В докладе будет представлено применение методов рентгеновской спектроскопии поглощения, рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии совместно с методами квантовой химии для исследования электронного строения сульфидов, полисульфидов и хлоридов переходных металлов. Такое комплексное исследование электронной структуры соединений позволяет найти взаимосвязь между строением и свойствами материалов.

В докладе будет дан обзор совместных проектов ИВМиМГ СО РАН - Huawei, имеющегося в доступе у ИВМиМГ СО РАН оборудования и программного обеспечения Huawei. Будет рассказано об опыте решения некоторых задач моделирования и обработки данных с помощью этих средств.

В докладе рассказывается о разрабатываемом прямом решателе USPARS разреженных систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Тестирование проводиться на матрицах различных размеров и свойств, взятых из коллекции матриц ”SuiteSparse Matrix Collection”. В качестве “эталонов” для сравнения прямых решателей используются Intel MKL PARDISO и MUMPS. Демонстрация производительности производится на процессорах Intel и AMD. Также показаны результаты тестирования разрабатываемого решателя на платформе Эльбрус, состоящей из 4х процессоров E8C. В заключении показаны планы и рассуждения о перспективах разрабатываемого решателя.

В докладе представлены результаты исследования неупругого рассеяния электронов, после возбуждения внутренних уровней атомов, методами Спектроскопии потенциалов исчезновения, Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и теории функционала плотности. Показана методология извлечения новых сведений о химической природе и свойствах интермедиатов гетерогенно-каталитической реакции, геометрии, характере и порядке связывания между атомами в образце из данных, полученных стандартными методами электронной спектроскопии и квантовой химии.

Одной из главных проблем катализа является разработка низкотемпературного процесса окисления метана (CH4) природного газа в метанол (CH3OH) как легко транспортируемого жидкого топлива. В настоящее время основная часть метана используется в высокотемпературном процессе производства синтез-газа (CO+H2), из которого в дальнейшем получают различные углеводороды. В природе же присутствуют бактерии, способные активировать метан при комнатных температурах с образованием метанола. В этих бактериях присутствует железосодержащий фермент метанмонооксигеназа (ММО). Единственный аналог ММО по окислительной активности был получен группой Г.И. Панова в ИК СО РАН в конце 80-х годов. Этой системой является цеолит (каркасный алюмосиликат, структура которого образована тетраэдрическими группами SiO4 и AlO4) ZSM-5 с феррильной группой [FeO]2+ в катионообменной позиции. В рамках данной работы с использованием пакетов Gaussian и VASP и ресурсов ЦКП «Сибирский Суперкомпьютерный Центр» ИВМиМГ СО РАН был предложен сверхактивный центр в реакции отрыва атома водорода от метана, являющейся ключевой стадией в окисления метана

В докладе будет представлено описание климатической модели INMCM48 (ИВМ РАН), совместной модели океана и морского льда SibCIOM (ИВМиМГ СО РАН) и новой климатической модели INMCM-SibCIOM (ИВМиМГ СО РАН), построенной на основе двух предыдущих моделей. Более подробно будут обсуждаться следующие пункты: • Описание моделей INMCM48 и SibCIOM: структура моделей, основные уравнения, параметры сетки и прочие параметры. • Описание вспомогательного модуля каплер. Его задачи, существующие реализации и использование в представленных моделях. • Процесс построения модели INMCM-SibCIOM. • Численные эксперименты, проведенные с помощью модели INMCM48 и полученные результаты. • Численные эксперименты, проведенные с помощью модели INMCM-SibCIOM и сравнение результатов с результатами, полученными моделью INMCM48.

Проект квантового компьютера является попыткой построения компьютерной модели сложных процессов - прежде всего связанных с химией - с предсказательной силой. Первоначальная идея Р.Фейнмана о возможности прямой реализации этой цели на основе ансамбля квантовых гейтов работает только до определенного предела, который скоро уже будет достигнут; по всей вероятности, до нескольких десятков кубитов, далее начинается область неизвестного. В докладе будет указан метод экспериментального определения данной границы, а также даны предложения по продвижению проекта квантового компьютера за ее пределы.

В докладе будет рассказан опыт разработки параллельных реализаций численных моделей гравитационной газовой динамики на вложенных сетках и специальной релятивистской гидродинамики на регулярных сетках с использованием технологии Coarray Fortran. В рамках доклад также будет обзор ряду современных технологий параллельного программирования для разработки вычислительных кодов. Обозначены ограничения использования готовых решений. Доклад будет сделан в рамках совместного мероприятия семинара ССКЦ и рабочего совещания MHD-PP 2022.

