WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 123 |
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. Ломоносова ФАКУЛЬТЕТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ и КИБЕРНЕТИКИ VI Международная научно-практическая конференция Современные информационные технологии и ИТ-образование СБОРНИК ИЗБРАННЫХ ТРУДОВ Под редакцией проф. В.А. Сухомлина Москва 2011 УДК [004:377/378](063) ББК 74.5(0)я431+74.6(0)я431+32.81(0)я431 С 56 Печатается по решению редакционно-издательского отдела факультета Вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Рецензенты: профессор, д.ф.-м.н. А.Н. Томилин профессор, д.ф.-м.н. Л.А. Калиниченко С 56 Современные информационные технологии и ИТобразование. Сборник избранных трудов VI Международной научнопрактической конференции: учебно-методическое пособие. Под ред.

проф. В.А. Сухомлина. - М.: ИНТУИТ.РУ, 2011. - 1052 с.

ISBN 978-5-9556-0129-8 В сборник избранных трудов включены доклады VI Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование», прошедшей в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова 12-14 декабря 2011 г.

Целью конференции являлась интеграция усилий университетов, науки, индустрии и бизнеса в решении актуальной задачи построения востребованной национальной системы ИТ-образования.

Материалы сборника предназначены для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, интересующихся проблемами ИТобразования, теоретическими, методологическими и прикладными вопросами в области информационных технологий.

Издание сборника поддержано Фондом содействия развитию интернет-медиа, ИТ-образования, человеческого потенциала «Лига интернетмедиа».

УДК [004:377/378](063) ББК 74.5(0)я431+74.6(0)я431+32.81(0)я431 ISBN 978-5-9556-0129-8 Наука и образование на факультете ВМК МГУ Е.И. Моисеев, С.А. Ложкин, В.В. Тихомиров Факультет ВМК МГУ имени М.В. Ломоносова В работе изложены важнейшие направления научно-образовательной деятельности на факультете ВМК МГУ, имеющие фундаментальный и прикладной характер. При этом факультет большое значение придает образовательной деятельности в области высокопроизводительных вычислений и супрекомпьютинга технологий.

The main areas of scientific and educational activities at the faculty of Computational Mathematics and Cybernetics of MSU and some important problems of applied character are discussed in this paper. At the CMC faculty a great attention is paid to the creation of modern supercomputer technology.

В 2011 году факультет провел набор бакалавров (340 бюджетных мест) по двум направлениям «Прикладная математика и информатика» и «Фундаментальная информатика и информационные технологии». По этим направлениям разработаны образовательные стандарты МГУ, которые удовлетворяют требованиям федеральных стандартов.

На факультете ВМК вся научно-образовательная деятельность по подготовке специалистов тесно связана с Российской академией наук, ведущими государственными научно-произ-водственными объединениями и промышленными компаниями ИТ-бизнеса. На факультете образованы 4 научно образовательных центра (НОЦ), которые предназначены для решения актуальных научнообразовательных и прикладных задач. Новый этап в получении выпуск-никами фундаментального образования в области суперкомпьютерных технологий связан с приобретением МГУ суперкомпьютеров «Чебышев» (27,9 Tflop/s), «Ломоносов» (500 Tflop/s), Blue Gene/P (27,9 Tflop/s, 8192 ядер), на которых решаются задачи в различных областях, в том числе, в области нанотехнологий и информационных технологий. В начале следующего года вступит в строй суперкомпьютер производительностью в 1.3 петафлопа в сек.

Специализация студентов, распределение их по кафедрам начинается с третьего курса. Студенты активно участвуют в работе спецсеменаров и в научной деятельности кафедр. Ниже перечислены некоторые темы научных и прикладных исследований, проведенных на факультете ВМК.

(Тема. Задачи оптимального управления и спектральной теории для линейных и нелинейных дифференциальных уравнений). Решены задачи оптимального граничного управления колебаниями однородного стержня и управления нелокальных задач. Исследованы спектральные задачи Франкля для уравнений смешанного типа.

(Тема. Обратные и некорректные задачи математической физики). Исследованы обратные и некорректные задачи для уравнений математической физики, возникающие в геофизике, физической химии, электрофизиологии сердца, обработке изображений. Разработаны и программно реализованы новые методы их решения.

(Тема. Развитие вычислительных методов и их применение в решении естественнонаучных проблем).

Для двумерного сингулярно-возмущенного уравнения конвекциидиффузии с постоянными коэффициентами в полуплоскости, граница которой ортогональна направлению конвекции, получены анизотропные по малому параметру априорные оценки решения и его производных в норме пространства C при минимальных предположениях о гладкости правой части уравнения и граничной функции.

Построены разностные схемы для расчета течений вязкого сжимаемого газа (в цилиндрических координатах) первого и повышенного порядка аппроксимации на основе вычисления потоков методом Роу-Ошера. Численно решена задача управления нелинейным маятником с трением.

