Вычислительное моделирование: от квантовых частиц до больших данных

Почти любая современная научная задача — создание нового сплава, прогноз распространения эпидемии, оценка изменения климата, поиск месторождений нефти или проектирование космического аппарата — не обходится без вычислительного моделирования. Это мощный инструмент, который позволяет воссоздать сложнейшие процессы на компьютере, чтобы понять их природу, спрогнозировать развитие и найти оптимальное решение.

В России одним из ключевых центров компетенций в этой области является Институт вычислительного моделирования СО РАН (ИВМ СО РАН) в Красноярске. Институт с 50-летней историей (основанный в 1975 году как Вычислительный центр) сегодня является флагманом в области математического моделирования для разных секторов науки и экономики.

Чем занимается институт?

ИВМ СО РАН ведет работы в следующих направлениях.

1. Математическое моделирование природных, социальных и технологических процессов с применением суперкомпьютеров.

2. Теоретическое и экспериментальное обеспечение разработки перспективных космических технологий.

3. Создание информационно-управляющих систем на стыке анализа данных, геоинформатики и поддержки принятия решений.

Этими направлениями занимаются восемь научных отделов института: от вычислительной физики и механики деформируемых сред до технологий мониторинга природной среды и прикладной информатики.

Не теория, а практика: реальные кейсы

Сила института — в умении применять фундаментальные исследования в решении прикладных задач. Это иллюстрируют следующие практические примеры.

Сейсморазведка

Сотрудники института работали с предприятием, создающим импульсные сейсмоисточники — альтернативу взрывным методам разведки полезных ископаемых. Задача состояла в математическом моделировании работы этих установок для повышения их эффективности и экологической безопасности.

Космическое приборостроение

Специалисты ИВМ решали задачи анализа и оптимизации тепловых режимов для космических аппаратов, включая вибрационные нагрузки. При выводе спутника на орбиту он подвергается колоссальным нагрузкам, а на орбите – перепадам температур в две сотни градусов. Поэтому важно смоделировать их воздействие, чтобы гарантировать сохранность оборудования и надежность его работы.

Обработка big data

Институт выполнял проект по анализу конфиденциальных данных нефтеразведки. Успешное решение задачи привело к предложению от промышленников создать на базе ИВМ до 200 рабочих мест для постоянной обработки подобной информации, что говорит о высоком уровне доверия к компетенциям красноярских ученых. Огромный объем работы направлен на сбор, обработку и использование для прогнозов больших данных в направлении экологии.

Подготовка кадров и взгляд в будущее

В институте понимают: чтобы оставаться на переднем крае науки, нужно готовить новое поколение исследователей. При ИВМ СО РАН уже несколько лет успешно работает Красноярский математический центр, ключевая задача которого — подготовка научных кадров высшей квалификации в области прикладной математики именно для реального сектора экономики.

За последние годы сотрудники института защитили 3 докторских и 5 кандидатских диссертаций, опубликовали сотни статей в ведущих международных журналах. Здесь регулярно проводятся крупные российские и международные конференции по механике, математическому моделированию и вычислительной физике, приезжают с лекциями академики и ведущие ученые страны.

Институт вычислительного моделирования СО РАН — яркий пример того, как глубокие фундаментальные знания, помноженные на мощные вычислительные ресурсы и ориентацию на практику, позволяют решать задачи, определяющие будущее в разных областях: от медицины и экологии до космоса и высоких технологий.

Подобные разработки могут стать основой для планируемого в регионе научно-производственного кампуса. Такая интеграция позволит быстрее внедрять перспективные методы в практику. Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий. 

Источник: vk.com

Комментарии: