Компьютерная визуализация наноструктур в научных

М.Н. СТРИХАНОВ, В.Д. АДЖИЕВ1, Н.Н. ДЕГТЯРЕНКО,
Е.Е. МАЛИКОВА, А.А. ПАСЬКО1, В.В. ПИЛЮГИН
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
1
Британский национальный центр компьютерной анимации, Великобритания
КОМПЬЮТЕРНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
НАНОСТРУКТУР В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ НИЯУ МИФИ
Рассматриваются вопросы разработки и использования в научных исследованиях и в учебном процессе программного обеспечения научной
визуализации наноструктур.
Представлены работы в области компьютерной визуализации моделируемых наноструктур, которые в настоящее время проводятся совместными усилиями кафедры “Компьютерное моделирование и физика наноструктур и сверхпроводников” и учебно-научной лаборатории “Научная
визуализация” НИЯУ МИФИ. В этих работах принимает также участие
Британский национальный центр компьютерной анимации.
Данные работы включают в себя:
- разработку комплекса инструментальных программных средств
научной визуализации на базе автономно и совместно используемых программных продуктов 3ds Max, HyperFun, Jmol апплет , VTK , Cortona3D
Viewer и их функциональных расширений [1];
- создание прикладных программ визуализации наноструктур с использованием этого комплекса;
- апробацию прикладных программ визуализации на расчетных файлах
наноструктур, полученных в процессе их компьютерного моделирования.
Прикладные программы используются для решения 2-х задач:
- анализа взаимного расположения компонентов наноструктур;
- анализа пространственно распределенных характеристик наноструктур.
Использование разработанных комплекса и библиотеки прикладных
программ визуализации позволило повысить эффективность анализа результатов компьютерного моделирования наноструктур.
Помимо научных исследований, в НИЯУ МИФИ уделяется должное
внимание вопросам компьютерной визуализации наноструктур в учебном
процессе. Так, при обучении студентов каф. “Компьютерное моделирование и физика наноструктур и сверхпроводников” в области компьютерной
визуализации наноструктур в настоящее время им преподаются два очно-
дистанционных off-line учебных курса – «Основы научной визуализации»
и «Программирование в среде 3ds Max при решении задач визуализации
научных данных». Наряду с этим, совместно с Британским национальным
центром компьютерной анимации при университете Борнмута, студентам
преподается дистанционный on-line курс «Компьютерная визуализация
данных».
Практическая часть указанных выше дистанционных off-line курсов
заключается в выполнении студентами лабораторного практикума, в процессе которого студенты пишут и отлаживают программы визуализации
различных физических данных, в том числе, пространственных моделей
нанообъектов. При написании этих программ используются языки
Maxscript и С++ в качестве входных языков программного продукта 3ds
Max.
Результаты работ в области научной визуализации наноструктур
нашли отражение в 2-х проектах Рособразования:
- «Разработка мультимедийного учебно-методического комплекта нового поколения (УМК НП) для подготовки магистров и аспирантов в области нанотехнологий по тематическому направлению «Функциональные
наноматериалы для энергетики» (http://edu-cons.net/lot42)
- «Электронный атлас изображений нанообъектов, наноструктур и
наноматериалов и методические рекомендации по его использованию в
образовательном процессе при подготовке кадров» (http://educons.net/atlas_last).
В настоящее время в НИЯУ МИФИ издается электронный журнал
«Научная визуализация» [2]. Публикуемые в журнале материалы освещают различные аспекты разработки и практического использования инструментальных средств и методов компьютерной визуализации научных
данных. Материалы российских и зарубежных авторов публикуются в
виде статей, а также кратких сообщений. В журнале публикуются как широко известные специалисты в области научной визуализации, так и молодые ученые и студенты. Данный журнал используется в качестве дополнительной литературы при преподавании упомянутых выше учебных
курсов по научной визуализации.
Список литературы
1. Стриханов М.Н., Дегтяренко Н.Н., Пилюгин В.В., Маликова Е.Е.,
Матвеева Н.А., Пасько А.А., Аджиев В.Д. Компьютерная визуализация
наноструктур // Российские нанотехнологии, 2010, Т. 5. № 5–6, C. 12–13
2. http://sv-journal.com