Предложен новый метод численного решения некорректных задач, особенностью которого является использование априорной информации напрямую без минимизации регуляризирующего функционала. В рамках работ по математическому моделированию течения крови разработана методика построения объемной модели графа сосудистой системы человека на основе минимальных данных каркасной модели.



(Тема. Разработка компьютерных моделей плазменных процессов и их использование для решения междисциплинарных проблем).

Разработан новый эффективный прямой метод расчета электрических полей в коаксиальной ионной ловушке и предложен параллельный алгоритм его реализации на суперкомпьютерах.

Проведена оптимизация созданного ранее программного комплекса моделирования фарлей-бунемановской неустойчивости для работы на массивно-параллельных вычислительных системах. Показано, что созданный программный комплекс имеет хорошую масштабируемость и может эффективно выполняться на вычислительных системах IBM Blue Gene/P и СКИФ МГУ.

Проведена работа по доведению до уровня стандартных программ классических кодов расчета МГД равновесия плазмы в Токамакреакторах. На основе созданных кодов разрабатывается библиотека компьютерных программ «Виртуальный Токамак» в рамках совместного проекта с Республикой Казахстан. Сформулирована задача восстановле ния границы плазмы по измерениям магнитного поля в новой, более общей постановке, разработан алгоритм её решения, проведены расчёты для токамаков MAST, JET, ITER.

Продолжено наполнение многофункционального специализированного информационно-вычислительного портала по тематике управляемого термоядерного синтеза. Расширен набор кодов портала, работа с которыми доступна пользователям через стандартный web-браузер.

(Тема. Исследование математических моделей электродинамики, тепломассопереноса и нелинейных оптических систем). Проведены исследования математических моделей электродинамики, тепломассопереноса и нелинейных оптических систем. Исследована бифуркация Андронова-Хопфа в моделях двухкомпонентных нелинейных оптических систем с несамосопряженным линеаризованным оператором, а также в пространственно-одномерной однокомпонентной модели с запаздыванием. Развиты математические методы исследования задач радиолокационного зондирования в высокочастотной динамике длин волн.

(Тема. Сеточные методы математической физики и их применение для математического моделирования научнотехнических проблем). Создана новая расширенная модель плазмохимической кинетики плазмы смеси воздуха с пропаном и парами воды, учитывающая реакции рекомбинации водяных, воздушных и углеводородных ионов. Проведены вычислительные эксперименты с целью анализа плазмохимических процессов в натурных экспериментах поджига пропан-воздушной смеси, находящейся под воздействием слабого внешнего электрического поля и электронного пучка. Проведено сравнение различных моделей процессов сорбции при определении миграционных параметров грунтов на основе численного моделирования.

(Тема. Математические проблемы электроразведки и геоэлектрики). Разработан метод и создан комплекс программ расчета Н-поляризованного поля в двумерно-неоднородных средах с локальным телом, расположенным в некотором слое. Разработан метод решения обратной задачи магнитотеллурического зондирования для двумерных проводящих сред. Создана программа расчета аномального поля от трехмерной неоднородности, адаптированная к расчетам на супер-ЭВМ.

Получена оценка влияния электромагнитной составляющей в сочетании с эффектами плавучести на формирование предвестников землетрясений, конвективных струй, интенсивных вихрей и других атмосферных образований.

(Тема. Численное моделирование нестационарных течений жидкостей и газов на суперкомпьютерах). Выполнены численные исследования течений в сверхзвуковых струях: свободных, вращающихся и импактных. В последнем случае особое внимание уделено автоколебательным режимам соударения струи с преградой.

Исследования проведены в широком диапазоне как физических параметров струи (скорость, температура), так и геометрических параметров, характеризующих особенности процесса (расстояние между срезом сопла и преградой, размеры и форма преграды). Полученные численные результаты, подтверждаемые экспериментальными данными, позволяют сделать некоторые выводы о механизме генерации автоколебаний. Численные расчеты проводились на весьма подробных сетках с использованием технологий параллельного программирования.

(Тема. Математические модели электромагнитной теории излучающих, направляющих и рассеивающих систем). На основе интегрального представления разработана математическая модель для описания нестационарного электромагнитного поля в однородной изотропной среде с потерями.

(Тема. Математические модели нанооптики и биофотоники). На основе метода дискретных источников разработана и реализована математическая модель оптической антенны, составленной из кластеров наноразмерных частиц в пленке на подложке. Установлена возможность управлять, как уровнем излучения оптической антенны, так и ее установкой за счет вариации геометрии кластера частиц в пленке.

Предложена новая схема оптической антенны, основанная на совокупности диэлектрических частиц.

(Тема. Математическое моделирование нелинейных нестационарных физико-химических процессов). Разработан метод нахождения солитонных решений нелинейного уравнения Шредингера с периодически изменяющимися коэффициентами. Экспериментально подтвержден предсказанный ранее эффект нелинейной локализации света в фотонном кристалле. Разработан и реализован в физических экспериментах (выполнено свыше 100 экспериментов за рубежом) метод динамического спектрального анализа отклика среды от терагерцового лазерного излучения для обнаружения и идентификации веществ (например, гексогенных взрывчатых веществ, наркотиков, фальсифицированных медицинских лекарств). Разработан и реализован в физических экспериментах метод пассивного терагерцового излучения для идентификации веществ (в частности, жидкой взрывчатки, оружия и т.д.). Эти компьютерные технологии признаны за рубежом лучшими в мире. На основе предложенных методов созданы за рубежом реальные установки. Разработаны методы расчета оптических элементов для оптических компьютеров нового поколения: трехмерные оптические переключатели, пятимерная оптическая память и другие элементы.





(Тема. Решение обратных задач материаловедения и институциональных систем). Разработан пакет программ «Нанокластер 2010», который передан в Институт кристаллографии РАН для проведения расчетов. Изучена эффективность метода глобальной оптимизации (последовательный спуск) на задачах нахождения оптимальной конфигурации атомного кластера с использованием потенциала Морзе. Проведены оценки характерных параметров модели многослойной пленки с использованием дифференциальной функции Патерсона. Разработаны методы нахождения оптимального управления с нелинейным (интегральным) функционалом типа Больца.

(Тема. Вычислительные технологии и методы моделирования в задачах геофизики, аэродинамики, электродинамики и медицины).

Разработаны теоретические основы информационно-вычислительной системы вариационной ассимиляции геофизических данных наблюдений в акваториях Мирового океана. Построена параллельная версия мезомасштабной модели атмосферы, воспроизводящая процессы мезомасштабного взаимодействия атмосферы и деятельного слоя суши в условиях зимнего сезона.

Разработаны монотонные консервативные методы аппроксимации уравнения конвекции-диффузии на сетках с многогранными ячейками.

Построены методы дискретной оптимизации на основе интерполяционных TT-разложений многомерных массивов и итерационных методов решения спектральных задач в TT-формате.

Для характеристики роли наследственной предрасположенности к заболеваниям предложены молекулярно-генетические индексы эпидемиологического риска. Выявлена значимая ассоциация индексов с заболеваемостью туберкулезом в России. Выполнен переход от пространственно-локализованных математических моделей к постановке и решению задач моделирования пространственно-распределенных процессов в иммунной системе. Разработана и исследована математическая модель поддержания гомеостаза организма, разработана модель распространения ВИЧ инфекции.

(Тема. Математические методы решения проблем теории управления и их применение в решении естественнонаучных задач). Для нестационарной задачи оптимального управления на нефиксированном отрезке времени и с функционалом Больца со степенной нелинейностью по управлению предложен численный алгоритм нахождения оптимального управления и времени окончания процесса управления. Для нестационарной задачи управления в условиях неопределенности найден класс контр управлений, при котором значение показателя качества удовлетворяет условию сравнимости со значением показателя качества соответствующего оптимального процесса.

Продолжено исследование по учету потребительской неоднородности в моделях общего экономического равновесия.

Получены формулы для калибровки функций полезности по реальным данным при изменяющихся во времени демографических характеристиках. Проведено сравнение с результатами для репрезентативного агента на примере Индии. Исследован интегрируемый случай в модели с производственными функциями и функциями полезности типа Кобба-Дугласа. Выполнен теоретический анализ двух моделей диффузии (распространения) информации в социальной группе. Основным аппаратом исследования является принцип максимума Понтрягина. Теоретические результаты подтверждены численными расчётами и иллюстрациями.

(Тема. Качественный анализ и синтез робастно стабилизирующей обратной связи сложных динамических систем).

Для квадратных MIMO систем, находящихся под воздействием ограниченного возмущения разработан алгоритм построения наблюдателя на основе использования иерархической обратной связи по ошибке наблюдения. Предложен алгоритм поиска минимального стабилизатора для скалярных динамических объектов. Получены необходимые условия обратимости дискретных систем. Разработан численный алгоритм процедуры построения одновременно стабилизирующего регулятора для конечного семейства динамических объектов. Предложены новые понятия конфликтного равновесия и, в частности, - равновесия, сочетающие в себе устойчивость с индивидуальными свойствами оптимальности по Парето и Слейтеру, эффективность которых демонстрируется на модельных статических и дифференциальных играх.

Предложена и обоснована методика для оценки результатов формирования транснациональных проектов. Показано, что переговорный процесс между странами можно представить как поведение объектов (стран) в многомерном пространстве экономических показателей на основе методологии Анализа Среды Функционирования (АСФ). Предложен новый подход к определению силы игроков в весовых системах голосования с весами. Построена процедура для его нахождения, позволяющая использовать рациональные значения индекса для построения «оценочной» весовой системы.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 123 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.