Кафедра автоматизации научных исследований

Кафедра автоматизации научных исследований
(зав. Кафедрой - Дмитрий Павлович Костомаров)
Спец семинар “Разработка алгоритмов моделирования в
вычислительной физике и информатике”
Состав преподавателей:
профессора Ю.Н. Днестровский, А.М. Попов, доценты А.П. Смирнов,
Э.А. Шагиров, А.В. Педоренко, н.с. Н.М. Ершов
Студентам предлагается работать по следующим научным направлениям:
1. Развитие современных
вычислительной физике.
численных
алгоритмов
и
программ
в
В рамках данного направления предполагается проведение следующих
исследований:
 Создание быстродействующих кодов для определения вертикальной
устойчивости плазмы в токамаке.
Предполагается аппроксимация решения уравнения в частных
производных с
помощью
численного
решения
системы
обыкновенных
дифференциальных
уравнений.
Рук. Ю.Н. Днестровский
 Разработка методов и программ для исследования нелинейных
неустойчивых
процессов
в
плазме
установок
управляемого
термоядерного синтеза.
Работа связана с созданием многомерных нелинейных кодов магнитной
гидродинамики и их реализации на мощных рабочих станциях и
параллельных компьютерах.
Рук. А.М. Попов
 Математическое моделирование плазменных ионных источников.
Предполагается создание кода для исследования плазменных источников,
применяемых при производстве элементной базы ЭВМ.
 Математическое моделирование распространения радиоволн в
магнитосфере пульсаров.
Работа связана с численным исследованием траекторий радиоволн,
излучаемых пульсарами. Задача сводится к созданию программ для
численного решения систем обыкновенных уравнений.
 Модернизация кода решения системы распространения радиоволн в
плазме.
Работа связана с созданием графического интерфейса и модернизации
имеющегося комплекса программ для численного решения уравнений
распространения радиоволн.
Рук. А.П. Смирнов
 Моделирование термоупругих процессов в сложных системах.
Предполагается создание численных алгоритмов и программ для решения
системы уравнений термоупругости.
Рук. Э.А. Шагиров
2. Разработка новых информационных технологий для анализа данных.
В рамках второго направления предполагается проведение следующих
исследований:
 Сознание адаптивных нейросетевых моделей для задач предсказания
временных последовательностей.
В качестве приложений рассматриваются задачи предсказания поведения
фондового рынка и других сложных систем не обладающих хорошими
математическими моделями.
 Исследование самоорганизующихся сетей для задач распознавания
образов.
Разработка эволюционных моделей ассоциативной памяти. Исследования
начинаются с создания компьютерных систем распознавания текстов, речи и
систем обучения новым словам и объектам.
 Разработка
и
исследование
генетических
алгоритмов
для
моделирования эволюции сложных динамических систем.
Рук. А.М. Попов
 Системы управления базами данных, применение баз данных в
научных исследованиях, разработка прикладных информационных
систем.
 Применение Internet и Intranet технологий для научных исследований,
применение WWW для организации удаленного доступа к базам
данных.
Рук. А.В. Педоренко
Спец семинар “Технология математического моделирования”
Руководители: доцент И.Н. Иновенков, доцент Д.Ю. Сычугов
Современный уровень развития научных исследований в мире ставит
серьезные задачи по совершенствованию методологии и повышению
эффективности математического моделирования. В настоящее время
необходимо быстро строить иерархию математических моделей явлений и
систем, включая как относительно простые одномерные и двумерные модели,
в рамках которых можно проанализировать тонкие эффекты, которые трудно, а
иногда
и
невозможно
исследовать
аналитически.
Для
решения
соответствующих систем уравнений требуется привлечение современных
эффективных
численных
методов.
Современные
требования
к
математическому моделированию подразумевают наличие развитых средств
зрительного представления результатов вычислительного эксперимента и
предоставление “дружественного” интерфейса пользователю. Значительный
интерес представляют исследования ряда абстрактных математических
моделей, таких, как фракталы и сильно нелинейные уравнения
теплопроводности.
В рамках спец семинара студентам предлагается заниматься на выбор:
1. Математическим моделированием сложных физических процессов;
2. Разработкой средств визуализации двумерных и трехмерных векторных
полей, включая анимацию;
3. Исследованием фрактальных структур;
4. Исследованием свойств решений сильно нелинейных задач, для
которых практически отсутствуют теоретические результаты, методами
вычислительного эксперимента.
Руководители семинара имеют хорошие научные контакты с исследователями
Италии, Японии, Испании. Студенты, проявившие способности к научной
работе, рекомендуются в аспирантуру факультета.
Спец семинар “Технологии математического моделирования
сложных систем”
Руководитель: профессор Ф.С. Зайцев
На семинаре рассматриваются вопросы применения вычислительной техники
и математических методов к моделированию процессов в сложных системах.
Спектр возникающих при этом математических задач очень широк, многие
задачи трудны и требуют применения и развития последних достижений
вычислительной математики и компьютерных технологий.
В темах курсовых и дипломных работ, предлагаемых студентам-участникам
семинара, представлены многие аспекты прикладной математики. В частности:
 разработка математических моделей физических процессов;
 разработка и обоснование численных методов решения систем
многомерных нелинейных интегро-дифференциальных уравнений в частных
производных, включая методы для последовательно-параллельных
вычислений;
 совершенствование разработанных на кафедре супер-кодов объемом в
30-100 тысяч строк;
 проведение вычислительного эксперимента с использованием новейшей
вычислительной техники;
 создание программных систем для поддержки супер-кодов, обеспечения
вычислительного эксперимента и визуального представления результатов
расчетов.
Основной акцент ставится на программистские и математические задачи.
Имеется возможность выбора конкретного направления исследований.
Для участников семинара читаются два спец курса “Программирование
численных алгоритмов” и “Использование UNIX на персональных
компьютерах”. Темы докладов, предлагаемых студентам, в основном
посвящены вопросам современных компьютерных технологий, включая
технологии Internet.
Основным предметом исследований являются процессы в устройствах с
магнитным удержанием плазмы, предназначенных для осуществления
управляемых термоядерных реакций. Такие устройства разрабатываются с
целью построения в недалекой перспективе относительно безопасных
электростанций с практически неисчерпаемым источником энергии.
Исследования, проводимые на кафедре АНИ, в которых, в частности,
участвуют студенты данного семинара, имеют высокий научный уровень и, в
определенной сфере, носят лидирующий характер в международном плане.
Поддерживаются научные контакты с исследовательскими центрами в
Великобритании и других странах. Студенты и аспиранты, добившиеся
хороших результатов в решении научных задач, имеют возможность пройти
практику за рубежом.