоянно пополняется. Основой информационного наполнения сайта служит мультимедийный компьютерный архив материалов по говорам исчезающих языков региона – прежде всего селькупского, кетского и эвенкийского, – записанных в ходе регулярно проводившихся на базе лаборатории в течение последних 15 лет лингвистических экспедиций и изданные и архивные материалы по этим языкам, отражающие разные временные срезы их функционирования на протяжении последнего столетия.

Организована и успешно проведена лингвистическая экспедиции к тазовским селькупам в Красноселькупский р-н Ямало-Ненецкого АО (рук. О.А. Казакевич). Собраны ценные лингвистические и социолингвистические и визуально-антропологические материалы.

Начата работа над созданием информационной системы «Студенты Императорского Московского университета (до 1917 г.)» (рук. М.Ю. Михеев).

 

 

Лаборатория компьютерной визуализации (зав. чл.-корр. РАН Г.Г. Рябов). Введено понятие кратчайшего k-мерного пути в n-кубе (k-пути) как расширение понятия «геодезической» для n-куба. Построено биективное отображение k-пути в символьную «n-k+1´n» матрицу Т(n,k) над конечным алфавитом А={0,1,2}. На основе свойств матрицы определён инвариант для классификации неизоморфных k-путей в n-кубе. Доказана теорема о том, что число неизоморфных классов k-путей в n-кубе K(n,k) лежит в следующем диапазоне min{k;n-k}≤K(n,k)≤#l(n-k+1;n;k(n-k+1)), где l-число разбиений целого k(n-k+1) на n частей с ограничением n-k+1 на большую часть. Построены алгоритмы генерации k-путей в различных классах.

 

 

Лаборатория разработки систем автоматизации обработки изображений (зав. проф. А.В. Гончарский). Продолжались исследования в области разработки технологии синтеза нанооптических элементов. Нанооптические элементы представляют собой плоские фазовые элементы с глубиной микрорельефа порядка 150–300 нм. Точность изготовления таких элементов составляет 20–30 нм. С математической точки зрения обратные задачи синтеза нанооптических элементов сводятся к решению нелинейных операторных уравнений 1-го рода. В приближении математической модели Френеля и моделей геометрической оптики были разработаны алгоритмы решения задач формирования 3D-изображений с помощью плоских нанооптических элементов. Одним из эффектов 3D-изображений является его сдвиг при изменении угла наклона подложки относительно наблюдателя. Этот эффект можно использовать как защитный признак для визуального контроля подлинности.

Плоские оптические элементы в настоящее время широко используются для защиты паспортов, банкнот, брэндов. Разработано большое количество признаков для визуального и инструментального контроля. Оба признака для анализа подлинности требуют высококвалифицированных специалистов. Разработка плоских оптических элементов для автоматизированного контроля представляется актуальной, поскольку позволяет исключить из процесса контроля субъективный фактор.

На электронно-лучевом литографе НИВЦ изготовлены образцы нанооптических элементов для автоматизированного контроля. Для контроля точности изготовления микрорельефа использовался атомный силовой микроскоп Центра коллективного пользования МГУ.

В рамках приоритетного направления «Математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным исследованиям в различных областях знаний и нанотехнологиям» продолжались исследования по разработке эффективных методов решения задач УЗ томографии. В отличие от задач рентгеновской томографии, задачи УЗ томографии относятся к нелинейным коэффициентным обратным задачам. Разработаны эффективные методы решения обратных задач УЗ томографии при наличии поглощения в диагностируемой области. Исследован вопрос о применимости послойных 2.5D схем в решении трёхмерных задач УЗ томографии.

Разработка методов решения обратных задач томографии в рамках волновых моделей имеет важное прикладное значение. Наиболее интересное приложение – дифференциальная диагностика заболеваний рака молочной железы. Предложены новые схемы УЗ томографии с небольшим количеством источников и большим количеством приёмников, исключающие элементы вращения. Разработанные алгоритмы представляют также интерес в томографических схемах с использованием электромагнитных, акустических и сейсмических источников.

Сотрудники лаборатории А.В. Гончарский, С.Ю. Романов и С.Ю. Сережников получили Специальный приз компании NVIDIA конкурса «GPU: серьезные ускорители для больших задач».

 

 

Лаборатория имитационного моделирования и деловых игр (зав. к.ф.-м.н. А.В. Тимохов). В рамках VIII фестиваля науки проведена VIII московская межвузовская студенческая олимпиада «Управление предприятием» на базе компьютерной деловой игры «БИЗНЕС-КУРС: Максимум», разработанной лабораторией. В олимпиаде приняли участие более 80 студентов и преподавателей из разных регионов России. «БИЗНЕС-КУРС: Максимум» используется в учебном процессе экономического факультета, факультета государственного управления и Московской школы экономики МГУ, а также целого ряда других учебных заведений страны.

 

Конференции. 108 сотрудников приняли участие в 124 научных конференциях, сделали 151 доклад.

Организованы и проведены:

– международная суперкомпьютерная конференция «Научный сервис в сети Интернет: все грани параллелизма»:

– VIII московская межвузовская студенческая олимпиада «Управление предприятием» на базе компьютерной деловой игры «БИЗНЕС-КУРС: Максимум».

 

Кандидаты наук 2013 г. Н.с. лаборатории суперкомпьютерного моделирования природно-климатических процессов Мортиков Евгений Валерьевич защитил диссертацию «Численное моделирование движения льда в стратифицированной жидкости». Разработана математическая модель дрейфа морского льда в стратифицированной жидкости и исследованы на ее основе характеристики сопротивления течению в зависимости от плотностной стратификации и ледового рельефа. Модель, в которой используется метод погружённой границы, реализована на высокопроизводительных вычислительных системах параллельной архитектуры и позволяет проводить расчёты в областях со сложной и нестационарной геометрией, что необходимо при решении океанологических задач, учитывающих неоднородную форму нижней поверхности ледяных полей и айсбергов.

 

Публикации. Изданы два номера журнала «Вычислительные методы и программирование. Т. 11». Опубликовано 4 монографии, 2 учебных пособия, 1 сборник трудов конференции, в т.ч.:

 

 

Tikhonravov A., Trubetskov M., Amotchkina T. Optical monitoring strategies for optical coating manufacturing // Optical thin films and coatings: from materials to applications.

 

 

Авраамова О.Д., Болотова И.Н., Галактионова И.А. и др. Информационная модель стипендиального обеспечения в АИС «Студент»;

Тимохов А.В., Тимохов Д.А. Компьютерная деловая игра «БИЗНЕС-КУРС: Корпорация Плюс. Версия 4.5.2.

 

Адрес центра: http://www.srcc.msu.ru/