При расчёте интегральных или дискретных преобразований необходимо иметь в своем распоряжении быстрые алгоритмы умножения векторов на матрицы, элементы которых задаются, как значения специальных функций (Чебышева, Лежандра, Лагерра, сферические и т.д.). На данный момент существующие быстрые алгоритмы на порядки уступают в экономичности процедуре быстрого преобразования Фурье. С целью сокращения этого разрыва была поставлена задача разработать высокоэффективный общий подход для вычисления матрично-векторных произведений в рамках рассматриваемого класса задач. В итоге была предложена серия новых быстрых методов и алгоритмов, допускающих эффективную программную реализацию для современных микропроцессоров. На примере решения задач геофизики вычислительные эксперименты подтвердили, что новые процедуры позволяют сократить время счёта на несколько порядков по сравнению с прямым методом умножения вектора на матрицу.

В докладе будет представлена информация, касающаяся, новинок в области техники и программного обеспечения, представленных на выставке ISC 2022 в Гамбурге.

Сейсморазведочные работы на обширной территории Восточной Сибири выполняются в сейсмогеологических условиях различной сложности. Получение качественного динамического сейсмического изображения для района работ является первоочередной задачей в условиях контрастных неоднородностей верхней части разреза (ВЧР). Для этого необходимо восстановление эффективной глубинно-скоростной модели, обеспечивающей компенсацию скоростных аномалий и расчёта статических поправок. Но для наиболее сложного приповерхностного строения в среды, например наличие трапповых интрузий и туфогенных образований, информативность скоростных моделей ВЧР, полученных на основании томографического уточнения, оказывается недостаточной и требуется поиск другого решения. В работе рассмотрен подход к восстановлению скоростной модели ВЧР на основе метода обращения полного волнового поля.

В докладе мы рассмотрим теоретические и практические возможности использования квантовых вычислений в машинном обучении. Узнаем о перспективных подходах к решению этих задач, доступе к оборудованию, фреймворкам и связи с бесконечно-мерными пространствами; а также где этому можно научиться.

В докладе будет приведен краткий обзор основных проблем, связанных с использованием библиотек и пакетов прикладных программ, которые используются при разработке научных приложений, а также подходы к их решению. Описание опыта решения задач будет состоять из двух частей. В первой части будет приведен обзор проблематики гарантированной точности в спектральных задач линейной алгебры, сформулированной академиком С.К. Годуновым, и способы решения этой проблемы с использованием расширенного математического аппарата и с использованием программных средств. Во второй части будет представлен авторский опыт минимизации зависимости от внешнего программного обеспечения при разработке кодов для решения задач астрофизики до требований на уровне стандарта языка Фортран 2008.

докладе будет приведен краткий обзор истории, основных достижений и перспектив квантовой информатики. Будут приведены результаты экспериментов по созданию квантовых битов (кубитов) на основе нейтральных атомов, охлажденных лазерным излучением и захваченных в оптические пинцеты.

Рассматривается новый подход метаэвристического программирования с экспрессией генов, основанный на различных природно-инспирированных алгоритмах в качестве поисковой машины для решения задачи автоматического синтеза нелинейных моделей в аналитической форме. Экспериментально показано, что предложенный подход при использовании четырнадцати различных природно-инспирированных алгоритмов превосходит стандартный алгоритм программирования с экспрессией генов либо по времени нахождения решения, либо по вероятности нахождения функции (модели), либо по обоим критериям одновременно.

В докладе представлены результаты по разработке трехмерной математической модели непрерывной спиновой детонации (НСД) смеси синтез-газ -воздух, ее верификации на известных экспериментальных и численных данных, а также результаты численного моделирования НСД в кольцевой цилиндрической камере сгорания (КС). Показано, что при сверхкритических параметрах инициирования по КС начинает распространяться детонационная волна, непрерывно вращающаяся вокруг оси КС при достаточном расходе подачи смеси, поступающей через ее верхний торец. Проанализирована динамика и основные параметры решения, показана существенная трехмерность процесса. Проведено варьирование расхода подачи смеси, вычислены минимальные расходы смеси для существования режимов НСД.

В докладе представлены результаты исследования механизма селективной димеризации этилена в бутен-2 на цеолитном катализаторе Zn/H-ZSM-5, полученные методами твердотельного ЯМР, ИК-спектроскопии и теории функционала плотности. Основное внимание в докладе уделено использованию расчетных методов для интерпретации спектроскопических данных и установления механизма реакции. 1. Для интерпретации или отнесения экспериментально наблюдаемых спектральных характеристик (химические сдвиги углерода-13, волновые числа) были выполнены расчёты соответствующих величин методом теории функционала плотности. Результаты позволили установить ключевые интермедиаты реакции: π-комплексы этилена с центрами Zn2+, бут-3-ен-1-цинк, π-комплекс бутена-2. 2. Были рассмотрены два возможных пути димеризации этилена в бутен-2. Первый путь – хемосорбция этилена на центре Zn2+ с образованием цинк-винила и последующее встраивание второй молекулы этилена по связи Zn–C, приводящее к появлению бут-3-ен-1-цинка. Второй путь – адсорбция двух молекул этилена на центре Zn2+ с последующим образованием мостикового интермедиата Zn–(CH2)4–O, который превращается в бут-3-ен-1-цинк посредством β-элиминирования атома водорода. Бут-3-ен-1-цинк в дальнейшем десорбируется с появлением бутена-1, который в свою очередь изомеризуется в бутен-2. Рассчитанные энергетические профили для двух путей превращения этилена показали, что первый путь кинетически затруднён, в то время как второй путь характеризуется низкими активационными барьерами всех стадий.

В докладе обсуждаются результаты разработки программного комплекса IMDAF (Inverse Modeling and Data Assimilation Framework) для совместного использования математических моделей и данных наблюдений (т.н. обратного моделирования). Математические модели представлены системами дифференциальных уравнений. С помощью IMDAF решаются «классические» обратные задачи, задачи усвоения данных, задачи оценки чувствительности и информативности данных измерений и др. Разработка системы ведется исходя из концепции единообразного представления различных постановок обратных задач, определяемых дифференциальными уравнениями, данными наблюдений и искомыми величинами. Это достигается за счет сведения обратных задач к квазилинейным операторным уравнениям и задачам оптимизации определенного вида. В рамках системы реализованы алгоритмы идентификации источников и параметров в многомерных моделях процессов адвекции-диффузии-реакции с приложениями к оценке качества воздуха и изучению живых систем. Наряду с оригинальным "решателем" квазилинейных операторных уравнений в системе имеется возможность использовать стандартные оптимизационные "решатели" на основе градиентных алгоритмов и алгоритмов "без производных". Реализованы возможности приближено оценивать решения обратных задач с различными временными затратами. При разработке системы широко применяется ансамблевый подход, позволяющий организовать эффективное распараллеливание численных алгоритмов.

В докладе представлена попытка подойти к проблеме разработки информационно-аналитической системы, обеспечивающей интеллектуальную поддержку при решении вычислительно сложных задач динамики атмосферы и океана на суперкомпьютерах. В основе предполагаемой экспертной системы лежит понимание физических процессов и механизмов, определяемых в ходе масштабного анализа, исходя из целей и задач планируемых численных исследований. В соответствии с этим строится математическое описание и определяется математическая постановка задачи. Особенностью процессов в атмосфере и океане является их многомасштабность и поэтому прямое описание одних процессов должно сочетаться с параметризацией или приближенным описанием других. Далее встает проблема численной реализации, построения численных схем и алгоритмов решения. Важным на этом этапе является учет особенностей вычислительных систем, их архитектура, принципы организации вычислительного процесса. Необходимо рационально организовать поток данных, используемых в ходе численных экспериментов. В случае решения климатических и природоохранных задач требуется также организация взаимодействия блоков, описывающих различные компоненты, способа их синхронизации, реализация «шовных» или «бесшовных» алгоритмов. Неопределенность начальных и граничных условий, параметров модели диктует необходимость моделирования стохастического ансамбля реализаций, на основе которого можно судить о вероятности тех или иных сценариев последующего развития системы. И наконец немалую роль играет способ организации и хранения данных результатов расчетов для удобства их дальнейшего анализа и использования. Отдельной задачей является построение аналитического пакета, обеспечивающего необходимый инструментарий для анализа и представления результатов расчетов.

В докладе представлен подход к разработке информационно-аналитической системы, осуществляющий интеллектуальную поддержку при решении вычислительно сложных задач математической физики на суперкомпьютерах. Основным блоком данной системы является экспертная система, в которую вложены знания экспертов в заданной предметной области. Система автоматически строит схему решения задачи по спецификации пользователя, введенной им в режиме диалога. Схема включает наиболее подходящие математические модели для решения задачи, численные методы, алгоритмы и параллельные архитектуры, ссылки на доступные фрагменты параллельного кода, которые пользователь может использовать при разработке собственного кода. Построение схемы осуществляется на основе онтологии проблемной области «Решение вычислительно сложных задач математической физики», онтологии заданной предметной области и экспертных правил, построенных с использованием технологии Semantic Web. Приводится пример решения астрофизической задачи с применением данной системы.